concconcЖелезобетонные конструкцииReinforced concrete structures2949-16222949-1614Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет10.22227/2949-1622.2023.4.3-12concconc-28Research ArticleТЕОРИЯ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНАTHEORY OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETEВлияние отрицательных температур на прочность и деформативность железобетонного элементаEffect of Negative Temperatures on the Strength and Deformability of a Reinforced Concrete ElementИстоминА. Д.IstominAndrey D.

Андрей Дмитриевич Истомин, кандидат технических наук, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Scopus: 57197846263

Andrey D. Istomin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

nauka.07@mail.ruПетроваВ. А.PetrovaVictoria A.

Виктория Алексеевна Петрова, ведущий инженер, ООО «Смарт Констракшн»

121205, г. Москва, ул. Нобеля (Инновационный Центр Сколково), д. 5

Victoria A. Petrova, Lead Engineer

5 Nobel Street, (Skolkovo Innovation Center ) Moscow, 121205

visiren@mail.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian FederationООО «Смарт Констракшн»РоссияSmart Construction LLCRussian Federation20231810202344312Copyright © Истомин А.Д., Петрова В.А., 20232023Истомин А.Д., Петрова В.А.Istomin A.D., Petrova V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.g-b-k.ru/jour/article/view/28

Одной из основных составляющих экономического развития Российской Федерации является современная тенденция освоения территорий Крайнего Севера и Арктики. Необходимость такого развития закреплена на государственном уровне в различных программах. Опыты по исследованию влияния отрицательных температур на работу арматурной стали показывают, что при понижении температуры наблюдается повышение прочности и модуля упругости. При этом нет единых рекомендаций по деформативно-прочностным свойствам арматуры для расчета железобетонных конструкций в условиях низких и сверхнизких отрицательных температур. Нормы РФ не учитывают влияние климатических (до -70°С) и технологических (до -196°С) отрицательных температур на деформативные и прочностные характеристики арматурной стали. Цель данной работы заключалась в экспериментальном исследовании влияния отрицательных температур (до -196°С) на деформативно-прочностные свойства арматуры, бетона и железобетонных стержневых элементов. В качестве опытных образцов были приняты бетонные призмы 10х10х40 см, образцы арматуры периодического профиля класса А400 и железобетонные призматические стержни с размером сечения 12х18 см и процентом армирования 1,45%. При этом варьировалась отрицательная температура испытаний. В результате проведенных исследований с центрально-растянутыми железобетонными элементами установлено, что понижение температуры до -165°С приводит к увеличению усилия трещинообразования на 162%; прочности на 85%. Предложены эмпирические зависимости для определения деформативно-прочностных характеристик арматурной стали в зависимости от отрицательной температуры.

One of the main components of the economic development of the Russian Federation is the current trend in the development of the territories of the Far North and the Arctic. The need for such development is enshrined at the state level in various programs. Experiments on the study of the effect of negative temperatures on the operation of reinforcing steel show that with decreasing temperature, an increase in strength and modulus of elasticity is observed. At the same time, there are no unified recommendations on the deformation and strength properties of reinforcement for calculating reinforced concrete structures under conditions of low and ultra-low negative temperatures. RF standards do not take into account the influence of climatic (up to -70°C) and technological (up to -196°C) negative temperatures on the deformation and strength characteristics of reinforcing steel.

The purpose of this work was to experimentally study the effect of negative temperatures (up to -196°C) on the deformation-strength properties of reinforcement, concrete and reinforced concrete rod elements. Concrete prisms 10x10x40 cm, samples of reinforcement of a periodic profile of class A400 and reinforced concrete prismatic rods with a section size of 12x18 cm and a reinforcement percentage of 1.45% were taken as prototypes. At the same time, the negative temperature of the tests varied. As a result of the studies carried out with centrally stretched reinforced concrete elements, it was found that lowering the temperature to -165°С leads to an in-crease in the cracking force by 162%; strength by 85%. Empirical dependencies are proposed to determine the deformation-strength characteristics of reinforcing steel, depending on the negative temperature.

