Числові дослідження роботи залізобетонних арок на дію статичних короткочасних навантажень
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.45-55Ключові слова:
дослідження, експеримент, арка, бетон, випробовування, розрахунокАнотація
В статті описано методику експериментальних досліджень арки із високоміцного швидкотверднучого бетону, наведено в табличній формі результати досліджень та описано механічні характеристики матеріалів, які були використані при виготовленні дослідних зразків арок. Коротко описано процес виготовлення дослідних зразків з високоміцного швидкотверднучого бетону. Також наведено рисунки установки, на якій проводились дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних двошарнірних арок на дію статичного одноразового короткочасного навантаження. Продемонстровано рисунки здеформованих та/або зруйнованих дослідних зразків.
Наразі виникає потреба в максимально швидких темпах зведення споруд різного призначення, що можливо досягнути шляхом введення в технологічний процес високоміцних швидкотверднучих бетонів, які дають змогу істотно збільшити темпи будівництва і відповідно зменшити терміни зведення будівель і споруд. Закономірності деформування при короткочасному статичному навантаженні високоміцних бетонів до цього часу вивчені недостатньо, що ускладнює розрахунки залізобетонних конструкцій з таких бетонів. Вирішенню цих задач присвячена ця стаття.
Існує необхідність вивчення напружено-деформованого стану залізобетонних арок з високоміцного бетону на дію статичних одноразових і повторних навантажень різного рівня та поглибленого визначення фізико-механічних і деформативних характеристик високоміцних бетонів. Це дозволить більш точно оцінювати напружено-деформований стан елементів залізобетонних конструкцій з таких бетонів, підвищити надійність проєктування і одержати істотний економічний ефект при зведенні будівель і споруд, що є актуальною задачею сьогодення.
Посилання
DBN V.1.2-2:2006. 2006 Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia. [Loads and effects. Design standards] [Chynnyi vid 01.01.2007]. Vyd. ofits. Kyiv: Minbud Ukrainy,. 36p.
DBN V.2.6-98:2009. 2011 Konstruktsii budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsii. Osnovni polozhennia. [Structures of buildings and facilities. Concrete and reinforced concrete structures. Basic provisions] [Chynnyi vid 01.06.2011]. Vyd. ofits. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy,. 71 p.
DBN V.2.2-5-97. 1998 Budynky ta sporudy. Zakhysni sporudy tsyvilnoho zakhystu [Buildings and structures. Civil protection shelters] [Chynnyi vid 01.01.1998]. Vyd. ofits. Kyiv: Derzhkommistobuduvannia Ukrainy, 1998. 34 p.
DSTU 9183:2022. 2023T sementy. Zahalni tekhni-chni umovy. [Cements. General technical requirements]. [Chynnyi vid 01.01.2023]. Vyd. ofits. Kyiv: DP «UkrNDNTs»,. 33 p.
DSTU B V.2.6-7-95. 1997 Konstruktsii budynkiv i sporud. Konstruktsii i vyroby betonni ta zalizobetonni. Metody vyprobuvan i otsinka mitsnosti, zhorstkosti i trishchynostiikosti. [Structures of buildings and facilities. Concrete and reinforced concrete elements. Testing methods and evaluation of strength, stiffness, and crack resistance] [Chynnyi vid 01.04.1996]. Vyd. ofits. Kyiv: DP «UkrNDNTs»,. 45 p.
Filipchuk S., Karavan B., Makarenko R., Nalepa O., Chapiuk O. 2022 Study of reinforcement adhesion to concrete under static and dynamic loads. International Scientific Session on Applied mechanics. 11/2022. p.16.
Babych Y., Dvorkin L., Zhytkovskyi V., Kochkarov D., Filipchuk S., Bordiuzhenko. O. 2017 Rekomendatsii z proektuvannia zalizobetonnykh konstruktsii fortyfikatsiinykh sporud. [Recommendations for the design of reinforced concrete structures of fortification facilities] – Rivne: Vyd-vo NUVHP,. 136 p.
Karavan B. 2017 Doslidzhennia mitsnosti ta deformatyvnosti vysokomitsnykh shvydko-tverdnuchykh betoniv. [Study of strength and deformability of high-strength fast-setting concretes] Naukove vydannia «Student-ska molod i naukovyi prohres v APK». Tezy dopovidei Mizhnarodnoho studentskoho naukovoho forumu 20-22 veresnia. 424p.
Karavan B. 2021. Doslidzhennia fizyko-mekhanichnykh kharakterystyk konstruktsii arochnykh system pokryttia z vysokomitsnoho shvydkotverdnuchoho betonu v zakhysnykh sporudakh oboronnoho pryznachennia. [Investigation of the Physical and Mechanical Properties of High-Strength Rapid-Hardening Concrete Arch Structures in Protective Defense Structures.]. Visnyk Lvivskoho natsionalnoho ahrarnoho uni-versytetu. Arkhitektura i silskohospodarske budivnytstvo Arkhitektura i silskohospodarske budivnytstvo № 22: 2021. s. 62-68.
Karavan B. Eksperymentalni doslidzhennia napruzheno-deformovanoho stanu zalizobetonnykh arok z vysokomitsnoho betonu. [Experimental Studies of the Stress-Strain State of Reinforced Concrete Arches Made of High-Strength Concrete.] Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy: Zbirnyk naukovykh prats. Vyp. 41. Rivne, 2022. S. 135-143.
