Программа экспериментальных исследований сложно напряженных узлов железобетонных конструкций

Введение. В последние годы проведены ряд экспериментальных и значительное количество численных исследований с целью изучения механизмов сопротивления железобетонных каркасов зданий как при проектных нагрузках, так и при аварийных и особых аварийных воздействиях. Актуальность подобных исследований определяется необходимостью оценки деформирования и разрушения таких конструктивных систем в целом и фрагментарным изучением узлов рам и стен, содержащих как зоны чистого изгиба, так и зоны поперечного изгиба при наличии и отсутствии продольных сил. Напряженно-деформированное состояние (НДС) и координаты точек образования пространственных трещин в конструкциях таких фрагментов остаются малоизученными, в совокупности с неисследованными эффектами, возникающими при нарушении сплошности железобетона.

Материалы и методы. При разработке объема экспериментальных исследований особое внимание было уделено такому моделированию узлов рам и стен, которые не искажали бы НДС изучаемых зон при местном приложении нагрузки, предельно упрощали бы исследование узлов сопряжения (статически определимые фрагменты узлов) и в то же время позволяли оценивать перераспределение усилий в статически неопределимых системах с учетом податливости узлов и реальной картины трещинообразования.

Результаты. Выполнено обоснование принятых конструктивных решений опытных железобетонных конструкций узлов, разработаны программа и методика проведения исследований рассматриваемых типов узловых соединений рамных систем, которые дают возможность составить схему испытаний для экспериментального выявления особенности действительной работы указанного вида конструкций.

Выводы. Разработаны программа и методика экспериментальных исследований по изучению особенностей трещино-образования, деформирования и разрушения узлов железобетонных рамных конструкций с учетом различного характера их НДС. Особое внимание уделено определению углов поворота, оценке деформативности и податливости узлов, а также прогибов, схем образования, развития и раскрытия трещин, деформированию бетона в сложно напряженных областях узлов железобетонных конструкций.

1. Федорова Н.В., Кореньков П.А. Анализ деформирования и трещинообразования многоэтажных железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем зданий в предельных и запредельных состояниях // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 11. С. 8–13. EDN XACMTX.

2. Kolcunov V.I., Tuyen V.N., Korenkov P.A. Deformation and Failure of a Monolithic Reinforced Concrete Frame under Accidental Actions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 753. Issue 3. P. 032037. DOI: 10.1088/1757-899X/753/3/032037. EDN HBZKBR.

3. Ву Н.Т. Исследование живучести железобетонной конструктивно нелинейной рамно-стержневой системы каркаса многоэтажного здания в динамической постановке // Строительство и реконструкция. 2020. № 4 (90). С. 73–84. DOI: 10.33979/2073-7416-2020-90-4-73-84. EDN OREECE.

4. Колчунов В.И., Кореньков П.А., Фан Динь Гуок. Особое предельное состояние в железобетонных каркасах с узлами, усиленными косвенным армированием при аварийных воздействиях // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 11. С. 1462–1472. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.11.1462-1472. EDN ZBNYMY.

5. Nadir W., Ali A.Y., Jawdhari A., Kadhim M.M.A., Majdi A. Cyclic behavior of UHPC corner beam-column joints under bi-directional bending // Structures. 2024. Vol. 60. P. 105857. DOI: 10.1016/J. ISTRUC.2024.105857

6. Palomo I.R.I., Frappa G., de Almeida L.C., Trautwein L.M., Pauletta M. Analytical and numerical models to determine the strength of RC exterior beam–column joints retrofitted with UHPFRC // Engineering Structures. 2024. Vol. 312. P. 118244. DOI: 10.1016/J. ENGSTRUCT.2024.118244

7. Mitra N., Lowes L.N. Evaluation, Calibration, and Verification of a Reinforced Concrete Beam–Column Joint Model // Journal of Structural Engineering. 2007. Vol. 133. Issue 1. Pp. 105–120. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2007)133:1(105)

8. Hou S., Shi D., Fan J., Wu T., Sun W., Wu G. et al. Comparative study on failure mechanism of full-scale precast and cast-in-place beam-column joints based on acoustic emission technology // Structures. 2024. Vol. 65. P. 106629. DOI: 10.1016/J. ISTRUC.2024.106629

