ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Устойчивость внецентренно сжатых железобетонных элементов при особых воздействиях с учетом деформаций сдвига

  • Савин Сергей Юрьевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2021.1.49-58
Страницы: 49-58
Введение. При построении расчетных схем железобетонных несущих систем зданий и сооружений с использованием стержневой или пластинчатой аналогии между конструктивными элементами и их моделями, как правило, подразумевается абсолютно жесткое сцепление арматуры с бетоном, что не в полной мере отражает характер их действительной совместной работы на участках с высоким градиентом напряжений, например, в узлах сопряжения колонны с ригелем. В связи с этим существует потребность в построении расчетных зависимостей и методики для анализа устойчивости деформированного состояния стержневых элементов железобетонных каркасов зданий и сооружений с учетом деформаций сдвига по поверхности контакта арматуры и бетона. Материалы и методы. Для построения деформационной модели внецентренно сжатого железобетонного стержневого элемента применена теория составных стержней А.Р. Ржаницына. В качестве деформационной реологической модели статико-динамического сопротивления бетона предлагается использовать модель Кельвина – Фойгта. Результаты. В аналитическом виде построены зависимости для расчета деформированного состояния и устойчивости железобетонного внецентренно сжатого стержневого элемента при его динамическом догружении, учитывающие деформации сдвига в зоне контакта арматурных стержней и бетона. С целью учета упругопластического характера деформирования бетона и стальной арматуры при решении задачи об устойчивости динамически догружаемого железобетонного внецентренно сжатого стержневого элемента каркаса здания был разработан алгоритм нелинейного расчета. Выводы. Полученные расчетные зависимости для учета деформаций сдвига по поверхности контакта арматуры и бетона во внецентренно сжатых железобетонных стержневых элементах каркасов зданий и сооружений позволяют выполнить расчет устойчивости деформированного состояния таких элементов при особых воздействиях, вызванных внезапным удалением одного из несущих элементов конструктивной системы.
  • железобетон;
  • устойчивость;
  • сцепление арматуры с бетоном;
  • деформации сдвига;
  • особое предельное состояние;
Литература
  1. Adam J.M., Parisi F., Sagaseta J., Lu X. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century // Engineering Structures. 2018. Vol. 173. Pp. 122–149. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.06.082
  2. Abdelwahed B. A review on building progressive collapse, survey and discussion // Case Studies in Construction Materials. 2019. Vol. 11. P. e00264. DOI: 10.1016/j.cscm.2019.e00264
  3. Kiakojouri F., De Biagi V., Chiaia B., Shei-daii M.R. Progressive collapse of framed building structures: Current knowledge and future prospects // Engineering Structures. 2020. Vol. 206. P. 110061. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.110061
  4. Fan W., Liu B., Consolazio G.R. Residual capacity of axially loaded circular rc columns after lateral low-velocity impact // Journal of Structural Engineering. 2019. Vol. 145. Issue 6. P. 04019039. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002324
  5. Barabash М.S., Romashkina M.A. Lira-sapr program for generating design models of reconstructed buildings // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2018. Vol. 14. Issue 4. Pp. 70–80. DOI: 10.22337/2587-9618-2018-14-4-70-80
  6. Mazzarolo E., Scotta R., Berto L., Saetta A. Long anchorage bond-slip formulation for modeling of r.c. elements and joints // Engineering Structures. 2012. Vol. 34. Pp. 330–341. DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.09.005
  7. Park R. A summary of results of simulated seismic load tests on reinforced concrete beam-column joints, beams and columns with substandard reinforcing details // Journal of Earthquake Engineering. 2002. Vol. 6. Issue 2. Pp. 147–174. DOI: 10.1080/13632460209350413
