bzhbБетон и железобетонConcrete and Reinforced Concrete0005-98893034-1302АО «НИЦ «Строительство»10.37538/0005-9889-2025-2(627)-5-15OSIWVYbzhb-178Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND STRUCTURESАнализ возможных механизмов разрушения петлевых стыков арматуры монолитных железобетонных конструкцийAnalysis of possible failure mechanisms of loop joints in reinforced concrete monolithic structuresМаминА. Н.MaminA. N.

Александр Николаевич Мамин*, д-р техн. наук, профессор, начальник отдела ОЗС № 1, АО «ЦНИИПромзданий»; профессор кафедры «Железобетонные и каменные конструкции», НИУ МГСУ, Москва

e-mail: otozs@yandex.ruтел.: +7 (903) 794-64-39

Aleksandr N. Mamin*, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Head of OZS No. 1 Department, JSC "TsNIIPromzdaniy"; Professor at the Department of "Reinforced Concrete and Masonry Structures", Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), Moscow

e-mail: otozs@yandex.rutel.: +7 (903) 794-64-39

АвдеевК. В.AvdeevK. V.

Кирилл Владимирович Авдеев, заместитель генерального директора, главный инженер, АО «ЦНИИПромзданий», Москва

Kirill V. Avdeev, Deputy Director General, Chief Engineer, JSC "TsNIIPromzdaniy", Moscow

e-mail: 6136133@mail.ru

ЗенинС. А.ZeninS. A.

Сергей Алексеевич Зенин, канд. техн. наук, заведующий лабораторией теории железобетона и конструктивных систем, НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», Москва

e-mail: lab01@mail.ru

Sergey A. Zenin, Cand. Sci. (Engineering), Head of the Laboratory of the Theory of Reinforced Concrete and Constructive Systems, Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete Structures named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction, Moscow

e-mail: lab01@mail.ru

БамматовА. А.BammatovA. A.

Арслан Асельдерович Бамматов, ведущий эксперт, АО «Северсталь менеджмент», Москва

e-mail: a.bammatof@yandex.ru

Arslan A. Bammatov, Leading Expert, JSC "Severstal Management", Moscow

e-mail: a.bammatof@yandex.ru

АО «ЦНИИПромзданий»; ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ)РоссияJSC "TsNIIPromzdaniy"; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian FederationАО «ЦНИИПромзданий»РоссияJSC "TsNIIPromzdaniy"Russian FederationНаучно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of ConstructionRussian FederationАО «ЦНИИПромзданий»; АО «Северсталь менеджмент»РоссияJSC "TsNIIPromzdaniy"; JSC "Severstal Management"Russian Federation2025300420256272515Copyright © АО «НИЦ «Строительство», 20252025АО «НИЦ «Строительство»АО «НИЦ «Строительство»https://www.bzhb.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.bzhb.ru/jour/article/view/178Введение

Введение. В статье рассматриваются аналитические методы расчета петлевых стыков арматуры в монолитных железобетонных конструкциях. Основное внимание уделено анализу механизмов разрушения, отличающихся от классического перехлеста арматуры, и определению условий прочности конструкции.

Цель

Цель. Выделить основные возможные механизмы разрушения петлевых стыков, разработать аналитическую модель их работы и предложить усовершенствованную методику расчета для обеспечения надежности соединений.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование основано на анализе существующих расчетных методик, а также на результатах численных и натурных экспериментов. Рассмотрено три основных механизма разрушения: местное повреждение бетона от смятия, разрушение бетонного ядра между петлями и потеря сцепления арматуры с бетоном. Для описания передачи усилий через бетонное ядро предложено использование каркасно-стержневой модели.

Результаты

Результаты. На основании анализа данных физических и численных экспериментов, а также с учетом зарубежного опыта предложены дополнения и альтернативные решения к принятой на сегодняшний день методике.

Выводы

Выводы. Сравнительный анализ результатов расчетов по различным методикам показал некоторые различия. Для дальнейшего развития и уточнения аналитических методик расчета бетонного ядра петлевых стыков рекомендовано продолжить проведение физических и численных экспериментальных исследований.

Introduction

Introduction. This paper examines analytical methods for calculating of loop joints in monolithic reinforced concrete structures. The main focus is on analyzing failure mechanisms that differ from classical reinforcement overlap and determining structural strength conditions.

Aim

Aim. To identify the main possible failure mechanisms of loop joints, develop an analytical model of their behavior, and propose an improved calculation methodology to ensure the reliability of connections.

Materials and methods

Materials and methods. The study is based on an analysis of existing calculation methods as well as the results of numerical and full-scale experiments. Three main failure mechanisms are considered: local concrete crushing, failure of the concrete core between loops, and loss of reinforcement bond with concrete. A frame-bar model is proposed to describe force transmission through the concrete core.

Results

Results. Based on the analysis of physical and numerical experiment data, as well as international experience, additions and alternative solutions to the currently adopted methodology are proposed.

