concconcЖелезобетонные конструкцииReinforced concrete structures2949-16222949-1614Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет10.22227/2949-1622.2026.2.41-53concconc-97Research ArticleТЕОРИЯ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНАTHEORY OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETEНаучные основы альтернативной теории выносливости железобетонаScientific Basis of the Alternative Theory of Reinforced Concrete Endurancehttps://orcid.org/0000-0003-4902-6167МирсаяповИ. Т.MirsaypovI. T.

Илшат Талгатович Мирсаяпов, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой железобетонных и каменных конструкций

420043, г. Казань, ул. Зеленая, д. 1

Scopus: 57218826227, ResearcherID: G-7228-2019

Ilshat T. Mirsaypov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures

1 Zelenaya, Kazan, 420043

Scopus: 57218826227, ResearcherID: G-7228-2019

mirsayapovit@mail.ruКазанский государственный архитектурно-строительный университет (КазГАСУ)РоссияKazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)Russian Federation2026040820261424153Copyright © Мирсаяпов И.Т., 20262026Мирсаяпов И.Т.Mirsaypov I.T.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/97

Железобетон широко применяют в инженерных сооружениях, в транспортном строительстве, в промышленном, энергетическом и гидротехническом строительстве. Все эти здания и сооружения подвергаются многократно повторяющимся нагрузкам (МПН). При проектировании железобетонных конструкций (ЖБК) зданий до настоящего времени не решена проблема обеспечения выносливости. В статье излагаются научные основы предлагаемой альтернативной теории выносливости железобетона, новых методики и методов расчета ЖБК на выносливость, в которых в явном виде учитываются все основные факторы при многократно повторяющихся нагрузках и исключаются эмпирические коэффициенты. При циклических нагрузках усиленное развитие деформаций виброползучести бетона приводит к росту остаточных деформаций в бетоне сжатой зоны. Деформации виброползучести развиваются в стесненных условиях, а это приводит к непрерывному изменению напряженно-деформированного состояния (НДС), коэффициентов асимметрии цикла напряжений (КАЦН) и пределов выносливости бетона (ПВ) и арматуры при многократно повторяющихся нагрузках. Для оценки способности ЖБК сопротивляться МПН наиболее рациональным является проверять условия выносливости, записанные на основе расчетных моделей усталостного сопротивления, отражающие действительную работу железобетона при таких нагрузках.

Reinforced concrete is widely used in engineering structures, transportation construction, power generation, and hydraulic engineering. All of these buildings and structures are subject to repeated loads (RL). When designing reinforced concrete structures (RCS) for these buildings, there are certain issues that have remained unresolved for decades, which therefore reduce the effectiveness of modern RC systems. This issue is ensuring the durability of RC structures. This article presents the scientific foundations of fatigue theory, new methods, and techniques for calculating the fatigue strength of RC structures.