центрально-растянутый железобетонный элементклиматическая и техно-логическая отрицательная температу-радеформативно-прочностные свой-ства арматурыпрочностьмодуль упругоститрещинообразованиеcentrally tensioned reinforced concrete elementclimatic and technological negative temperaturedeformation-strength properties of reinforcementstrengthmodulus of elasticitycrackingReferencesКарпенко Н.И., Карпенко С.Н., Ярмаковский В.Н., Ерофеев В.Т. О современных методах обеспечения долговечности железобетонных конструкций // Academia. Архитектура и строительство. 2015. №1. С.93-103.Karpenko N.I., Karpenko S.N., Yarmakovskiy V.N., Erofeev V.T. On modern methods of ensuring the dura-bility of reinforced concrete structures. Academia. Architecture and construction. 2015. No. 1. Pp. 93-103. (In Russ.).Струлев В.М., Р.А. Яркин Р.А. О современных методах обеспечения долговечности железобетонных конструкций // Вестник ТГТУ. 2003, том 9. №2. С.277-281.Strulev V.M., R.A. Yarkin R.A. On modern methods of ensuring the durability of reinforced concrete struc-tures. Vestnik TSTU. 2003, Volume 9. No. 2. Pp.277-281. (In Russ.).Гузеев Е.А., Пинус Б.И. Оценка надежности железобетонных конструкций при низких температурах // Бетон и железобетон. 1984. №10. С. 9-10.Guzeev E.A., Pinus B.I. Evaluation of the reliability of reinforced concrete structures at low temperatures. Beton i zhelezobeton. 1984. No. 10. Pp. 9-10. (In Russ.).Тамразян А.Г. Бетон и железобетон: проблемы и перспективы // Промышленное и гражданское строи-тельство. 2014. № 8. С. 30-33.Tamrazyan A.G. Concrete and reinforced concrete: problems and prospects. Industrial and civil construc-tion. 2014. No. 8. Pp. 30-33. (In Russ.).Тамразян А.Г. Методология анализа и оценки надежности состояния и прогнозирование срока службы железобетонных конструкций // Железобетонные конструкции. 2023. № 1 (1). С. 5-18.Tamrazian A.G. Methodology for the Analysis and Assessment of the Reliability of the State and Prediction the Service Life of Reinforced Concrete Structures. Reinforced concrete structures. 2023. 1(1). Pp. 5-18. (In Russ.)Карпенко Н.И, Ярмаковский В.Н., Карпенко С.Н., Кадиев Д. З. О построении диаграммного метода рас-чета стержневых железобетонных конструкций в условиях действия низких температур // Известия ву-зов. Строительство, –2018, –№6, –С. 5-17.N. I. Karpenko, V. N. Yarmakovskii, S. N. Karpenko, and D. Z. Kadiev, “On the construction of a diagram method for calculating reinforced concrete rod structures under conditions of low temperatures News of uni-versities. Construction. 2018. No. 6. Pp. 5-17. (In Russ.).Слейдж Г. Работа стали при низких температурах // Криогенный бетон. М.: Стройиздат. – 1986. С.106-116.Slage G. Work of steel at low temperatures. Cryogenic concrete. Moscow: Stroyizdat, 1986. Pp.106-116. (In Russ.)Пинус Б.И., Пинус Ж.Н., Хомякова И.В. Изменение конструктивных свойств бетонов при охлаждении и замораживании // Вестник ИрГТУ. 2015. №2(97). С. 111-116.Pinus B.I., Pinus Zh.N., Khomyakova I.V. Changes in the structural properties of concrete during cooling and freezing. Bulletin of ISTU. 2015. No. 2 (97). Pp. 111-116. (In Russ.).Ярмаковский В.Н. Прочностные и деформативные характеристики бетона при отрицательных темпера-турах. / Бетон и железобетон. 1971. №10. С.24-25.Yarmakovskiy V.N. Strength and deformation characteristics of concrete at negative temperatures. Concrete and reinforced concrete. 1971. No. 10. Pp. 24-25. (In Russ.).Черных И.В. Влияние низких отрицательных температур на деформативно-прочностные свойства бето-на // Проблемы освоения и перспективы развития Южно-Якутского региона. 2001.-С. 127-130.Chernykh I.V. Influence of low negative temperatures on the deformation-strength properties of concrete. Problems of development and prospects for the development of the South Yakutsk region. 2001. Pp. 127-130. (In Russ.).Истомин А.Д., Александров Е.Н., Огурцова Л.П. Влияние способа водонасыщения бетона и отрицатель-ной температуры на его деформативно-прочностные характеристики // Наука и техника в дорожной от-расли. 