concconcЖелезобетонные конструкцииReinforced concrete structures2949-16222949-1614Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет10.22227/2949-1622.2024.1.35-42concconc-49Research ArticleТЕОРИЯ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНАTHEORY OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETEСовершенствование методики расчета плит на продавливаниеImprovement of the Method of Calculating Plates for PunchingТрекинН. Н.TrekinN. N.

Трекин Николай Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций

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

Nikolai N. Trekin, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Reinforced Concrete and MasonryStructures

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

otks@yandex.ruКрыловВ. В.KrylovV. V.

Крылов Владимир Владимирович, аспирант

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

Vladimir V. Krylov, Graduate student

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

albet-group@yandex.ruАндрянК. Р.AndrianK. R.

Андрян Константин Рашидович, аспирант

127238, г. Москва, Дмитровское шоссе, д. 46/2

Konstantin R. Andrian, Graduate student

Dmitrovskoe sh., 46/2, Moscow, 127238

andryankr@mail.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian FederationАкционерное общество «Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт (АО ЦНИИПромзданий)»РоссияJoint Stock Company “Central Research and Design Experimental Institute (JSC Tsniipromzdaniy)”Russian Federation202428062024623542Copyright © Трекин Н.Н., Крылов В.В., Андрян К.Р., 20242024Трекин Н.Н., Крылов В.В., Андрян К.Р.Trekin N.N., Krylov V.V., Andrian K.R.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/49

В статье сформулированы предложения по совершенствованию расчетной методики на продавливание. Методики в действующих нормативных документах по оценке прочности на продавливание основываются в основном на эмпирических зависимостях, полученных на основе многочисленных экспериментальных исследований. Следует отметить, что они дают надежные результаты при соблюдении определенных конструктивных требований (типовые сечения колонн). По линии сопряжения плиты с прямоугольной (квадратной) колонной действуют опорные изгибающие моменты в двух ортогональных направлениях. Величина этих моментов для наиболее распространенных пролетов велика и в упругой постановке превышает пролетные в два раза. Учитывая перераспределение усилий и наиболее вероятное образование трещин в растянутой зоне, можно утверждать, что в эксплуатационной стадии опорные сечения плит имеют сжатую и растянутую зоны. При таком напряженно-деформированном состоянии в расчетной схеме при оценке прочности на продавливание следует исключить растянутую часть боковой поверхности «приведенной» пирамиды, ограниченной нейтральной осью по всем граням. В результате представлены выражения для определения параметров приведенной пирамиды продавливания и значения усилий в бетоне и арматуре в предельной по несущей способности стадии.

The article formulates proposals for improving the calculation methodology for punching. The methods in the current regulatory documents for assessing the tensile strength are based mainly on empirical dependencies obtained on the basis of numerous experimental studies. It should be noted that they give reliable results if certain design requirements are met (typical column sections). Along the interface line of the plate with a rectangular (square) column, supporting bending moments act in two orthogonal directions. The magnitude of these moments for the most common spans is large and, in an elastic setting, exceeds the span by two times. Taking into account the redistribution of forces and the most likely formation of cracks in the stretched zone, it can be argued that in the operational stage, the support sections of the plates have compressed and stretched zones. With such a stress-strain state, in the calculation scheme, when evaluating the tensile strength, the stretched part of the side surface of the “reduced” pyramid, bounded by the neutral axis along all faces, should be excluded. As a result, expressions are presented to determine the parameters of the reduced punching pyramid and the value of forces in concrete and reinforcement at the maximum bearing capacity stage.

