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
Евгений Александрович Редикульцев, аспирант, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург
Evgeniy A. Redikultsev, Postgraduate Student, FSAEI HE Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg
Введение. В действующих отечественных нормативных документах по проектированию железобетонных элементов (СП 63.13330.2018) отсутствуют указания по расчету изгибаемых и внецентренно сжатых элементов нестандартной (отличной от прямоугольной) формы при действии поперечных сил. В рамках ранее проведенных в НИИЖБ им. А.А. Гвоздева исследований была предложена методика оценки несущей способности наклонных сечений нестандартной формы, которая имеет удовлетворительную сходимость с экспериментами, проведенными отечественными и зарубежными исследователями. В настоящей работе выполнен анализ ранее разработанной методики и предложено ее уточнение для сечений, имеющих круглую форму. Также выполнено сравнение результатов имеющихся опытных данных с результатами расчетов по уточненной методике с оценкой уровня ее надежности.
Цель. Уточнение методики расчета прочности наклонных сечений изгибаемых и внецентренно сжатых железобетонных элементов с нестандартной (отличной от прямоугольной) формой поперечного сечения при действии поперечных сил, выполнение сравнения предлагаемой методики расчета с имеющимися опытными данными и результатами численных экспериментов.
Материалы и методы. Теоретические исследования проведены на основе результатов испытаний, проведенных ранее зарубежными исследователями для элементов круглого поперечного сечения. В общей сложности расчет выполнен для 13 образцов круглого поперечного сечения.
Результаты. Проанализированы результаты экспериментов и данные отечественных и зарубежных нормативных документов. Предложена уточненная методика определения несущей способности железобетонных элементов круглого сечения на действие поперечной силы по наклонной трещине. По результатам выполненного сравнения предложенной методики с данными экспериментов установлено, что предложенная методика обеспечивает необходимый уровень надежности – среднее отношение экспериментальной несущей способности к расчетному значению составляет 1,241 при среднеквадратичном отклонении 0,123. Установлено, что наибольшее отклонение результатов расчета по предлагаемой уточненной методике наблюдается для бетонов с более высокой прочностью, в связи с чем представляется целесообразным провести дополнительные опытные исследования образцов из бетонов высоких классов, в том числе образцов, изготовленных из высокопрочных бетонов (класс выше B60).
Выводы. Предложена уточненная методика для вычисления несущей способности железобетонных элементов круглого сечения на действие поперечной силы по наклонной трещине. При разработке методики учтена преемственность с действующими отечественными нормативными документами в части элементов прямоугольного сечения. Проведена проверка предложенной методики с учетом имеющихся результатов экспериментов для 13 опытных образцов, выполненных различными авторами. В соответствии с выполненной оценкой результатов испытаний установлено, что предлагаемая методика обеспечивает достаточный резерв надежности. С целью дополнительной проверки для бетонов с высокой прочностью рекомендовано провести дополнительные испытания, в том числе для высокопрочных бетонов.
Introduction. Current Russian codes of design of reinforced concrete elements do not have rules and considerations for analysis of bent and compressed elements with irregular (not similar to rectangle) shape of cross-section under the action of shear forces. As a result of previous investigations which were conducted in Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZNB) named after A.A. Gvozdev, new method of evaluating of the bearing capacity of inclined cross-section was proposed. Developed method has good matching with the results of experiments, conducted by Russian and foreign researchers. This paper deals with comparison of results of experiments with analysis by proposed model.
Aim. Further improvement of methods of analysis of strength of inclined sections of bent and compressed elements with irregular (not similar to rectangle) shape of cross-section under the action of shear forces. Comparison of proposed model with available data of experiments and results of numerical analysis.
Materials and methods. Theoretical investigations have been conducted on base of results of experiments, conducted earlier by Russian and foreign researchers for elements with circular cross-section. Totally, analysis has been performed for 13 samples with circular crosssection.
Results. Quality analysis of results of experiments and considerations of foreign codes has been conducted. Method of calculating of bearing capacity of bent reinforced concrete member with circular cross-section has been proposed. As a result of provided comparison of proposed method with data of experiments it was found out that proposed method provides required level of reliability – average rate of experimental bearing capacity to calculated value is 1.241 with standard deviation 0.123. It has been stated that maximum deviation of results of calculation by proposed model was observed for samples with higher strength of concrete. As a result, it was recommended to provide additional investigations of samples with high strength of concrete, i.e. High Strength Concrete (HSC) samples (with strength greater than 60 MPa).
Conclusions. Method for calculating of the bearing capacity of bent reinforced elements under action of shear forces by the sloping crack has been proposed. When developing the methodology, continuity with current Russian regulatory documents in the part of elements with rectangular cross-section was taken into account. Proposed model has been checked with available results of experiment (totally 13 experiments of different authors). According to conducted evaluating of results of experiments proposed model provides enough reserve of reliability. To additional checking of reliability of high strength concrete members, it was recommended to provide additional experiments, I.e. for high strength concrete members.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.