Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science
  • СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА
  • Диаграмма деформирования бетона, ограниченного дискретной композитной обоймой
  • УДК 624.012.45 DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.43-53
    Ашот Георгиевич ТАМРАЗЯН, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой железобетонных и каменных конструкций, e-mail: tamrazyanAG@mgsu.ru
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    Владимир Игоревич ЧЕРНИК, магистр, e-mail: chernik_vi@mail.ru
    ФГБОУ ВО «Ярославский государственный технический университет», 150023 Ярославль, Московский просп., 88
    Аннотация. Статья посвящена разработке диаграммы деформирования бетона, ограниченного обоймой из композитных материалов, которая имеет разрывы по высоте. Анализируется общий вид диаграмм деформирования для случая сплошной и дискретной обоймы. За основу взята известная модель, определяющая соотношения между напряжениями и деформациями для случая сплошной обоймы. Получен закон изменения коэффициента эффективности обжатия по высоте элемента. Предлагается упрощение данной зависимости на основании обработки результатов численного интегрирования. Путем приведения реальной стойки к стойке из эквивалентного материала, равнообжатого по всей высоте, получена формула для определения коэффициента эффективности обжатия, который интегрально учитывает неравномерность удержания со стороны обоймы. Рассмотрена универсальная методика построения диаграммы деформирования бетона, частично усиленного композитом. Проведено сопоставление результатов, полученных по предлагаемой модели, с данными натурных экспериментов, а также с существующими моделями. На основании статистической обработки выяснено, что предлагаемая модель имеет большую точность по сравнению с аналогами. Модель позволяет учесть как реальную жесткость элемента, так и фактическое разрушение по наименее обжатому сечению. Даны рекомендации по возможному увеличению точности модели.
    Ключевые слова: усиление железобетонных конструкций, усиление колонн, диаграмма деформирования, обойма, ограниченный бетон, косвенное армирование, композитные материалы.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Mander J. B., Priestley J. N., Park R. Theoretical stress-strain model for confined concrete [Теоретическая модель зависимости между напряжениями и деформациями для ограниченного бетона]. Engineering Structures, 1989, no. 116, pp. 1804-1825.
    2. Saatcioglu M., Razvi S. R. Strength and ductility of confined concrete [Прочность и пластичность ограниченного бетона]. Journal of Structural Engineering, 1992, no. 118(6), pp. 1590-1607. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1992)118:6(1590).
    3. Тамразян А. Г. Использование свойств ограниченного бетона при анализе усиленных железобетонных колонн // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2018. № 5. С. 197-202.
    4. Тамразян А. Г., Манаенков И. К. К расчету изгибаемых железобетонных элементов с косвенным армированием сжатой зоны // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 7. С. 41-44.
    5. Кришан А. Л., Заикин А. И., Мельничук А. С. Расчет прочности трубобетонных колонн // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2010. № 1. С. 20-25.
    6. Campione G., Cavaleri L., Ferrotto M. F., Macaluso G., Papia M. Efficiency of stress-strain models of confined concrete with and without steel jacketing to reproduce experimental results [Эффективность зависимостей между напряжениями и деформациями бетона, заключенного и незаключенного в металлическую обойму, в сопоставлении с результатами экспериментов]. The Open Construction and Building Technology Journal, 2016, no. 1(10), pp. 65-86. DOI: 10.2174/1874836801610010065.
    7. Hardjasaputra H., Tirtawijaya J., Gino P. Ng., Ayuningtias S. Ultimate compressive strength and its deformation of normal and high strength concrete cylinder confined with external lateral pre-stressing [Предельная прочность и деформативность в обычном и высокопрочном сжатом бетонном цилиндре, ограниченном внешним предварительным напряжением]. MATEC Web of Conferences, 2017, no. 138(19), pp. 03003. DOI: 10.1051/matecconf/ 201713803003.
    8. Teng J. G., Jiang T., Lam L., Luo Y. Z. Refinement of a design-oriented stress-strain model for FRP-confined concrete [Уточнение проектно-ориентированной модели зависимости между напряжениями и деформациями для бетона, ограниченного обоймами из композитных материалов]. Journal of Composites for Construction, 2009, no. 13(4), pp. 269-278. DOI: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000012.
    9. Lam L., Teng J. G. Design-oriented stress-strain model for FRP-confined concrete [Проектно-ориентированная модель зависимости между напряжениями и деформациями для бетона, ограниченного обоймами из композитных материалов]. Construction and Building Materials, 2003, no. 17(6-7), pp. 471-489. DOI: 10.1016/S0950-0618(03)00045-X.
    10. Saadatmanesh H., Ehsani M. R., Li M. W. Strength and ductility of concrete columns externally reinforced with fiber composite straps [Прочность и пластичность бетонных колонн, армированных внешними волокнистыми композитными лентами]. ACI Structural Journal, 1994, no. 91(4), pp. 434-447.