зданияконструкциижелезобетонциклические нагрузкиусталостьвыносливостьвиброползучестьbuildingsdesignsreinforced concreterepeatedly repeating loadingsendurancedeformations of cyclic creepReferencesБондаренко В.М. Вопросы энергетической оптимизации железобетонных конструкций при динамическом нагружении // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2015. № 5. С. 34–38.Bondarenko V.M. Issues of energy optimization of reinforced concrete structures under dynamic loading. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2015; 5:34-38. (In Russian).Зенин С.А., Крылов С.Б., Шарипов Р.Ш., Кудинов О.В. К актуализации методики расчета железобетонных конструкций по выносливости // Бетон и железобетон. 2021. № 1 (603). С. 17–22.Zenin S.A., Krylov S.B., Sharipov R.Sh., Kudinov O.V. On the updating of the method for calculating reinforced concrete structures for endurance. Concrete and Reinforced Concrete. 2021; 1(603):17-22. (In Russian).Крылов С.Б., Зенин С.А., Шарипов Р.Ш., Волков Ю.С., Цигулев А.О. Определение напряжений в арматуре железобетонных конструкций для расчета по предельному состоянию по усталости // Строительная механика и расчет сооружений. 2020. № 5 (292). С. 4–11.Krylov S.B., Zenin S.A., Sharipov R.Sh., Volkov Yu.S., Tsigulev A.O. Determination of stresses in reinforcement of reinforced concrete structures for calculation by the limit state of fatigue. Structural Mechanics and Analysis of Structures. 2020; 5(292):4-11. (In Russian).Мирсаяпов Ил.Т. Физические модели усталостного сопротивления железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил // Известия ВУЗов: «Строительство». Новосибирск, 2006. № 8. С. 4–13.Mirsayapov Il.T. Physical models of fatigue resistance of reinforced concrete bending elements under the action of transverse forces. Proceedings of Universities: Construction. Novosibirsk, 2006; 8:4-13. (In Russian).Мирсаяпов Ил.Т. Предел выносливости анкеровки арматуры // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. М., 2016. № 1. С. 37–42.Mirsayapov Il.T. Fatigue limit of reinforcement anchorage. Earthquake-resistant Construction. Safety of Structures. Moscow, 2016; 1:37-42. (In Russian).Мирсаяпов Ил.Т. Альтернативная теория выносливости железобетона // Известия КГАСУ. 2026. № 1.Mirsayapov Il.T. Alternative theory of reinforced concrete endurance. Proceedings of Kazan State University of Architecture and Engineering (KGASU). 2026; 1. (In Russian).Мирсаяпов Ил.Т. Напряженно-деформированное состояние в заделке арматуры при многократно повторяющихся нагрузках // Вестник МГСУ. М., 2016. № 5. С. 28–36.Mirsayapov Il.T. Stress-strain state in the embedment of reinforcement under repeated loads. Vestnik MGSU. 2016; 5:28-36. (In Russian).Мирсаяпов Ил.Т., Апхадзе Г.Т., Симаков В.Д. Численный анализ нелинейного поведения железобетонных конструкций на твердотельных моделях : монография. Казань, 2023. 211 с.Mirsayapov Il.T., Aphadze G.T., Simakov V.D. Numerical analysis of nonlinear behavior of reinforced concrete structures on solid-state models : monograph. Kazan, 2023; 211. (In Russian).Трекин Н.Н., Кодыш Э.Н., Шмаков С.Д., Лелетко Д.П., Чаганов А.Б. Фактическое напряженно-деформированное состояние железобетонного изгибаемого элемента на различных этапах нагружения // Бетон и железобетон. 2025. № 5 (630). С. 30–41.Trekin N.N., Kodysh E.N., Shmakov S.D., Leletko D.P., Chaganov A.B. Actual stress-strain state of a reinforced concrete bending element at various stages of loading. Concrete and Reinforced Concrete. 2025; 5(630):30-41. (In Russian).Шарипов Р.Ш., Волков Ю.С., Зенин С.А., Крылов С.Б. К вопросу разработки требований к методике расчета железобетонных конструкций при действии многократно повторяющейся нагрузки // Бюллетень строительной техники. 2020. № 7. С. 53–56.Sharipov R.Sh., Volkov Yu.S., Zenin S.A., Krylov S.B. On the issue of developing requirements for the method of calculating reinforced concrete structures under repeated loading. Bulletin of Construction Equipment. 2020; 7:53-56. (In Russian).Шарипов Р.Ш., Зенин С.А., Крылов С.Б., Волков Ю.С. Оценка методов расчета железобетонных конструкций для предельного состояния по усталости // Вестник НИЦ «Строительство». 2020. № 4 (27). С. 148–159.Sharipov R.Sh., Zenin S.A., Krylov S.B., Volkov Yu.S. Evaluation of calculation methods for reinforced concrete structures for the limit state of fatigue. Bulletin of Research Center "Construction". 