GENERAL METHOD FOR THE STRENGTH ANALYSIS OF BIAXIAL BENDED COLUMNS BASED ON A NONLINEAR DEFORMATION MODEL
Authors: Павликов А.Н. , Гарькавая О.В. 
Published: January 2021

Для решения проблемы разработки деформационной модели напряженно-деформированного состояния косо сжатого железобетонного элемента в закритической стадии использована полная диаграмма состояния бетона на основе экспериментально установленных особенностей его деформирования в процессе роста нагрузки. Принятая в общем виде модель напряженно-деформированного состояния косо сжатого железобетонного элемента реализована в матричной форме, составляющими которой приняты матрица геометрических характеристик, матрица-вектор параметров деформаций и кривизны, а также матрица-вектор внешних нагрузок. Применение нелинейной деформационной модели в практических расчетах косо сжатых элементов реализовано путем введения понятия экстремального критерия прочности элемента. В итоге для использования на практике предложен общий метод расчета прочности косо сжатых железобетонных колонн. С целью получения представления о возможности применения разработанного метода в инженерных расчетах прочности проведены экспериментальные исследования работы колонн под нагрузкой в условиях косого деформирования. Для сравнения данных теоретических расчетов использованы результаты экспериментальных испытаний при косом сжатии железобетонных колонн прямоугольного профиля из тяжелого бетона. Угол наклона внешней силовой плоскости по отношению к вертикальной оси инерции сечения варьировался в диапазоне от 14º до 66º. Экспериментами подтверждено, что предельные фибровые деформации сжатия бетона зависят не от формы сечения, а от формы сжатой зоны бетона. Также получены экспериментальные значения параметров – высоты Х сжатой зоны бетона и угла θ наклона нейтральной линии. Сопоставление теоретических значений параметров напряженно-деформированного состояния с данными их экспериментальных значений показало удовлетворительную сходимость. Хорошая сходимость также наблюдалась при сравнении теоретических и экспериментальных значений прочности колонн, о чем свидетельствует коэффициент вариации, равный 6,56 %.

To solve the problem of developing a deformation model of the stress-strain state of a biaxially bended reinforced concrete column in the supercritical stage using the complete concrete stress-strain diagram, experimentally established features of its load deformation during load growth are used. The theoretical model of the stress-strain state of a biaxially bended reinforced concrete member, adopted in general, was implemented using a physical model in matrix form, the components of which are a matrix of geometric characteristics, a matrix-vector of strains and curvature parameters, and also a matrix-vector of external loads. The problem of difficulty applying nonlinear deformation model in the study of biaxial deformed elements is successfully solved by introduction of the extremal strength criterion. The general method of strength analysis of biaxial bended reinforced concrete columns is developed. The experimental tests data of reinforced concrete columns of a rectangular profile made of heavy concrete at biaxial bending are presented. The inclination angle of the external load plane to the vertical axis of inertia of the section varied in the range from 14º to 66º. It has been confirmed that the ultimate compressed fibrous strains of concrete depend not on the form of the section, but on the form of the concrete compressed area. The theoretical results are in good agreement with the experimental data on the neutral axis depth X and the angle θ of the neutral axis inclination. It should also be noted the good convergence of theoretical and experimental strength of the columns, as evidenced by a coefficient of variation equal to 6.56 %.