Повышение сейсмостойкости зданий за счет спирального армирования изгибаемых железобетонных конструкций

DOI: 10.37153/2618-9283-2022-3-31-39

Авторы:  
Рубрики:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   
Ключевые слова: спиральное армирование, сжатая зона, железобетонные балки, трёхосное сжатие, изгибаемые конструкции
Аннотация:
В  статье приводятся результаты анализа проведенных ранее исследований напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных конструкций с армированием сжатой зоны спиралями с шагом витков 30, 50, 75, 100 и 150 мм. Кроме этого, приводятся данные по численным исследованиям изгибаемых балок со стержневой и спиральной арматурой сжатой зоны с использованием метода конечных элементов в программном комплексе Ansys Mechanical. Полученные результаты за счет работы бетона в спиралях в сложном напряженном состоянии позволяют существенно повысить сейсмостойкость зданий, а также несущую способность монолитных и сборных железобетонных конструкций при действии высокоинтенсивных динамических нагрузок. Используемая литература:

1.                  Установка спиралей в сжатой зоне изгибаемых железобетонных элементов – эффективный метод повышения несущей способности, пластичности и энергоемкости железобетонных конструкций. При этом расход арматуры в сжатой зоне уменьшается в 2–3 раза в зависимости от шага витков спиралей.

2.                  По результатам исследований несущая способность железобетонных конструкций со спирально армированной сжатой зоной на 25% выше, чем со стержневой арматурой.

3.                  Наиболее эффективный шаги спиралей – 30 и 50 мм. С увеличением шага спирали снижается эффект от спирального армирования в виде повышения прочности бетона за счет сложного напряженного состояния внутри спирали. Балки с шагом спиралей 30 и 50 мм выдерживают нагрузку 200 кН, при разрушении других образцов (с шагом

75 – 100 мм) – 160 кН.

4.                  Энергоемкость балок с шагом витков спирали 30 мм и 50 мм составляет – 1256,5 (кгс∙м)/м, что более чем в 11 раз превышает энергоемкость традиционно армированных балок и балок с шагом витков спиралей 75 мм и 100 мм.

5.                  Косвенное спиральное армирование сжатой зоны меняет характер разрушения балок, значительно увеличивая пластическую стадию деформирования. При этом на порядок возрастают предельные прогибы с сохранением высокой остаточной несущей способности.

6.                  Проведенный численный расчет изгибаемых балок со спиральным армированием сжатой зоны, проведенный в программном комплексе Ansys Mechanical, показал достаточно хорошую сходимость с результатами экспериментальных исследований. В дальнейших исследованиях необходима доработка и усовершенствование методики компьютерного моделирования.

 

Список литературы

 

1.                  Гвоздев А.А. Прочность бетона при двухосном напряженном состоянии [Текст] / А.А. Гвоздев, П.М. Бич // Бетон и железобетон. 1974. №7. С. 10–11.

2.                  Гениев Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона [Текст] /

Г.А. Гениев, В.Н. Киссюк, Г.А. Тюпин. М.: Стройиздат, 1974. 316 с.

3.                  Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона [Текст] /    

Н.И. Карпенко. М.: Стройиздат, 1996. 416 с.

4.                  Корсун В.И., Недорезов А.Н. Вариант описания закономерностей упругопластического и псевдопластического деформирования бетона в условиях объемного напряженного состояния // Современное промышленное и гражданское строительство. 2014. Том 10. № 2. С.147–168.

5.                  Тонких Г.П., Алексашкин А.Н., Курбацкий Е.Н. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций со спиральным армированием. Научно-техническая конференция «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях». М.: АО ЦНИИС. 1999. С.173–183.

6.                  Тонких Г.П., Алексашкин А.Н. Эффективность спирально-армированного железобетона [Текст] / Некоторые научно-технические проблемы военно-строительной науки. Научно-технический сборник к 50-летию 26 ЦНИИ МО РФ. М.: 1996. С. 584–593.

7.                  Hadi M., Elbasha N. Displacement ductility of helically confined HSC beams /

M. Hadi, N. Elbasha. The Open Construction and Building Technology Journal, 2008, no. 2,

pp. 270–279.