    11. Turgay T., Kцksal H. O., Polat Z., Karakoc C. Stress- strain model for concrete confined with CFRP jackets [Зависимость между напряжениями и деформациями для бетона, ограниченного обоймой из углепластика]. Materials and Design, 2009, no. 30, pp. 3243-3251. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.11.022.
    12. Samaan M., Mirmiran A., Shahawy M. Model of concrete confined by fiber composites [Модель бетона, ограниченного волокнистыми композитами]. Journal of Structural Engineering, 1998, no. 124(9), pp. 1025-1031. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1998)124:9(1025).
    13. Xiao Y., Wu H. Compressive behavior of concrete confined by carbon fiber composite jackets [Сжатие бетона, ограниченного обоймой из углеродного волокна]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2000, no. 12, pp. 139-146. DOI: 10.1177/0731684403035430.
    14. Sheikh S. A., Uzumeri S. M. Strength and ductility of tied concrete columns [Прочность и пластичность ограниченных бетонных колонн]. Journal of Structural Engineering, 1980, no. 105, pp. 1079-1102.
    15. Tamrazyan A. Reduce the impact of dynamic strength of concrete under fire conditions on bearing capacity of reinforced concrete columns [Влияние уменьшенной динамической прочности бетона в условиях пожара на несущую способность железобетонных колонн]. Applied Mechanics and Materials, 2014, vol. 475-476, pp. 1563-1566.
    16. Tamrazyan A., Avetisyan L. Comparative analysis of analytical and experimental results of the strength of compressed reinforced concrete columns under special combinations of loads [Сравнительный анализ аналитических и экспериментальных значений прочности сжатых железобетонных колонн при особых сочетаниях нагрузок]. MATEC Web of Conferences 5. "5th International scientific conference "Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education, IPICSE 2016". 2016, p. 1029. DOI: 10.1051/matecconf/20168601029.
    17. Черник В. И., Самарина С. Э. Численная модель сжатого бетонного элемента, усиленного углекомпозитной обоймой // Строительство и реконструкция. 2020. № 1(87). С. 40-53. DOI: 10.33979/2073-7416-2020-87-1-40-53.
    18. Wang W. Q., Sheikh M. N., Albaali A. Q., Hadi M. N. S. Compressive behaviour of partially FRP-confined concrete: Experimental observations and assessment of the stress-strain models [Работа частично ограниченного композитом бетона при центральном сжатии: экспериментальные наблюдения и оценка моделей зависимости между напряжениями и деформациями]. Construction and Building Materials, 2018, no. 192, pp. 785-797. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.10.105.
    19. Pham T. M., Hadi M. N. S., Youssef J. Optimized FRP wrapping schemes for circular concrete columns under axial compression [Оптимизация схем композитных обойм для круглых бетонных колонн при осевом сжатии]. Journal of Composites for Construction, 2015, no. 19(6), pp. 04015015-1-04015015-10. DOI: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000571.
    20. Barros J., Ferreira D. Assessing the efficiency of CFRP discrete confinement systems for concrete cylinders [Оценка эффективности дискретных обойм из углепластика для бетонных цилиндров]. Journal of Composites for Construction, 2008, no. 12(2), pp. 134-148. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2008)12:2(134).
    21. Eid R., Paultre P. Analytical model for FRP-confined circular reinforced concrete columns [Аналитическая модель для железобетонных колонн круглого сечения, ограниченных углекомпозитом]. Journal of Composites for Construction, 2008, no. 12(5), pp. 541-552. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2008)12:5(541).
    22. Jiang T., Teng J. G. Behavior and design of slender FRP-confined circular RC columns [Работа и проектирование гибких колонн круглого поперечного сечения, ограниченных углекомпозитом]. Journal of Composites for Construction, 2013, no. 17(4), pp. 443-453. DOI: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000333.
    23. Matias J. V. Numerical modelling of circular concrete columns strengthened with hybrid FRP-jackets [Численное моделирование бетонных колонн круглого поперечного сечения, усиленных гибридными композитными обоймами]. Available at: https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/1689244997256103/ExtendedAbstract_Jorge_Matias_final.pdf (accessed 25.05.2020).
    24. Eid R., Dancygier A. N., Paultre P. Elastoplastic confinement model for circular concrete columns [Упруго-пластическая модель для круглых ограниченных бетонных колонн]. Journal of Structural Engineering. ASCE, 2007, no. 133(12), pp. 1821-1831. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2007)133:12(1821).
    25. Wu G., Lь Z. T., Wu Z. S. Strength and ductility of concrete cylinders confined with FRP composites [Прочность и пластичность бетонных цилиндров, ограниченных композитными обоймами]. Construction and Building Materials, 2006, no. 20(3), pp. 134-148. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2005.01.022.
  • Для цитирования: Тамразян А. Г., Черник В. И. Диаграмма деформирования бетона, ограниченного дискретной композитной обоймой // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 8. С. 43-53. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.43-53.

НАЗАД