Анализ возможных механизмов разрушения петлевых стыков арматуры монолитных железобетонных конструкций

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

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. 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. 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.

1. Климов 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.

2. 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.

3. 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/10.33979/2073-7416-2022-104-6-4-11

4. Николаев 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.

5. 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/10.33622/0869-7019.2023.06.24-30

6. Малахов В.В. Испытания балок с петлевыми стыками многократно повторяющимися нагрузками // <i>Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури</i>. 2015. № 60. С. 195–201.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.2014.04.032

12. Dragosavié M., et al. Loop connections between precast concrete components loaded in bending. <i>HERON</i>. 1975, no. 20, pp. 3–36.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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/10.33979/2073-7416-2023-106-2-70-79

17. <i>fib</i> Model Code for Concrete Structures 2010. Berlin, Ernst&Sohn, 2013, 434 p.

18. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. Москва: Минстрой России, 2019.

19. 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.

20. Киреева Э.И. Крупнопанельные здания с петлевыми соединениями конструкций // <i>Жилищное строительство</i>. 2013. № 9. С. 47–51.