Експериментально-теоретичні дослідження міцності стиснутих залізобетонних елементів з непрямим армуванням зварними сітками
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.22-32Ключові слова:
непряме армування;, центральний стиск;, міцність залізобетонних елементів;, зварні сітки;, ефект «обійми»;, граничний станАнотація
Непряме армування зварними сітками застосовується у зонах дії значних зусиль стиску, як правило місцевого характеру, де необхідно підвищення міцності бетону на осьових стиск. Розрахунковим шляхом таке підвищення міцності бетону, зазвичай, враховується введенням коефіцієнтів, які були отримані на основі експериментальних досліджень [1]. Розрахунок міцності таких елементів на підставі емпіричних залежностей є суттєвим недоліком, який може привести або до перевитрат матеріалів або до недостатньої надійності конструкцій. Удосконалення методики розрахунків з непрямим армуванням є досить перспективним напрямком.
У представленій роботі наведений метод визначення граничних напружень стиску бетону при стиску в місцях непрямого армування зварними сітками, оснований на теорії пластичності залізобетону [1], у рамках якої арматура сіток розглядається як внутрішня в’язь, що обмежує поперечні деформації бетону при стиску і викликає виникнення реактивних стискаючих напружень у бетоні, що діють в площині сіток. Як наслідок, бетон у межах розташування арматурних сіток переходить від напруженого стану осьового до трьохосьового стиску, що і обумовлює підвищення його міцності, а разом з тим і міцності всього елементу у зоні дії стискаючого зусилля.
Виходячи з зазначених передумов, теоретичним шляхом отримані розрахункові залежності для визначення граничних напружень в бетоні в місцях армування зварними сітками, які враховують інтенсивність непрямого армування (діаметр, крок арматури сіток і їх розташування по висоті елементу), характеристики міцності бетону і відповідної арматури.
Для перевірки розробленого розрахункового методу були проведені локальні експериментальні дослідження міцності залізобетонних елементів з непрямим армуванням зварними сітками.
Аналіз результатів проведених експеримен-тально-теоретичних досліджень дозволив встановити загальні закономірності напружено-деформованого стану і міцності центрально стиснутих елементів з непрямим армуванням.
В результаті порівняння експериментальних і теоретичних даних встановлено, що розроблений розрахунковий метод визначення міцності стиснутих залізобетонних елементів в зонах непрямого армування зварними сітками має достатньо високу точність, так співвідношення між розрахунковим і дослідним навантаження при руйнуванні складало 0,84…1,06, і після подальшої експериментальної апробації може бути застосований для розрахунку конструкцій.
Посилання
Štefan Gramblička, Peter Veróny. Transverse Reinforcement in Reinforced Concrete Columns, SSP – Journal of Civil Engineering Vol. 8, Issue 2, 2013, pp.41-50.
B. Kusuma, Tavio, P. Suprobo. Axial Load Behavior of Concrete Columns with Welded Fabric as Transverse Reinforcement, The Twelfth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction, Procedia Engineering 14 (2011, pp. 2039–2047.
Ahmed M. El-Kholy, Hany A. Dahish Improved confinement of reinforced concrete columns Ain Shams Engineering Journal, 7, 2016 pp. 717-728.
Saatcioglu M, Grira M. Confinement of reinforced concrete columns with welded reinforcement girds. ACI Struct Journal, 1999, 96 (1), pp.29-39.
Razvi SR, Saatcioglu M. Confinement of reinforced concrete columns with welded wire fabric. ACI Struct Journal, 1989;86(5), pp. 615–23.
Damodaran Chitra, M., & Rugmini, B. K. Performance of concrete column using welded wire mesh as lateral ties subjected to lateral loading. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 27, 2022, pp.1–9.
E.Choi, S.Park, B.Cho, D.Hui Lateral reinforcement of welded SMA rings for reinforced concrete columns, Journal of Alloys and Compounds, vol. 577S, 2013, pp. pp.756-759.
M. Saatcioglu and M. Grira, Confinement of Reinforced Concrete Columns with Welded Reinforcement Grids, ACI Structural Journal, vol. 96, no. 1, 1999, pp. 29-39.
Morteza Bastami, Ahmad Elmi Mousavi, Mostafa Abbasnejadfard. Evaluation of Mechanical Characteristics of High-Strength Reinforced Concrete Columns with Hexagonal Chicken Wire Mesh Under Cyclic Loading International Journal of Concrete Structures and Materials, 2022, pp.1-14.
Tavio; Kusuma, B.; and Suprobo, P. Exper-imental Behavior of Concrete Columns Confined by Welded Wire Fabric as Transverse Reinforcement under Axial Compression,” ACI Structural Journal, 109(3), 2012, pp. 339-348.
Min-Jun Kim, Bum-Sik Lee, Dong-Hwan Kim, Sang-Pil Han, Kil-Hee Kim. Effect of Configuration and Yield Strength of Transverse Reinforcement on Lateral Confinement of RC Columns Applied Sciences, 11, 6696, 2021, pp.1-17.
Domingo Sfer, Ignacio Carol, Ravinga Gettu, Guillermo Etse. Study of Behavior of Concrete under Triaxial Compression Journal of Engineering Mechanics, February 2022, pp.156-163.
Chenghuan Lin, Jikai Zhou. Equivalent confining stress-based strength model for concrete under triaxial compression Construction and Building Materials, Volume 372, 2023 p.130812.
Mohammand Mohsen, Wu Yu-Fei. Triaxial test for concrete under non-uniform passive confinement Construction and Building Materials, Volume 138, 2017 pp.455-468.
Radoslav Sovjáka, Filip Vogela, Birgit Beckmann Triaxial Compressive Strength of Ultra High-Performance concrete Acta Polytechnica 53(6):901–905, 2013, pp.901-905.
J. Lu, G. Lin, Z. Wang, S. Xiao Reduction of compressive strength of concrete due to triaxial compressive loading history, Magazine of Concrete Research, 55, 2003, pp.1-11
Jiafei Jiang, Pingcheng Xiao, Benben Li A Novel. Triaxial Test System for Concrete under Passive Confinement Journal of Testing and Evaluation, Volume 13, Issue 3, 2018, pp.913-923.
Benny Kusuma. Study of minimum requirements of confinement in concrete columns confined with WRG in moment resisting frames Annual Conference on Computer Science and Engineering Technology (AC2SET), 2020, pp.1-9.
Bing Li and R. Park Confining. Reinforcement for High-Strength Concrete Columns ACI Structural Journal/May-June 2004, pp.314-324.
P. Paultre, F. Legeron. Confinement Reinforcement Design for Reinforced Concrete Columns,” ASCE J Journal of Structural Engineering, vol. 134, no. 5, 2008, pp. 738-749.
J. B. Mander et al. Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete Journal of Structural Engineering, vol. 114, no. 8, 1988, pp. 1804-1825.
N. Subramanian. Design of confinement reinforcement for RC columns The Indian Concrete Journal, 2011, pp.1-9.
EN 1992-1-1:2023 Eurocode 2 -Design of concrete structures – Part-1-1 General rules and rules for building? Bridges and civil engineering structures, 402 p.
