Составление диаграмм предельных состояний для расчета железобетонных элементов мостовых сооружений
Authors: Боль Д.В. , Богданов Г.И. 
Published: December 2024

Постановка задачи. Исследуется применение диаграмм предельных состояний в расчете железобетонных элементов с акцентом на методы применения деформационной модели. Приводится оценка эффективности использования данного метода расчета в сравнении с традиционными подходами, например методом предельного равновесия. Исследование осуществляется через построение диаграмм предельных состояний для поперечных сечений железобетонных элементов. Методология исследования включает в себя вычисление значений нормальных усилий и моментов изгиба для построения диаграмм. Особое внимание уделяется детализации деформационных характеристик бетона и стальной арматуры, что позволяет более точно отразить нелинейное поведение материалов при различных степенях нагрузки. Сравнительный анализ проводится с использованием разных методик, включая итерационные и интегральные методы, программное обеспечение SCAD«АРБАТ» и метод предельного равновесия. Результаты.Выявлены незначительные отклонения в предельных моментах между методами, не превышающие 5 %, что укладывается в рамки инженерной точности. Однако при использовании программного комплекса SCAD«АРБАТ» были получены предельные моменты меньше (на 12,5 %) требуемых стандартами. Отмечено, что диаграммы состояния могут быть вогнутыми в зоне сжимающих сил. Выводы.Использование диаграмм предельных состояний при расчете железобетонных элементов, основанных на деформационной модели, обеспечивает более точные оценки их несущей способности в сравнении с традиционными методами. При этом отмечается возможность построения диаграмм предельных состояний с использованием различных методик. Различия в результатах также подчеркивают необходимость дополнительных исследований в области зон сжимающих сил и адаптации нормативной документации.

Statement of the problem. The scientific article is devoted to the study of the use of limit state diagrams in the calculation of reinforced concrete elements, with an emphasis on deformation modeling methods. The effectiveness of using this method in comparison with traditional approaches, such as the limit equilibrium method is assessed. The study is carried out by means of constructing limit state diagrams for cross sections of reinforced concrete elements. The research methodology includes calculating the values of normal forces and bending moments to construct the diagrams. Particular attention is paid to detailing the deformation characteristics of concrete and steel reinforcement, which makes it possible to more accurately reflect the nonlinear behavior of materials under various degrees of load. The comparative analysis is carried out using various techniques, including iterative and integral methods, SCAD «ARBAT» software and the limit equilibrium method. Results.Insignificant deviations in the limiting moments between methods are indicated, not exceeding 5 %, which is within the limits of engineering accuracy. However, the use of the SCAD «ARBAT» software package showed lower limiting moments by 12.5 %, required by the standards. It is noted that the state diagrams may be concave in the zone of compressive forces, requiring additional analysis. Conclusions. The use of limit state diagrams based on a deformation model represents the most practically valuable tool for testing reinforced concrete sections, providing more accurate estimates of their load-bearing capacity compared to traditional methods. At the same time, the possibility of constructing limit state diagrams using various techniques is noted. The differences in results also highlight the need for more research into compressive force zones and adaptation of standards.