2018. №4. С. 40-42.Istomin A.D., Alexandrov E.N., Ogurtsova L.P. Influence of the method of water saturation of concrete and negative temperature on its deformation-strength characteristics. Science and technology in the road indus-try. 2018. No. 4. Pp. 40-42. (In Russ.).Элайсез М. Предварительно напряженный криогенный бетон. Обзор исследований, проведенных в Ис-пании // Криогенный бетон. М.: Стройиздат. 1986. С.114-125.Elisez M. Prestressed cryogenic concrete. Review of studies conducted in Spain. Cryogenic concrete. Mos-cow: Stroyizdat. 1986. P.114-125. (In Russ.).Михайлов К.В., Милованов А.Ф., Самойленко В.Н. Учет влияния низкой температуры при расчете желе-зобетонных изотермических резервуаров // Криогенный бетон. М.: Стройиздат. 1986. С.58-63.Mikhailov K.V., Milovanov A.F., Samoylenko V.N. Accounting for the influence of low temperature in the calculation of reinforced concrete isothermal tanks. Cryogenic concrete. Moscow: Stroyizdat. 1986. Pp. 58-63. (In Russ.).Слышенков С.О. Хладостойкая арматура для железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 2007. № 3. С.18-20.Slyshenkov S.O. Cold-resistant reinforcement for reinforced concrete structures. Beton i zhelezobeton. 2007. No. 3. Pp.18-20. (In Russ.).Мулин Н.М., Мешков В.З. Области применения арматурной стали в конструкциях, эксплуатируемых при низких температурах // Бетон и железобетон. – 1977, № 1. С.18-20.Mulin N.M., Meshkov V.Z. Areas of application of reinforcing steel in structures operated at low tempera-tures. Beton i zhelezobeton. 1977. No. 1. Pp.18-20. (In Russ.).Мулин Н.М., Мешков В.З. О механических свойствах горячекатаных арматурных сталей при низких тем-пературах. /Проблемы прочности. –1970, – №8, – С. 18-21.Mulin N.M., Meshkov V.Z. On the mechanical properties of hot-rolled reinforcing steels at low temperatures. Problems of strength. 1970. No. 8. Pp. 18-21.Мулин Н.М. Стержневая арматура железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1974, 232 с.Mulin N.M. Bar reinforcement of reinforced concrete structures. Moscow: Stroyizdat, 1974. 232 p.Кугушин А.А. и др. Высокопрочная арматурная сталь. М.: Металлургия. 272 с.Kugushin A.A. et al. High-grade reinforcing steel. Moscow: Metallurgy. 272 p.Мадатян С.А. Арматура железобетонных конструкций. М.: Воентехлит. 2000. 256с.Madatyan S.A. Armature of reinforced concrete structures. Moscow: Voentehlit, 2000. 256 p.Аояги Ю., Самойленко В.Н. Работа изгибаемых элементов при действии низких температур // Бетон и железобетон. 1982. №3. С. 19-20.Aoyagi Yu., Samoilenko V.N. The work of bending elements under the action of low temperatures // Beton i zhelezobeton. 1982. No. 3. Pp. 19-20.Горчаков Г.И., Гузеев Е.А., Сейланов Л.А. Совместное влияние нагрузки и отрицательной температуры на деформативность изгибаемых элементов // Бетон и железобетон. 1980. № 9. С. 7-9.Gorchakov G.I., Guzeev E.A., Seilanov L.A. Combined effect of load and negative temperature on the de-formability of bending elements. Beton i zhelezobeton. 1980. No. 9. Pp. 7-9.Попов В.М., Черных И.В. Пинус Б.И. Влияние замораживания на несущую способность изгибаемого же-лезобетонного элемента // Актуальные проблемы современной науки: Архитектура, строительство, транспорт. Самара, 2003. С. 56-58.Popov V.M., Chernykh I.V. Pinus B.I. Influence of freezing on the bearing capacity of a bent reinforced con-crete element. Actual problems of modern science: Architecture, construction, transport. Samara, 2003. Pp. 56-58.Истомин А.Д., Кудрявцев А.В. Работа статически неопределимых железобетонных элементов в условиях отрицательных температур // Промышленное и гражданское строительство. 2016. №7. С.51-55.Istomin A.D., Kudryavtsev A.V. Work of statically indeterminate reinforced concrete elements in conditions of negative temperatures. Industrial and civil construction. 2016. No. 7. Pp. 51-55

The authors declare that there are no conflicts of interest present.