Фарит Сахапович Замалиев — кандидат технических наук, доцент кафедры металлических конструкций и испытания сооружений
420043, г. Казань, ул. Зеленая, д. 1
Farit S. Zamaliev — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Metal Structures and Testing of Structures
1 Zelenaya st., Kazan, 420043
Ашот Георгиевич Тамразян — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой железобетонных и каменных конструкций
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Ashot G. Tamrazyan — Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Введение. В гражданских зданиях в последнее время намечается распространение сталежелезобетонных (сталебетонных) конструкций. В сталежелезобетонных перекрытиях сегодня чаще всего применяют прокатные профили. Использование гнутых профилей в сталежелезобетонных изгибаемых конструкциях пока не нашло широкого распространения. Поэтому исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) сталежелезобетонных балок является актуальной задачей. Приведены новая методика и расчетные формулы оценки несущей способности изгибаемых сталебетонных элементов. Описаны компьютерные модели составной балки, состоящей из гнутых профилей, замоноличенных бетоном. На основе результатов численных исследований изготовлены и испытаны модели балок. Выявлено НДС экспериментальной составной балки. Анализ НДС опытных балок, их поведение под нагрузкой позволили разработать новую методику оценки несущей способности балок. Сопоставлены данные натурного эксперимента и численных исследований по компьютерным моделям, а также по аналитическим формулам. Проведены численные и графические сравнения итогов натурных испытаний с численными исследованиями и по аналитическим формулам.
Материалы и методы. Компьютерное моделирование выполнено с помощью пакета программы ANSYS. Аналитические формулы для оценки прочности изгибаемого элемента записаны на основе предельных относительных деформаций сжатия бетона. Для натурных экспериментов изготовлены составные сталебетонные балки на основе гнутых швеллеров.
Результаты. Определено НДС балок по полученным зависимостям и в результате натурных испытаний, а также на основе компьютерного моделирования. Результаты числовых значений по предложенным аналитическим формулам сопоставлены с данными натурных экспериментов.
Выводы. Предложены аналитические зависимости оценки прочности сталебетонных изгибаемых элементов, изучены особенности работы сталебетонных балок по численному моделированию и аналитическим зависимостям, натурным экспериментам. Аналитические зависимости, записанные на основе предельных относительных деформаций сжатия бетона, дают лучшие результаты, чем известный метод расчета, базирующийся на методе предельных усилий.
Introduction. Recently, more extensive use of steel-reinforced concrete (steel-concrete) structures is planned in civil buildings. In steel-reinforced concrete ceilings. The use of bent profiles in steel-reinforced concrete bent structures has not yet become widespread, probably due to the lack of simple methods. Therefore, the study of the stress-strain state of steel-reinforced concrete beams is a very urgent task. The article presents a new methodology and calculation formulas for assessing the bearing capacity of bent steel concrete elements reinforced with a cold-formed profile. Computer models of a composite beam consisting of bent profiles embedded in concrete are described, where options for the location of anchor ties are considered, which ensure the joint operation of both the profile with concrete and two bent channels into an I-beam. On the basis of the results of numerical studies, models of beams were made and tested. Analysis of the stress-strain state of experimental beams, their behavior under the influence of increasing the degree of increase in the intensity of development of the abilities of beams based on the limiting relative deformations of the personality of concrete. The results of experimental studies are presented in the form of graphs, comparison of the results of a full-scale experiment and numerical studies using computer models, as well as using analytical formulas. In conclusion, comparisons of the results of full-scale tests with numerical studies and by analytical formulas are given.
Materials and methods. The ANSYS software package was used for computer simulation. Analytical formulas for assessing the strength of a bending element are written on the basis of the limiting relative compressive strains of concrete. For full-scale experiments, composite steel beams were made, consisting of bent channels with filling the side cavities with concrete, self-tapping screws were used as anchor connections.
Results. The stress-strain state of the beams was revealed according to the obtained dependences and as a result of full-scale tests, as well as on the basis of computer simulation. The results of numerical studies are used for the manufacture of full-scale samples. The results of numerical values according to the proposed analytical formulas are compared with the data of full-scale experiments.
Conclusions. Analytical dependences of the strength assessment of reinforced concrete bending elements by the method based on the limiting relative deformations of concrete compression are proposed, the features of the operation of reinforced concrete beams are studied by numerical modeling and by analytical dependences, full-scale experiments. It is shown that numerical studies give good convergence with experimental data. Analytical dependencies recorded on the basis of the ultimate relative compressive strains of concrete give better results than the well-known calculation method based on the limit force method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.