Моделирование напряженно-деформированного состояния изгибаемых бетонных элементов с композитной стержневой арматурой
Authors: Лазовский Д.Н. , Гиль А.И. , Генина Е.Е. 
Published: December 2024

Постановка задачи. Применение композитной стержневой арматуры в бетонных конструкциях является перспективным направлением в строительной практике, однако до настоящего времени не разработано единого научно обоснованного подхода к их расчету. Целью работы является рассмотрение возможности применение деформационной модели для расчета параметров напряженно-деформированного состояния изгибаемых бетонных элементов с композитной стержневой арматурой, в том числе с ее предварительным напряжением. Результаты. На основе общей деформационной модели применена и верифицирована на фоне экспериментальных данных методика расчета параметров напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов с композитной арматурой (в т.ч. с предварительно напряженной), позволяющая учесть прочностные и деформационные характеристики композитной арматуры, величину предварительного напряжения с учетом упругого обжатия бетона, напряженно-деформированное состояние на разных стадиях работы, включая стадию отпуска арматуры, образования трещин нормального отрыва, предельную стадию. Получена удовлетворительная сходимость экспериментальных и теоретических исследований. Выводы. Моделирование работы бетонного элемента с композитной арматурой на основе деформационной модели позволяет получить параметры его напряженно-деформированного состояния на любой стадии работы и в дальнейшем проектировать конструкции с выбором их наиболее оптимальных вариантов армирования. Результаты экспериментально-теоретических исследований могут быть использованы при выполнении проверок предельных состояний несущей способности и эксплуатационной пригодности для изгибаемых бетонных конструкций, состоящих из бетона с различными прочностными и деформационными характеристиками, армированных различными видами композитной стержневой арматуры.

Statement of the problem. The use of composite core reinforcement in concrete structures is a promising direction in construction practice, however, to date, no single scientifically based approach has been developed for their calculation. The purpose of the work is to consider the possibility of using a deformation model to calculate the parameters of the stress-strain state of bent concrete elements with composite core reinforcement, including its prestressing. Results. Based on the general deformation model, a method for calculating the parameters of the stress-strain state of bent reinforced concrete elements with composite reinforcement (including prestressed) was applied and verified against the background of experimental data, allowing for taking into account the strength and deformation characteristics of composite reinforcement, the amount of prestress taking into account the elastic compression of concrete, the stress-strain state at different stages of operation, including the stage of rebar release, the formation of cracks of normal separation, the limit stage. Satisfactory convergence of experimental and theoretical studies has been obtained. Conclusions. Modeling the operation of a concrete element with composite reinforcement based on a deformation model allows you to obtain the parameters of its stress-strain state at any stage of work and further design structures with a choice of their most optimal reinforcement options. The results of experimental and theoretical studies can be used to verify the limiting conditions of load-bearing capacity and operational suitability for bent concrete structures consisting of concrete with different strength and deformation characteristics, reinforced with various types of composite core reinforcement.