динамическая нагрузкабезбалочная плитасхема разрушенияпродавливаниеdynamic loadgirderless platefracture patternpunchingReferencesКлованич С.Ф., Шеховцов В.И. Продавливание железобетонных плит. Натурный и численный эксперименты. Одесса : ОНМУ, 2011.Klovanich S.F., Shekhovtsov V.I. Punching of reinforced concrete slabs. Natural and numerical experiments. Odessa : ONMU, 2011.Yu J., Luo L.-Z., Fang Q. Structure behavior of reinforced concrete beam-slab assemblies subjected to perimeter middle column removal scenario // Engineering Structures. 2020. Vol. 208. No. 110336. Рp. 1–19. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110336Yu J., Luo L.-Z., Fang Q. Structure behavior of reinforced concrete beam-slab assemblies subject to perimeter middle column removal scenario. Engineering Structures. 2020. Vol. 208. No. 110336. Рp. 1-19. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110336Caldentey A.P., Diego Y.G., Fernández F.A., Santos A.P. Testing robustness: A full-scale experimental test on a two-storey reinforced concrete frame with solid slabs // Engineering Structures. 2021. Vol. 240. No. 112411. Рp. 1–17. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112411Caldentey A.P., Diego Y.G., Fernández F.A., Santos A.P. Testing robustness: A full-scale experimental test on a two-storey reinforced concrete frame with solid slabs. Engineering Structures. 2021. Vol. 240. No. 112411. Рp. 1-17. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112411Men J., Xiong L., Wang J., Fan G. Effect of different RC slab widths on the behavior of reinforced concrete column and steel beam-slab subassemblies // Engineering Structures. 2021. Vol. 229. No. 111639. Р. 1. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111639.Men J., Xiong L., Wang J., Fan G. Effect of different RC slab widths on the behavior of reinforced concrete column and steel beam-slab subassemblies. Engineering Structures. 2021. Vol. 229. No. 111639. Р. 1. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111639.Eladawy M., Hassan M., Benmokrane B., Ferrier E. Lateral cyclic behavior of interior two-way concrete slab–column connections reinforced with GFRP bars // Engineering Structures. 2020. Vol. 209. No. 109978. Рp. 1–15. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109978Eladawy M., Hassan M., Benmokrane B., Ferrier E. Lateral cyclic behavior of interior two-way concrete slab–column connections reinforced with GFRP bars. Engineering Structures. 2020. Vol. 209. No. 109978. Рp. 1-15. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109978Deifalla A. A mechanical model for concrete slabs subjected to combined punching shear and in-plane tensile forces // Engineering Structures. 2021. Vol. 231. No. 111787. Рp. 1–14. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111787Deifalla A. A mechanical model for concrete slabs subject to combined punching shear and in-plane tensile forces. Engineering Structures. 2021. Vol. 231. No. 111787. Рp. 1-14. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111787Yu J.L., Wang Y.C. Modelling and design method for static resistance of a new connection between steel tubular column and flat concrete slab // Journal of Constructional Steel Research. 2020. Vol. 173. No. 106254. Рp. 1–16. ISSN 0143-974X. DOI: 10.1016/j.jcsr.2020.106254Yu J.L., Wang Y.C. Modeling and design method for static resistance of a new connection between steel tubular column and flat concrete slab. Journal of Constructional Steel Research. 2020. Vol. 173. No. 106254. Рp. 1-16. DOI: 10.1016/j.jcsr.2020.106254Kumar V., Kartik K.V., Iqbal M.A. Experimental and numerical investigation of reinforced concrete slabs under blast loading // Engineering Structures. 2020. Vol. 206. No. 110125. Рp. 1–13. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.110125.Kumar V., Kartik K.V., Iqbal M.A. Experimental and numerical investigation of reinforced concrete slabs under blast loading. Engineering Structures. 2020. Vol. 206. No. 110125. Рp. 1-13. ISSN 0141-0296. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.110125Mao L., Barnett S.J., Tyas A., Warren J., Schleyer G.K., Zaini S.S. Response of small scale ultra high performance fibre reinforced concrete slabs to blast loading // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 93. Pр. 822–830. ISSN 0950-0618. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.05.085Mao L., Barnett S.J., Tyas A., Warren J., Schleyer G.K., Zaini S.S. Response of small scale ultra high performance fiber reinforced concrete slabs to blast loading. Construction and Building Materials. 2015. Vol. 93. Pр. 822-830. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.05.085Fernández R.M., Mirzaei Y., Muttoni A. Post-Punching Behavior of Flat Slabs // ACI Structural Journal. USA, 2013. Vоl. 110. Рp. 801–812. URL: https://www.researchgate.net/publication/283905342Fernández R.M., Mirzaei Y., Muttoni A. Post-Punching Behavior of Flat Slabs. ACI Structural Journal. 