2020; 4(27):148-159. (In Russian).Augeard E., Ferrier E., Michel L. Mechanical behavior of timber-concrete composite members under cyclic loading and creep // Eng. Struct. 2020. No. 210. P. 110289. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110289Augeard E., Ferrier E., Michel L. Mechanical behavior of timber-concrete composite members under cyclic loading and creep. Eng. Struct. 2020; 210:110289. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110289Barcley L., Kowalsky M. Critical bending strain of reinforcing steel and the buckled bar tension test // ACI Materials Journal. 2019. No. 3 (116). Pp. 53–61. DOI: 10.14359/51715583Barcley L., Kowalsky M. Critical bending strain of reinforcing steel and the buckled bar tension test. ACI Materials Journal. 2019; 3(116):53-61. DOI: 10.14359/51715583Chen E., Berrocal C.G., Löfgren I., Lundgren K. Correlation between concrete cracks and corrosion characteristics of steel reinforcement in pre-cracked plain and fibre reinforced concrete beams // Mater. Struct. Constr. 2020. No. 2 (53). DOI: 10.1617/s11527-020-0146Chen E., Berrocal C.G., Löfgren I., Lundgren K. Correlation between concrete cracks and corrosion characteristics of steel reinforcement in pre-cracked plain and fibre reinforced concrete beams. Mater. Struct. Constr. 2020; 2(53). DOI: 10.1617/s11527-020-0146Choe G., Shinohara Y., Kim G., Lee S., Lee E., Nam J. Concrete corrosion cracking and transverse bar strain behavior in a reinforced concrete column under simulated marine conditions // Appl. Sci. 2020. No. 5 (10). DOI: 10.3390/app10051794Choe G., Shinohara Y., Kim G., Lee S., Lee E., Nam J. Concrete corrosion cracking and transverse bar strain behavior in a reinforced concrete column under simulated marine conditions. Appl. Sci. 2020; 5(10). DOI: 10.3390/app10051794Gambarelli S., Ožbolt J. Interaction between damage and time-dependent deformation of mortar in concrete: 3D FE study at meso-scale // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. No. 615. P. 012013. DOI: 10.1088/1757-899X/615/1/012013Gambarelli S., Ožbolt J. Interaction between damage and time-dependent deformation of mortar in concrete: 3D FE study at meso-scale. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019; 615:012013. DOI: 10.1088/1757-899X/615/1/012013Luo X., Tan Z., Chen Y.F., Wang Y. Comparative study on fatigue behavior between unbonded prestressed and ordinary reinforced reactive powder concrete beams // Mater. Test. 2019. No. 4 (61). Pp. 323–328. DOI: 10.3139/120.111323Luo X., Tan Z., Chen Y.F., Wang Y. Comparative study on fatigue behavior between unbonded prestressed and ordinary reinforced reactive powder concrete beams. Mater. Test. 2019; 4(61):323-328. DOI: 10.3139/120.111323Mirsayapov Il.T. Endurance of reinforced concrete beams with small shear spans // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Pp. 763–775.Mirsayapov Il.T. Endurance of reinforced concrete beams with small shear spans. Lecture Notes in Civil Engineering. 2020; 763-775.Song L., Fan Z., Hou J. Experimental and Analytical Investigation of the Fatigue Flexural Behavior of Corroded Reinforced Concrete Beams // Int. J. Concr. Struct. Mater. 2019. No. 1 (13). DOI: 10.1186/s40069-019-0340-5Song L., Fan Z., Hou J. Experimental and Analytical Investigation of the Fatigue Flexural Behavior of Corroded Reinforced Concrete Beams. Int. J. Concr. Struct. Mater. 2019; 1(13). DOI: 10.1186/s40069-019-0340-5Tang H., Chen Z., Avinesh O., Guo H., Meng Z., Engler-Pinto C., Kang H. Notch Insensitivity in Fatigue Failure of Chopped Carbon Fiber Chip-Reinforced Composites Using Experimental and Computational Analysis // Compos. Struct. 2020. No. 10 (16). P. 112280. DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112280Tang H., Chen Z., Avinesh O., Guo H., Meng Z., Engler-Pinto C., Kang H. Notch Insensitivity in Fatigue Failure of Chopped Carbon Fiber Chip-Reinforced Composites Using Experimental and Computational Analysis. Compos. Struct. 2020; 10(16):112280. DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112280Zhang G., Zhang Y., Zhou Y. Fatigue Tests of Concrete Slabs Reinforced with Stainless Steel Bars // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. No. 1. DOI: 10.1155/2018/5451398Zhang G., Zhang Y., Zhou Y. Fatigue Tests of Concrete Slabs Reinforced with Stainless Steel Bars. Advances in Materials Science and Engineering. 2018; 1. DOI: 10.1155/2018/5451398

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