Коуркин Сергей Владимирович, аспирант, кафедра строительства и городского хозяйства (СиГХ)
ул. Костюкова, 46, Белгород, Белгородская обл., 308012
Sergey V. Kourkin, postgraduate student, Department of Construction and Urban Management (DCUM)
46 Kostyukova St., Belgorod, Belgorod Region, 308012
Никулин Александр Иванович, канд. техн. наук, доцент, кафедра строительства и городского хозяйства (СиГХ)
ул. Костюкова, 46, Белгород, Белгородская обл., 308012
Alexander I. Nikulin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Construction and Urban Management (DCUM)
46 Kostyukova St., Belgorod, Belgorod Region, 308012
Обернихин Дмитрий Вячеславович, канд. техн. наук, доцент, кафедра строительства и городского хозяйства (СиГХ)
ул. Костюкова, 46, Белгород, Белгородская обл., 308012
Dmitry V. Obernikhin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Construction and Urban Management (DCUM)
46 Kostyukova St., Belgorod, Belgorod Region, 308012
Введение. Рост числа аварийных и чрезвычайных ситуаций, отмечаемый в государственных докладах МЧС России за последние годы, подчёркивает необходимость изучения работы строительных конструкций при воздействиях с различной скоростью приложения нагрузки. Одним из наиболее интересных является среднескоростной диапазон нагружения, где напряжённо-деформированное состояние железобетонных элементов существенно отличается от статического и высокоскоростного режимов.
Цель. Исследование влияния среднескоростных воздействий на прочность и трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов с применением экспериментально-аналитического подхода.
Материалы и методы. В исследовании использованы данные испытаний 27 бетонных призм классов В25 и В45, разрушенных при трёх скоростных режимах: статическом, ускоренном (1–3 с) и умеренно ускоренном (8–12 с). Обработка результатов выполнена с применением критерия «трёх сигм» и 5%-го квантиля для формирования статистически репрезентативных диаграмм «напряжение (σ) относительная деформация (ε)». Аналитическое моделирование осуществлялось с использованием дробно-рациональных зависимостей и энергетического критерия разрушения.
Результаты. Выявлено, что увеличение скорости нагружения приводит к росту предельной прочности бетона (на 9–20 % для В25 и 6–12 % для В45) и снижению соответствующих предельных деформаций (на 10–19 % и 5–13 %, соответственно). Для изгибаемых элементов установлено увеличение момента, соответствующего исчерпанию прочности элемента, на 1–2,3 % (для бетона В25) и 0,9–1,4 % (для бетона В45), а также рост момента трещинообразования на 6,6–13,8 % и 4,7–7,1 %, соответственно.
Выводы. Среднескоростное нагружение приводит к повышению прочности и трещиностойкости изгибаемых железобетонных элементов при одновременном уменьшении их деформативности. Полученные результаты уточняют параметры для расчётов по нелинейной деформационной модели и могут быть использованы при анализе особых воздействий.
Introduction. The increase in the number of accidents and emergencies noted in the state reports of the Russian Ministry of Emergency Situations in recent years highlights the need to study the operation of building structures under impacts with varying rates of load application. One of the most interesting is the medium-speed loading range, where the stress-strain state of reinforced concrete elements differs significantly from static and high-speed modes.
Aim. Investigation of the influence of medium-velocity impacts on the strength and crack resistance of bendable reinforced concrete elements using an experimental and analytical approach.
Materials and methods. The study used test data from 27 concrete prisms of classes B25 and B45, destroyed at three speed modes: static, accelerated (1–3 s) and moderately accelerated (8–12 s). The results were processed using the three sigma criterion and the 5 % quantile to form statistically representative diagrams «stress (σ) relative strain (ε)». Analytical modeling was carried out using fractional-rational dependencies and the energy criterion of destruction.
Results. It was found that an increase in the loading rate leads to an increase in the ultimate strength of concrete (by 9–20 % for B25 and 6–12 % for B45) and a decrease in the corresponding ultimate deformations (by 10–19 % and 5–13 %, respectively). For bent elements, an increase in the moment corresponding to the exhaustion of the element strength was found by 1–2.3 % (for concrete B25) and 0.9–1.4 % (for concrete B45), as well as an increase in the moment of cracking by 6.6–13.8 % and 4.7–7.1 %, respectively.
Conclusions. Medium-speed loading leads to an increase in the strength and crack resistance of bendable reinforced concrete elements while reducing their deformability. The results obtained refine the parameters for calculations based on the nonlinear deformation model and can be used in the analysis of special effects.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.