Теоретическое обоснование некоторых вопросов, возникающих при расчете сжатых железобетонных строительных конструкций

Обозначена проблема, скрытая внутри расчета сжатых железобетонных колонн в соответствии с требованиями СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01–2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» в части вычисления условной критической силы. Несмотря на то что бетон, входящий в состав железобетона, – это упруговязкопластический строительный материал, у которого возникает физическая нелинейность и нелинейная ползучесть уже при малых уровнях загружения (приблизительно от 20% призменной прочности бетона), в основе расчета сжатых колонн лежат постулаты и формулы, применимые к абсолютно упругим стержням, которые под нагрузкой работают по закону Гука. Выявлено, что условная критическая сила, применяемая для железобетонных колонн, является критической силой Эйлера, предназначенной для расчета стержней из абсолютно упругого материала на устойчивость при продольном изгибе, о чем свидетельствует решение задачи об устойчивости упругого стержня, шарнирно опертого по концам, загруженного продольной сжимающей силой. Данное решение находится в основе расчета железобетонных колонн на устойчивость. Выведены формулы, с помощью которых при расчете колонн по недеформированной схеме учитывается влияние прогиба на их несущую способность. Показано, каким образом учитывается эксцентриситет продольной силы, приложенной к колонне, и приведены допущения, которые при этом применяются. Выявлено, что при определении условной критической силы согласно СП 63.13330.2018 диаграмма «напряжение–деформация», нормируемая СП 159.1325800.2014 «Сталежелезобетонные пролетные строения автодорожных мостов. Правила расчета», не учитывается. Данные положения подтверждают необходимость дальнейшего исследования обозначенной проблемы.

В.Н. ЕЛИСТРАТОВ¹, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.М. РОМАДАНОВА¹, канд. физ.-мат. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
Н.А. ЕЛИСТРАТОВ², канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4)
² Институт прикладной автоматизации и программирования (ЧОУ ДПО) (190013, г. Санкт-Петербург, ул. Можайская, 2, 1-й этаж)

1. Волков Ю.С. Железобетон – материал на все времена // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 10. С. 73–76. EDN: ­PFGIJL
2. Kaprielov S.S., Sheinfeld A.V., Selyutin N.M. Control of heavy concrete characteristics affecting structural stiffness. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. No. 1, pp. 24–39. EDN: ­DWQTHT.
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2022-18-1-24-39
3. Ramamtutham S., Narayanan R. Design of reinforced concrete structures. Eighteenth Edition. New Delhi: Dhanpat Rai Publishing Company (P) Ltd. 2020. 1084 p.
4. Khurmi R.S., Khurmi N. Theory of structures (S.I. Units). New Delhi: S Chand and Company Limited. 2018. 710 p.
5. Линович Л.Е. Расчет и конструирование частей гражданских зданий. Киев: Будiвельник, 1972. 644 с.
6. Бенин А.В. Деформирование и разрушение железобетона: аналитические, численные и экспериментальные исследования. СПб.: ПГУПС, 2006. 127 с.
7. Беглов А.Д., Санжаровский Р.С. Евростандарты и нелинейная теория железобетона. СПб.: СПбГАСУ, 2011. 309 с.
8. Мурашкин В.Г. Особенности нелинейного деформирования бетона // Academia. Архитектура и строительство. 2019. № 1. С. 128–132. EDN: ­ZBXKYP. https://doi.org/10.22337/2077-9038-2019-1-128-132
9. Радайкин О.В. Сравнительный анализ различных диаграмм деформирования бетона по критерию энергозатрат на деформирование и разрушение // Вестник БГТУ им. Шухова. 2019. № 9. С. 29–39. EDN: ­MPQNBL.
https://doi.org/10.34031/article_5db33945315bb4.76965991
10. Селяев В.П., Селяев П.В., Сорокин Е.В., Алимов М.Ф. Аналитическое описание диаграмм деформирования бетона для расчета прогибов пластин из нелинейно деформируемого материала // Строительство и реконструкция. 2018. № 3 (77). C. 22–30. EDN: ­OVHMHN
11. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. М.: Стройиздат, 1973. 432 с.
12. Улицкий И.И. Теория и расчет железобетонных стержневых конструкций с учетом длительных процессов. Киев: Будiвельник, 1967. 347 с.
13. Улицкий И.И., Чжан Чжун-яо, Голышев А.Б. Расчет железобетонных конструкций с учетом длительных процессов. Киев: Гос. изд-во лит. по строительству и архитектуре УССР, 1960. 495 с.
14. Мухамедиев Т.А., Зенин С.А. Новое в своде правил по расчету и проектированию бетонных и железобетонных конструкций // Строительные материалы. 2022. № 7. C. 4–8. EDN: ­KZYHKB. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-804-7-4-8
15. Беглов А.Д., Санжаровский Р.С., Тер-Эммануильян Т.Н. Теория кратковременного и длительного сопротивления конструкций на основе принципа пластического разрушения // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2023. Т. 19. № 2. С. 186–198. EDN: ­MUSLDE.
https://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-2-186-198
16. Беглов А.Д., Санжаровский Р.С., Тер-Эммануильян Т.Н. Современная теория ползучести железобетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2024. Т. 20. № 1. С. 3–13. EDN: ­WVKFJM.
https://doi.org/10.22363/1815-5235-2024-20-1-3-13
17. Мухамедиев Т.А., Кузеванов Д.В. К вопросу расчета внецентренно сжатых железобетонных элементов по СНиП 52–01 // Бетон и железобетон. 2012. № 2. С. 21–23. EDN: ­PNDZMQ