Conclusions

Conclusions. A comparative analysis of calculation results using different methods revealed some discrepancies. For further development and refinement of analytical calculation methods for the concrete core of loop joints, continued physical and numerical experimental studies are recommended.

петлевой стыкарматуражелезобетонные конструкцииразрушение бетонасцепление арматуры с бетономкаркасно-стержневая модельрадиальное давлениепрочность бетонааналитический расчетloop jointreinforcementreinforced concrete structuresconcrete failurereinforcement-concrete bondframe-bar modelradial pressureconcrete strengthanalytical calculationReferencesКлимов Е.А., Николаев В.Б. Совершенствование методики расчета индустриальных бессварных петлевых стыков арматуры железобетонных конструкций ГЭС и АЭС по предельным состояниям // <i>Строительная механика инженерных конструкций и сооружений</i>. 2016. № 5. С. 3–10.Klimov E.A., Nikolaev V.B. Improvement of the method of calculation of industrial loop connections of fittings of reinforced concrete constructions of hydroelectric power station and the NPP at the limit state. <i>Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings</i>. 2016, no. 5, pp. 3–10. (In Russian).Николаев В.Б., Горбов В.А., Белов А.А., Климов Е.А., Лисичкин С.Е. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций АЭС с модифицированными петлевыми стыками на крупномасштабных железобетонных моделях балочного типа // <i>Безопасность энергетических сооружений</i>. 2016. № 1. С. 66–81.Nikolaev V.B., Gorbov V.A., Belov A.A., Klimov E.A., Lisichkin S.E. Experimental studies of reinforced concrete structures of nuclear power plants with modified loop joints on large-scale reinforced concrete models of beam type. <i>Safety of power structures</i>. 2016, no. 1, pp. 66–81. (In Russian).Авдеев К.В., Мамин А.Н., Бобров В.В., Бамматов А.А., Мартьянов К.В., Пряхин С.Н. Петлевые стыки стержневой арматуры. История развития, проблемы и актуальность // <i>Строительство и реконструкция</i>. 2022. № 6 (104). С. 4–11. DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-104-6-4-11Avdeev K.V., Mamin A.N., Bobrov V.V., Bammatov A.A., Маrtyanov K.V., Pryakhin S.N. The loop joins of rebars. Development history, problems and relevance. <i>Building and Reconstruction</i>. 2022, no. 6 (104), pp. 4–11. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-104-6-4-11Николаев В.Б., Рубин О.Д., Селезнев С.В. Расчет прочности и конструирование петлевых стыков сборных элементов // <i>Бетон и железобетон</i>. 1987. № 1. С. 38–40.Nikolaev V.B., Rubin O.D., Seleznev S.V. Strength calculation and construction of loop joints of prefabricated elements. <i>Beton i Zhelezobeton = Concrete and Reinforced Concrete</i>. 1987, no. 1, pp. 38–40. (In Russian).Авдеев К.В., Мамин А.Н., Бобров В.В., Бамматов А.А., Квасников А.А., Мартьянов К.В., Пугачев Б.А. Испытания элементов железобетонных конструкций с петлевыми стыками арматуры // <i>Промышленное и гражданское строительство</i>. 2023. № 6. С. 24–30. DOI: https://doi.org/10.33622/0869-7019.2023.06.24-30Avdeev K.V., Mamin A.N., Bobrov V.V., Bammatov A.A., Kvasnikov A.A., Martyanov K.V., Pugachev B.A. Testing of elements of reinforced concrete structures with looped joints of reinforcement. <i>Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo = Industrial and Civil Engineering</i>. 2023, no. 6, pp. 24–30. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.33622/0869-7019.2023.06.24-30Малахов В.В. Испытания балок с петлевыми стыками многократно повторяющимися нагрузками // <i>Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури</i>. 2015. № 60. С. 195–201.Malakhov V.V. Tests of beams with loop joints with repeatedly repeated loads. <i>Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture</i>. 2015, no. 60, pp. 195–201. (In Russian).Дорофеев В.С., Шеховцов И.В., Петраш С.В., Малахов В.В. Прочность и деформативность балок со стыком «Передерия». (Одесская государственная академия строительства и архитектуры, г. Одесса) Русурсоекономнi матерiали, конструкцii, будiвлi та спруди: зб. наук. праць. Рiвне, 2011. Вип. 22. С. 328–333.Dorofeev V.S., Shekhovtsov I.V., Petrash S.V., Malakhov V.V. Prochnost' i deformativnost' balok so stykom "Perederiya". (Odesskaya gosudarstvennaya akademiya stroitel'stva i arkhitektury, g. Odessa) Rusursoekonomni materiali, konstruktsii , budivli ta sprudi: zb. nauk. prats'. Rivne, 2011, vol. 22, pp. 328–333. (In Russian).Дорофеев В.С., Малахов В.В., Нестеренко С.С. Анализ работы петлевых стыков различных конфигураций // <i>Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури</i>. 2012. № 47. С. 96–102.Dorofeev V.S., Malakhov V.V., Nesterenko S.S. Analysis of the operation of loop joints of various configurations. <i>Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture</i>. 