  8. Tamrazyan A.G., Popov D.S., Ubysz A. To the dynamically loaded reinforced-concrete elements’ calculation in the absence of adhesion between concrete and reinforcement // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 913. P. 022012. DOI: 10.1088/1757-899x/913/2/022012
  9. Jacques E., Saatcioglu M. High strain rate bond characteristics of reinforced concrete beam-ends // International Journal of Impact Engineering. 2019. Vol. 130. Pp. 192–202. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2019.04.012
  10. Long X., Wang C.-Y., Zhao P.-Z., Kang S.-B. Bond strength of steel reinforcement under different loading rates // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 238. P. 117749. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117749
  11. Noh H.M., Sonoda Y. Potential effects of corrosion damage on the performance of reinforced concrete member // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 47. P. 02007. DOI: 10.1051/matecconf/20164702007
  12. Zhang Z., Gong R., Zhang H., He W. The Sustainability performance of reinforced concrete structures in tunnel lining induced by long-term coastal environment // Sustainability. 2020. Vol. 12. Issue 10. P. 3946. DOI: 10.3390/su12103946
  13. Hayati N., Hamid A. Seismic performance of interior beam-column joint with fuse-bar designed using Ec8 under in-plane lateral cyclic loading // International Conference on Disaster Management and Civil Engineering (ICDMCE’15) Oct. 1–3, 2015 Phuket (Thailand). 2015. DOI: 10.17758/ur.u1015302
  14. Tran X.H., Kai Y. Modeling of interior reinforced concrete beam‐column joint based on an innovative theory of joint shear failure // Japan Architectural Review. 2019. Vol. 2. Issue 3. Pp. 287–301. DOI: 10.1002/2475-8876.12076
  15. Abdelwahed B. Beam-column joints reinforcement detailing adequacy in case of a corner column loss-numerical analysis // Latin American Journal of Solids and Structures. 2019. Vol. 16. Issue 7. DOI: 10.1590/1679-78255536
  16. Iakovenko I., Kolchunov V., Lymar I. Rigidity of reinforced concrete structures in the presence of different cracks // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 116. P. 02016. DOI: 10.1051/matecconf/201711602016
  17. Feng D.-C., Wu G., Lu Y. Numerical investigation on the progressive collapse behavior of precast reinforced concrete frame subassemblages // Journal of Performance of Constructed Facilities. 2018. Vol. 32. Issue 3. P. 04018027. DOI: 10.1061/(asce)cf.1943-5509.0001179
  18. Niki V., Erkmen R.E. Shear deformable hybrid finite element formulation for buckling analysis of composite columns // Canadian Journal of Civil Engineering. 2018. Vol. 45. Issue 4. Pp. 279–288. DOI: 10.1139/cjce-2017-0159
  19. Simão P.D. Influence of shear deformations on the buckling of columns using the Generalized Beam Theory and energy principles // European Journal of Mechanics — A/Solids. 2017. Vol. 61. Pp. 216–234. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2016.09.015
  20. Zhang H., Kang Y.A., Li X.F. Stability and vibration analysis of axially-loaded shear beam-columns carrying elastically restrained mass // Applied Mathematical Modelling. 2013. Vol. 37. Issue 16–17. Pp. 8237–8250. DOI: 10.1016/j.apm.2013.03.050
  21. Рочев А.А. Пространственный расчет неупругих составных стержней // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2012. № 1. С. 17–23.
  22. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. М. : Стройиздат, 1986. 314 с.
  23. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М. : Стройиздат, 1974. 316 с.
  24. Колчунов В.И., Андросова Н.Б., Клюева Н.В., Бухтиярова А.С. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях. М. : Изд-во АСВ, 2014. 208 с.
  25. Гемерлинг А.В. Расчет стержневых систем. М. : Стройиздат, 1974. 207 с.
  26. Fedorova N.V., Savin S.Y., Kolchunov V.I. Affecting of the long-term deformation to the stability of rc frame-bracing structural systems under special accidental impacts // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 753. P. 032005. DOI: 10.1088/1757-899X/753/3/032005
  27. Александров А.В., Травуш В.И., Матвеев А.В. О расчете стержневых конструкций на устойчивость // Промышленное и гражданское строительство. 2002. № 3. С. 16–19.
СКАЧАТЬ (RUS)