Оценка напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов с внешним армированием по деформационной модели

Введение. Согласно рекомендациям, расчет железобетонных плит со стальным профилированным настилом в стадии эксплуатации выполняют по предельным состояниям. Однако, для решения ряда задач необходимо знать не только предельное, но и напряжённо-деформированное состояние сечений на каждом этапе нагружения. В СП 63.13330.2018 наряду с расчетом нормальных сечений по предельным усилиям, предусмотрены и деформационные методы с аналитической зависимостью криволинейных диаграмм деформирования бетона в виде ^σ_b = ^γ_b^E_b^ε_b. Вместе с тем, применяемые в расчете итерационные методы определения максимальной кривизны изгибаемого элемента достаточно трудоемки даже при использовании упрощенных диаграмм деформирования бетона и арматуры.

Цель. Разработка инженерной деформационной методики оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных плит с внешним армированием. Сравнение результатов расчета по инженерной деформационной методике и методу расчета по предельным состояниям.

Материалы и методы. Для элемента таврового сечения с внешним армированием записана система нелинейных алгебраических уравнений при условии разделения вертикальных гофр профнастила на n слоев c последующим определением напряжений в произвольном слое как при многорядном армировании. Условия равенства нулю суммы проекций всех сил на продольную ось и суммы изгибающих моментов относительно нейтральной оси записаны в зависимости от положения нейтральной оси в расчетном сечении.

Результаты. Приведены примеры и сравнение результатов расчета нормальных сечений железобетонных плит с внешним армированием по деформационной методике с построением зависимости «момент – кривизна» и методу расчета по предельным состояниям.

Выводы. Предложенная инженерная деформационная методика предусматривает единый подход к расчету по предельным состояниям первой группы в зависимости от типа напряженного состояния: изгиб, внецентренное сжатие при различных эксцентриситетах, отличается четкими основными предпосылками, большей простотой и доступностью, как для проектировщиков, так и для студентов.

1. СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования. М.: Стройиздат, 2016. 124 с.

2. Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures, EN 1994- 1–1, 2007.

3. Джонсон Р.П. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 4: Проектирование сталежелезобетонных конструкций. EN 1994–1-1 / ред. пер. В.О. Алмазов, А.Н. Томилин. 2-е изд. Москва: МГСУ, 2013. 414 с.

4. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Введ. 2019– 06–20. М.: Изд-во стандартов, 2019. 137 с.

5. Бетонные и железобетонные конструкции: СНБ 5.03.01–02 / Минстрой архитектуры. Минск: Стройтехнорм, 2003. 140 с.

6. EN 1992–1-1: 2004. Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1–1: General rules and rules for buildings. Brussels, 2004. 22 p.

7. ГСН В.2.6–98:2009. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Киев: Минрегионстрой Украины. 2011. 71 с.

8. DIN 1045–4:2012–02 2014 Tragwerke aus Beton, Stahlbetoon und Spannbeton. Teil 4: Erganzende Regeln fur die Herstellung und die Konformitat von Fertigteilen Ersatz für DIN 1045–42001–07 378.

9. Байков В.Н., Горбатов C.B., Димитров З.А. Построение зависимости между напряжениями и деформациями сжатого бетона по системе нормируемых показателей // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1977. № 6. С. 15–18.

10. Бачинский В.Я., Бамбура А.Н., Ватагин С.С. Связь между напряжениями и деформациями бетона при кратковременном неоднородном сжатии // Бетон и железобетон. 1984. № 10. С.18–19.

11. Карпенко Н.И. К построению обобщенной зависимости для диаграммы деформирования бетона // Строительные конструкции: сборник. Минск, 1983. С.164–173.

12. Карпенко Н.И. Мухамедиев Т.А., Сапожников М.А. К построению методики расчета стержневых элементов на основе диаграмм деформирования материалов // Совершенствование методов расчета статически неопределимых ж/б конструкций. М.: НИИЖБ, 1987. С. 4–24.

13. Бамбура А.Н., Гурковский А.Б. К построению деформационной теории железобетона стержневых систем на экспериментальной основе // Строительные конструкции. Киев: Будивельнык, 2003. Вып. 59. С. 121–130.

14. Бамбура А.Н. Диаграмма «напряжение – деформации» для бетона при центральном сжатии // Вопросы прочности, деформативности и трещиностойкости железобетона: межвуз. сб. / Рост, инж. – строит. ин-т. Ростов-на-Дону: РИСИ, 1980. С. 19–22.

15. Мурашкин Г.В., Мурашкин В.Г. Моделирование диаграммы деформирования бетона и визуализация напряженного состояния // Фундаментальные, поисковые, прикладные, исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации. М., 2016. С. 535–543.

16. Маилян Л.Р. Разработка методов системного комплексного расчета железобетонных статически неопределимых балок с учетом полных диаграмм деформирования материалов, сечений и конструкций на статические, повторные и динамические воздействия: автореф. дис... докт. техн. наук. М., 1989. 48 с.

17. Коянкин А.А. О расчёте железобетонных изгибаемых элементов на основе нелинейной деформационной модели // Academia. Архитектура и строительство. 2025. № 1. С. 152–159. DOI: https://doi. org/10.22337/2077–9038–2025–1-152–159

18. ГСТУ Б В.2.6 -156: 2010. Бетонные и железобетонные конструкции из тяжелого бетона. Правила проектирования. Киев, 2010.

19. Рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом / НИИЖБ. М.: ЦНИИПромизданий, 2007. 43 с.