DETERMINING THE LOAD-BEARING CAPACITY OF THE ELEMENTS IN A BUILT-UP REINFORCED CONCRETE FRAME "UIKSS"
Authors: Соколов Б.С. , Трошков Е.О. 
Published: July 2024

Разработка новых вариантов несущих систем зданий и сооружений является важной задачей, так как направлена на повышение технологичности производства, сокращение материалоемкости и минимизацию затрат при строительстве. Рассматриваемая сборная железобетонная каркасная система с безбалочными бескапительными перекрытиями «УИКСС» обладает улучшенными технико-экономическими характеристиками относительно аналога – системы «КУБ» за счет применения технологии штепсельных стыков для соединения колонн с плитами перекрытия, положительно зарекомендовавших себя при организации стыков колонн. Особенностью расчетов каркаса является необходимость проверки несущей способности штепсельных стыков колонн с надколонными плитами перекрытия. В статье рассматриваются разработанные на основе выполненных ранее численных и экспериментальных исследований методики определения несущей способности элементов железобетонного каркаса «УИКСС». Определено, что расчеты конструкций по первой группе предельных состояний следует проводить для стадии монтажа и эксплуатационной стадии. Возникающие в стыках комбинации усилия ведут к необходимости оценки прочности при действии сжимающих нагрузок со случайным экцентриситетом, внецентренном сжатии, в том числе при действии изгибающего момента в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а также при возникновении горизонтальных сдвигающих усилий. Экспериментальные и численные исследования подтвердили, что при действии вертикальных сжимающих усилий механику разрушения элементов стыка целесообразно описывать с использованием авторской теории силового сопротивления анизотропных материалов сжатию. Предлагаемые в статье методики расчета прочности при сжатии основаны на данной теории с учетом выявленных особенностей работы элементов конструкций. Расчет прочности при действии горизонтальных сдвигающих усилий основан на методе предельного равновесия по аналогии с расчетом штепсельных стыков колонн, но учитывает выявленные особенности, заключающиеся в работе армирования конструкций и необходимости раздельной проверки несущей способности торцевых участков верхней и нижней колонн. Применение предлагаемых методик позволяет оценить прочность и обеспечить конструктивную безопасность несущей системы «УИКСС» при проектировании.

The development of new bearing systems of buildings and structures is an important task, as it is aimed at increasing the performance of production, reducing material consumption and minimizing construction costs. The prefabricated reinforced concrete frame system “UIKSS” has improved technical and economic characteristics relative to its analogue – the “KUB” system due to the use of plug-in joint technology for connecting columns with floor slabs that have proven themselves in the organization of column joints. A distinctive feature of frame calculations is necessity to check bearing capacity of the plug joints of columns with slabs. The article discusses the methods developed for the determination of the load-bearing capacity of the elements of the reinforced concrete frame "UIKSS" developed on the basis of previously performed numerical and experimental studies. It was determined that structural calculations for the first group of limit states should be carried out for the installation stage and the operational stage. The combinations of forces arising at the joints make it necessary to assess the strength under the action of compressive loads with random eccentricity, eccentric compression, including the action of a bending moment in two mutually perpendicular directions, as well as the occurrence of horizontal shear forces. Experimental and numerical studies have confirmed that under the action of vertical compressive forces, it is advisable to describe the mechanics of the destruction of joint elements using the author's theory of the force resistance of anisotropic materials to compression. The methods of calculating the compressive strength proposed in the article are based on this theory, taking into account the identified features of structural elements work. The calculation of strength under the action of horizontal shear forces is based on the method of limit equilibrium by analogy with the calculation of plug joints of columns, but taking into account the identified features consisting in the work of reinforcing structures and the need for separate verification of the bearing capacity of the end sections of the upper and lower columns. The application of the proposed methods allows us to assess strength and ensure the structural safety of the load-bearing system "UIKSS" during design.