2012, no. 47, pp. 96–102. (In Russian).Дорофеев В.С., Мишутин А.В., Петраш С.В., Шеховцов И.В. К вопросу численного исследования работы петлевого стыка // <i>Сборник трудов 74-ї науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу академії</i>. Одеса: ОДАБА, 2018. С. 252–253.Dorofeev V.S., Mishutin A.V., Petrash S.V., Shekhovtsov I.V. on the issue of numerous studies of the work of the loop joint. <i>Collection of proceedings of the 74th scientific and Technical Conference of the Academy's teaching staff</i>. Odessa: ODABA, 2018, pp. 252–253. (In Russian).Дорофеев В.С., Малахов В.В. К вопросу о напряженно-деформируемом состоянии петлевых стыков изгибаемых элементов // <i>Вісник ОДАБА: наук.-техн. зб – Серія: Технічні науки</i>. Одеса: ОДАБА, 2014. Вип. 54. С. 104–109.Dorofeev V.S., Malakhov V.V. To the question of the stress-strain state of the loop joints of bent elements. <i>ODABA Bulletin: Scientific and Technical collection – Series: Technical sciences</i>. Odessa: ODABA, 2014, vol. 54, pp. 104–109. (In Russian).De Lima Araújo D., Curado M.C., Rodrigues P.F. Loop connection with fibre-reinforced precast concrete components in tension. <i>Engineering Structures</i>. 2014, vol. 72, pp. 140–151. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.04.032De Lima Araújo D., Curado M.C., Rodrigues P.F. Loop connection with fiber-reinforced precast concrete components in tension. <i>Engineering Structures</i>. 2014, vol. 72, pp. 140–151. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.04.032Dragosavié M., et al. Loop connections between precast concrete components loaded in bending. <i>HERON</i>. 1975, no. 20, pp. 3–36.Dragosavié M., et al. Loop connections between precast concrete components loaded in bending. <i>HERON</i>. 1975, no. 20, pp. 3–36.Ong K., C.G., Hao J.B., Paramasivam P. A strut-and-tie model for ultimate loads of precast concrete joints with loop connections in tension. <i>Construction and Building Materials</i>. 2006, vol. 20, no. 3, pp. 169–176.Ong K.C.G., Hao J.B., Paramasivam P. A strut-and-tie model for ultimate loads of precast concrete joints with loop connections in tension. <i>Construction and Building Materials</i>. 2006, vol. 20, no. 3, pp. 169–176.Joergensen H.B., Hoang L.C. Tests and limit analysis of loop connections between precast concrete elements loaded in tension. <i>Engineering Structures</i>. 2013, vol. 52, pp. 558–569.Joergensen H.B., Hoang L.C. Tests and limit analysis of loop connections between precast concrete elements loaded in tension. <i>Engineering Structures</i>. 2013, vol. 52, pp. 558–569.Sørensen J.H. et al. Tensile capacity of U-bar loop connections with precast fiber reinforced dowels. fib Symposium 2016: Performance-based approaches for concrete structures, pp. 102–114.Sørensen J.H. et al. Tensile capacity of U-bar loop connections with precast fiber reinforced dowels. fib Symposium 2016: Performance-based approaches for concrete structures, pp. 102–114.Мамин А.Н., Бамматов А.А., Гордеев Н.С. Численное моделирование конструкций с петлевыми стыками арматуры // <i>Строительство и реконструкция<i>. 2023. № 2 (106). С. 70–79. DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-106-2-70-79Mamin A.N., Bammatov A.A., Gordeev N.S. Numerical simulation of structures with loop joints of rebar. <i>Building and Reconstruction</i>. 2023, no. 2 (106), pp. 70–79. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-106-2-70-79<i>fib</i> Model Code for Concrete Structures 2010. Berlin, Ernst&Sohn, 2013, 434 p.<i>fib</i> Model Code for Concrete Structures 2010. Berlin, Ernst&Sohn, 2013, 434 p.СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. Москва: Минстрой России, 2019.SP 63.13330.2018. Concrete and reinforced concrete structures. General provisions. Updated version of SNiP 52-01-2003. Moscow: The Ministry of Construction of Russia, 2019. (In Russian).ГОСТ Р 70447-2022. Железобетонные конструкции с петлевыми стыками арматуры для объектов использования атомной энергии. Требования к конструированию и расчету. Москва: Российский институт стандартизации, 2022.State Standard R 70447-2022. Reinforced concrete structures with loop joints of reinforcement for nuclear power facilities. Requirements for design and calculation. Moscow: Russian Institute of Standardization, 2022. (In Russian).Киреева Э.И. Крупнопанельные здания с петлевыми соединениями конструкций // <i>Жилищное строительство</i>. 2013. № 9. С. 47–51.Kireeva E.I. Large-panel buildings with loop joints of structures. <i>Zhilishchnoe Stroitel'stvo = Housing Construction </i>. 2013, no. 9, pp. 47–51. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.