9. Selim M., Khalifa R., Elshamy E., Zaghlal M. Structural efficiency of fly-ash based concrete beam-column joint reinforced by hybrid GFRP and steel bars // Case Studies in Construction Materials. 2024. Vol. 20. P. e02927. DOI: 10.1016/J. CSCM.2024.E02927

10. Белостоцкий А.М., Акимов П.А., Петряшев Н.О., Петряшев С.О., Негрозов О.А. Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости несущих конструкций высотного здания с учетом фактического положения железобетонных конструкций // Вестник МГСУ. 2015. № 4. С. 50–68. EDN TPKOQP.

11. Yang R., Luo K.H., Huang S.M., Qiao Y.M. Influence of column-to-beam flexural modulus ratio on the failure mode of RC frame inner joints: Theoretical analysis and experimental investigation // Structures. 2025. Vol. 71. P. 108105. DOI: 10.1016/J. ISTRUC.2024.108105

12. Cosgun C., Turk A.M., Mangir A., Cosgun T., Kiymaz G. Experimental behaviour and failure of beam-column joints with plain bars, low-strength concrete and different anchorage details // Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 109. P. 104247. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.104247

13. Hu G., Zhang Z., Cao B., Pan Z., Zeng L. Seismic behavior of precast concrete beam-column joints with bending moment-shear separation controllable plastic hinge // Engineering Structures. 2024. Vol. 304. P. 117585. DOI: 10.1016/J. ENGSTRUCT.2024.117585

14. Kalogeropoulos G., Tsonos A.D., Iakovidis P. Hysteresis Behavior of RC Beam–Column Joints of Existing Substandard RC Structures Subjected to Seismic Loading–Experimental and Analytical Investigation // Buildings. 2024. Vol. 14. Issue 6. P. 1609. DOI: 10.3390/buildings14061609

15. Mao W.H., Liu J.P., Qi H.T., Nishiwaki T., Ding Y. Anchorage characteristics and their impacts on the seismic performance of HECC/RC composites external beam-column joint // Structures. 2024. Vol. 63. P. 106469. DOI: 10.1016/J. ISTRUC.2024.106469

16. Tong Z., Xu L., Wei C., Chi Y., Huang L. Upgrading seismic performance of beam-column joints using steel-polypropylene hybrid fiber: Experiment and numerical simulation // Journal of Building Engineering. 2024. Vol. 86. P. 108681. DOI: 10.1016/J.JOBE.2024.108681

17. Zhang X., Li B. Investigation on effect of ECC coverage condition on seismic behavior of beam-column joint // Structures. 2024. Vol. 62. P. 106195. DOI: 10.1016/j.istruc.2024.106195

18. Patel P., Desai A., Bid S., Desai P. An experimental study for effectiveness of steel fibre reinforced exterior beam-column joints under cyclic resistance // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 411. P. 134511. DOI: 10.1016/J. CONBUILDMAT.2023.134511

19. Travush V.I., Karpenko N.I., Kolchunov V.I., Kaprielov S.S., Demyanov A.I., Bulkin S.A. et al. Results of experimental studies of high-strength fiber reinforced concrete beams with round cross-sections under combined bending and torsion // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020. Vol. 16. Issue 4. Pp. 290–297. DOI: 10.22363/1815-5235-2020-16-4-290-297. EDN JXJMCG.

20. Fedorov V.S., Kolchunov Vl.I., Pokusaev A.A., Naumov N.V. Calculation models of deformationof reinforced concrete constructions with spatial cracks // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2020. Issue 3 (47). Pp. 6–26. DOI: 10.36622/VSTU.2020.47.3.001. EDN LOHTQP.

21. Федорова Н.В., Колчунов В.И., Бушова О.Б. Расчет параметров деформирования железобетонных рам при разрушении ригелей по наклонному сечению // Строительство и реконструкция. 2023. № 2 (106). С. 90–100. DOI: 10.33979/2073-7416-2023-106-2-90-100. EDN TPMSGY.