2013. Vol. 110. Рp. 801-812. URL: https://www.researchgate.net/publication/283905342Melo G.S. Behaviour of Reinforced Concrete Flat Slabs after Local Failure. PhD thesis, Polytechnic of Central London, London, UK, 1990. 214 p. URL: https://www.researchgate.net/publication/352157118Melo G.S. Behavior of Reinforced Concrete Flat Slabs after Local Failure. PhD thesis, Polytechnic of Central London, London, UK, 1990. 214 p. URL: https://www.researchgate.net/publication/352157118More R.S., Sawant V.S. Analysis of Flat Slab. July 2015. Vol. 4. Issue 7. ISSN: 2319-7064. URL: https://www.ijsr.net/get_abstract.phpMore R.S., Sawant V.S. Analysis of Flat Slab. July 2015. Vol. 4. Issue 7. URL: https://www.ijsr.net/get_abstract.phpТрекин Н.Н., Крылов В.В. К вопросу о несущей способности плит на продавливание при динамическом нагружении на объектах наземной космической инфраструктуры // Научный аспект. 2018. Т. 7. № 4. С. 771–776.Trekin N.N., Krylov V.V. On the issue of the load-bearing capacity of slabs for punching under dynamic loading on ground-based space infrastructure objects. Scientific aspect. 2018. Vol. 7. No. 4. Pр. 771-776.Крылов В.В. Проверка несущей способности монолитной плиты на продавливание при действии динамической нагрузки // Научный аспект. 2019. Т. 3. № 3. С. 320–325.Krylov V.V. Testing the load-bearing capacity of a monolithic slab for punching under the action of a dynamic load. Scientific aspect. 2019. Vol. 3. No. 3. Pр. 320-325.Крылов В.В., Саркисов Д.Ю., Эргешов Э.Т., Евстафьева Е.Б. Программа экспериментальных исследований несущей способности безбалочных плит на продавливание при динамическом нагружении. Конструкция опытных образцов // Строительные материалы и изделия. 2020. Т. 3. № 3. С. 47–53. DOI: 10.34031/2618-7183-2020-3-3-47-53Krylov V.V., Sarkisov D.Yu., Ergeshov E.T., Evstafieva E.B. A program of experimental studies of the loadbearing capacity of beamless slabs for punching under dynamic loading. design of prototypes. Construction materials and products. 2020. Vol. 3. No. 3. Pp. 47-53. DOI: 10.34031/2618-7183-2020-3-3-47-53Трекин Н.Н., Крылов В.В., Трофимов С.В., Евстафьева Е.Б., Саркисов Д.Ю. Экспериментальнотеоретическое исследование прочности плит на продавливание // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. С. 1006–1014.Trekin N.N., Krylov V.V., Trofimov S.V., Evstafieva E.B., Sarkisov D.Yu. Experimental and theoretical study of the punching strength of slabs. Vestnik MGSU. 2021. Vol. 16. Pр. 1006-1014.Трекин Н.Н., Крылов В.В., Евстафьева Е.Б., Андрян К.Р. Экспериментальное исследование прочности плит на продавливание при динамическом нагружении // Строительные материалы и изделия. 2021. Т. 4. № 4. С. 41–48.Trekin N.N., Krylov V.V., Evstafieva E.B., Andryan K.R. Experimental study of the punching strength of slabs under dynamic loading. Construction materials and products. 2021. Vol. 4. No. 4. Pр. 41-48.Трекин Н.Н., Саркисов Д.Ю., Крылов В.В., Евстафьева Е.Б., Андрян К.Р. Несущая способность монолитных железобетонных плит на продавливание при статическом и динамическом нагружении // Строительство и реконструкция. 2022. № 5 (103). С. 67–79.Trekin N.N., Sarkisov D.Yu., Krylov V.V., Evstafieva E.B., Andryan K.R. Bearing capacity of monolithic reinforced concrete slabs for punching under static and dynamic loading. Building and reconstruction. 2022. No. 5 (103). Pp. 67-79.Крылов В.В. Прочность на продавливание при статическом и динамическом нагружениях // Инженерный вестник Дона. 2024. № 1.Krylov V.V. Punching strength under static and dynamic loading. Engineering Bulletin of the Don. 2024. No. 1.Трекин Н.Н., Кодыш Э.Н., Шмаков С.Д., Чаганов А.Б., Черепанов А.В. Разработка датчика напряжений твердых тел // Железобетонные конструкции. 2024. № 5 (1). С. 45–56. DOI: 10.22227/2949-1622.2024.1.45-56Trekin N.N., Kodysh E.N., Shmakov S.D., Chaganov A.B., Cherepanov A.V. Development of a Stress Sensor for Solids. Reinforced concrete structures. 2024. No. 5(1). Рр. 45-56. DOI:10.22227/2949-1622.2024.1.45-56 (in Russian).Пекин Д. А. Влияние изгиба на механизм продавливания опорной зоны железобетонной плиты // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 10. С. 20–28.Pekin D.A. The influence of bending on the mechanism of pushing through the support zone of a reinforced concrete slab. Industrial and Civil Construction. 2019. No. 10. Pp. 20-28.Болгов А.Н. Надежность формул СП 52-101–2003 при расчете на продавливание // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 2. С. 41–43.Bolgov A.N. Reliability of formulas SP 52-101–2003 when calculating punching force. Industrial and civil construction. 2013. No. 2. Pp. 41-43.

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