Четырехстадийный механизм разрушения сталежелезобетонной перемычки с внешним листовым армированием

   Актуальность. Сталежелезобетонные перемычки с внешним листовым армированием (СТЖБ с ЛА) – новое конструктивное решение для связевых стен высотных зданий, механизм разрушения которого не описан в отечественной и зарубежной литературе. Образцы испытаны ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко в рамках научно-технического сопровождения проектирования высотного здания.

   Цель. Установить и описать механизм разрушения СТЖБ с ЛА по результатам экспериментальных данных.

   Методы. Испытания трех образцов серии B3.1 (пролет 665 мм, высота сечения 345 мм, толщина 200 мм; пластина 4 мм, бетон B30, стад-болты М5 и шпильки Ø6 с шагом 110×110 мм); анализ 33 тензорезисторов, датчиков перемещений и фотофиксации.

   Результаты. Установлен четырехстадийный механизм: (I) линейно-упругая стадия; (II) текучесть стали; (III) локальная потеря устойчивости сжатой пластины (определяющая стадия); (IV) разрушение бетонного ядра. Pmax = 1301 кН, CV = 4,8 %, θu = 0,033 рад. Несущая способность превышает аналоги с замоноличенным стальным профилем на 30–35 %. Полученные результаты формируют экспериментальную базу для развития расчетных моделей в российских нормах проектирования высотных зданий.

1. Paulay, T., Binney, J.R. Diagonally reinforced coupling beams of shear walls // ACI Special Publication. 1974. SP-42. P. 579–598.

2. Park, R., Paulay, T. Reinforced Concrete Structures. New York : John Wiley & Sons, 1975. 769 p.

3. Nie, J.-G., Hu, H.-S., Eatherton, M.R. Concrete filled steel plate composite coupling beams: Experimental study // Journal of Constructional Steel Research. 2014. V. 94. P. 49–63. DOI: 10.1016/j.jcsr.2013.10.024

4. Lam, W.Y., Su, R.K.L., Pam, H.J. Experimental Study on Embedded Steel Plate Composite Coupling Beams // Journal of Structural Engineering. 2005. V. 131. № 8. P. 1294–1302. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2005)131:8(1294)

5. Su, R.K.L., Lam, W.Y., Pam, H.J. Experimental study of plate-reinforced composite deep coupling beams // Structural Design of Tall and Special Buildings. 2009. V. 18. № 2. P. 235–257. DOI: 10.1002/tal.407

6. Harries, K.A., Cook, W.D., Mitchell, D., Redwood, R.G. The use of steel beams coupling concrete walls // Canadian Society for Civil Engineering. 1992. P. 509–516.

7. Motter, C.J., Lehman, D.E., Lowes, L.N. Steel-reinforced concrete coupling beams. I: Testing // Journal of Structural Engineering. 2017. V. 143. № 3. Article 04016191. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001713

8. Naish, D.A.B., Fry, A., Klemencic, R., Wallace, J.W. Reinforced concrete coupling beams – Part I: Testing // ACI Structural Journal. 2013. V. 110. № 6. P. 1057–1066.

9. Naish, D.A.B., Fry, A., Klemencic, R., Wallace, J.W. Reinforced concrete coupling beams – Part II: Modeling // ACI Structural Journal. 2013. V. 110. № 6. P. 1067–1076.

10. Motter, C.J., Lehman, D.E., Lowes, L.N. Steel-reinforced concrete coupling beams. II: Modeling // Journal of Structural Engineering. 2017. V. 143. № 3. Art. 04016192. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001671

11. Liu, Y., Sun, F., Jiao, L., Pan, H., Xu, D. Investigation of cyclic behavior of steel–concrete composite coupling beams with axial rib corrugated webs // Scientific Reports. 2025. V. 15. Art. 8566. DOI: 10.1038/s41598-025-91414-0

12. Kizilarslan, E., Broberg, M., Shafaei, S., Varma, A.H., Bruneau, M. Non-linear analysis models for composite plate shear walls – concrete filled (C-PSW/CF) // Journal of Constructional Steel Research. 2021. V. 184. Art. 106803. DOI: 10.1016/j.jcsr.2021.106803

13. Травуш, В.И., Конин, Д.В., Крылов, А.С., Арленинов, П.Д., Рожкова, Л.С., Жданова, А.А., Гаврилов, Д.Н., Ведяков, М.И. Прочность и деформативность изгибаемых сталежелезобетонных элементов с листовым армированием с учетом трещин // Строительство и реконструкция. 2025. № 5 (121). С. 42–56. doi: 10.33979/2073-7416-2025-121-5-42-56

14. Travush, V.I., Konin, D.V., Krylov, A.S. Static bearing capacity of steel-plate composite walls // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2023. V. 19. № 4. P. 166–181. DOI: 10.22337/2587-9618-2023-19-4-166-181

15. Конин, Д.В. Современные несущие стальные и сталежелезобетонные конструкции для многоэтажных и высотных зданий : специальность 2.1.1. «Строительные конструкции, здания и сооружения» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Конин Денис Владимирович. Москва : НИУ МГСУ, 2025. 386 с.

16. Белов, В.В., Ведяков, И.И., Виханский, Губа, С.В., Иванов, Д.В., Конин, Д.В., Крылов, А.С., Рожкова, Л.С., Табаев, И.М. Нормы проектирования сталежелезобетонных конструкций с листовым армированием для атомных станций // Промышленное и гражданское строительство. 2025. № 8. С. 12–21. DOI: 10.33622/0869-7019.2025.08.12-21. EDN: DJABVQ

17. Тамразян, А.Г. Концептуальные подходы к оценке живучести строительных конструкций, зданий и сооружений // Железобетонные конструкции. 2023. Т. 3. № 3. С. 62–74. DOI: 10.22227/2949-1622.2023.3.62-74

18. Тимошенко, С.П., Войновский-Кригер, С. Пластины и оболочки. Москва : Физматгиз, 1963. 635 с.