Dvorkin L., Babych Y., Zhytkovskyi V., Bordiuzhenko O., Kochkarov D., Filipchuk S., Kovalyk I., Kovalchuk T., Skrypnyk M. Vysokomitsni shvydkotverdnuchi betony i fibrobetony. [High-strength fast-setting concretes and fiber concretes].. Monohrafiia. Rivne : NUVHP, 2017. 331 p.
Babych Y. 2011. Modeliuvannia roboty dvokh-sharnirnykh z/b arok z vplyvom povtornykh navantazhen v PK LIRA. [Modeling the Performance of Two-Hinged Reinforced Concrete Arches under Repeated Loading in LIRA Software.] Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy. Zbirnyk naukovykh prats. Vypusk 21 - Rivne : NUVHP, 23 p.
Babych Y. 2009. Vplyv poperednoho napruzhennia zatiazhky na napruzheno-deformatsiinyi stan zalizobetonnoi dvokhshar-nirnoi arky. [Influence of Pre-Stressing of the Tie on the Stress-Strain State of a Reinforced Concrete Two-Hinged Arch]. Visnyk Natsional-noho universytetu «Lvivska politekhnika» №662. Teoriia ta praktyka budivnytstva. 368 p.
Babych Y. 2008. Doslidzhennia roboty dvokhsha-rnirnykh zalizobetonnykh arok pry korotko-chasnomu povtornomu navantazhenni. [Study of the Behavior of Two-Hinged Reinforced Concrete Arches under Short-Term Repeated Loading.]. Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy. Zbirnyk naukovykh prats. Vypusk 16 - Rivne : NUVHP, 18p.
Kysliuk D. 2008. Robota dvokhsharnirnykh zalizobetonnykh arok pry dii povtornykh navantazhen z rehuliuvanniam zusyl. [Performance of Two-Hinged Reinforced Concrete Arches under Repeated Loading with Force Regulation]. In Proceedings of the XXIII Scientific and Technical Conference of the Faculty (Technical Direction), Lutsk: NNV LNTU, 2008, 301–302.
Kysliuk D.. Metodyka eksperymentalnykh doslidzhen roboty dvokhsharnirnykh za-lizobetonnykh arok pry povtornykh navan-tazhenniakh [Experimental Research Methodology of Two-Hinged Reinforced Concrete Arches under Repeated Loads]. Resursoekonomni materialy, kon-struktsii, budivli ta sporudy: Zbirnyk naukovykh prats. Vypusk 12 - Rivne : NUVHP, 2005. P. 169-174.
Asal P. Form-finding of Arch Structures – 2016. University of Warwick, School of Engineering.
Yanni B. Thermal Stability of Concrete and Concrete-Filled Steel TubularArches. – 2020. College of Engineering and Science, Victoria University, Australia.
Jun Y., Rui C., Zhongya Z., Yang Z., Jianting Z., Junrun X. Experimental study on the ultimate bearing capacity of damaged RC arches strengthened with ultra-high performance concrete. Engineering Structures. Volume 279, 15 March 2023, 115611.
Jun Y., Junrun X., Zhongya Z., Yang Z., Zongshan W., Jianting Z.. Experimental and numerical investigations on the mechanical behavior of reinforced concrete arches strengthened with UHPC subjected to asymmetric load. Structures. Volume 39, May 2022, P. 1158-1175.
Dvorkin L. Mitsnist betonu: Navchalnyi posibnyk. [Concrete Strength: A Textbook] . – K.: Vydavnychyi dim «Kondor», 2021. 310 s.
Dvorkin L., Babych Y., Zhytkovskyi V. Vysokomitsni shvydkotverdnuchi betony i fibrobetony ta konstruktsii na yikh osnovi dlia fortyfikatsiinykh sporud: Zvit pro naukovo-doslidnu robotu. [High-Strength Rapid-Hardening Concretes and Fiber Concretes and Structures Based on Them for Fortification Structures: Research Report] Rivne : NUVHP, 2018 . Tom 1. 266 s., Tom 2. 237 p.
Kysliuk D. Vplyv poperednoho napruzhennia zatiazhky na napruzheno-deformatsiinyi stan zalizobetonnoi dvokhsharnirnoi arky. [Influence of Pre-Stressing of the Tie on the Stress-Strain State of a Reinforced Concrete Two-Hinged Arch]. In Proceedings of the XXIV Scientific and Technical Conference of the Faculty (Technical Direction), Lutsk: NNV LNTU, 2009, 316–317.
Pavlikov A. Metod vyznachennia ploshchi pozdovzhnoi armatury v zghynalnykh eleme-ntakh zalizobetonnykh konstruktsii na osnovi povnoi diahramy deformuvannia betonu [Method for Determining the Area of Longitudinal Reinforcement in Bending Elements of Reinforced Concrete Structures Based on the Complete Stress-Strain Diagram of Concrete] / Stalezalizobetonni konstruktsii: Zbirnyk naukovykh statei. Kryvyi Rih: KTU, 2004. Vypusk 6. P 219 – 224.
Pavlenko I. Metod skinchenykh elementiv v zadachakh oporu materialiv i liniinoi teorii pruzhnosti: Navchalnyi posibnyk. [The Finite Element Method in Problems of Material Resistance and Linear Elasticity Theory: A Textbook]. Sumy: Vyd-vo SumDU, 2006. 147p.
