Выбор поперечных стержней в железобетонных балках при обеспечении минимального расхода арматуры
Аннотация
В работе рассматривается влияние различных факторов на расход поперечной арматуры при конструировании сечений линейных изгибаемых железобетонных элементов. Целью работы является определение степени влияния шага, диаметра и класса поперечных стержней, а также иных факторов, на минимальный расход хомутов при различных уровнях загружения линейного изгибаемого элемента. Расчетно-аналитический, основанный на результатах применения различных диаметров поперечных стержней, классов арматуры, при изменении шага хомутов от минимального до максимально допустимого нормами, при ступенчато изменяющейся нагрузке в балках прямоугольного сечения. Установлено, что оптимальное продольное одиночное армирование балки достигается при приложении максимальной силы 255 кН из исследуемого диапазона нагрузок. При приложении к балке сосредоточенной силы меньше 125 кН поперечная арматура устанавливается по конструктивным требованиям. Наиболее экономичное решение армирования балки поперечными стержнями достигается при использовании класса А240, при шаге 0,235 м и 0,140 м, с перерасходом 0% и 6,9% соответственно. Использование поперечных стержней из арматуры класса А500С, при принятых параметрах балки 0,3×0,5 м, с одиночным армированием, при приложении силы 255 кН, не является целесообразным, так как сортамент арматурных сталей не предусматривает диаметры меньше 10 мм. Установлены зависимости и уровни влияния применения различного шага, диаметра и классов поперечных стержней, при ступенчато изменяющейся нагрузке, на расход поперечной арматуры в сечении балки. Представленная работа уточняет расход поперечной арматуры для ее наиболее экономичного использования.
Об авторах
Ю. А. Шапошникова
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Россия
Россия
Юлия Александровна Шапошникова, к.т.н., доц., доцент кафедры Железобетонных и каменных конструкций
Scopus: 57190858958, ResearcherID: P-8986-2018
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
В. С. Кузнецов
Россия
Виталий Сергеевич Кузнецов, к.т.н., профессор, независимый исследователь
Scopus: 57199931676, ResearcherID: P-8993-2018
г. Москва
Список литературы
1. Tamrazyan А.G., Alekseytsev A.V. Optimization of reinforced concrete beams under local mechanical and corrosive damage // Engineering Optimization. 2022. doi.org/10.1080/0305215X.2022.2134356
2. Chakrabarty B.K. Models for optimal design of reinforced concrete beams // Journal of Structural Engineering. 1992. Vol. 118. No. 11. doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1992)118:11(3238)
3. Coello C.C., Hernandez F.S. and Farrera F.A. Optimal design of reinforced concrete beams using genetic algorithms // Journal of Intelligent Learning Systems and Applications. 2014. Vol. 6. No. 4. doi.org/10.1016/S0957-4174(96)00084-X
4. Garstecki A., Glema A., Ścigałło J. Optimal design of reinforced concrete beams and frames // Computer Assisted Mechanics and Eng. Sciences. 1996. No. 3 (3). Pp. 223-231.
5. Demby M., Ścigałło J. Design aspects of the safe structuring of reinforcement in reinforced concrete bending beams // Modern building materials, structures and techniques, MBMST 2016. Procedia Engineering 172. 2017. Pp. 211-217. doi: 10.1016/j.proeng.2017.02.051
6. Kuznetsov V.S., Shaposhnikova Y.A., Yandiev A.A. Selection of the optimal parameters of a reinforced concrete rectangular beam with single reinforcement // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. No. 962 (2): 022055. doi: 10.1088/1757-899X/962/2/022055
7. Балакай А.А., Цыганов М.В., Алейник Д.В., Дмитренко Е.А. Зависимость несущей способности наклонных сечений на действие поперечной силы от изменения длины проекции наклонного сечения // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2020. No 4 (144). С. 50-55.
8. Филатов В.Б., Арцыбасов А.С., Багаутдинов М.А., Гордеев Д.И., Кортунов А.И., Никитин Р.А. Анализ расчетных моделей при расчете прочности наклонных сечений железобетонных балок на действие поперечных сил // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Том 16, No 4-3. С. 642-645.
9. Jensen B.C. and Łapko A. On shear reinforcement design of structural concrete beams on the basis of theory of plasticity // Journal of Civil Engineering and Management. 2009. No. 15 (4). Рp. 395-403. doi.org/10.3846/1392-3730.2009.15.395-403
10. Minelli F. and Plizzari G.A. Shear design of FRC members with little or no conventional shear reinforcement //Ailor Made Concrete Structures – Walraven & Stoelhorst (eds). 2008. doi: 10.1201/9781439828410.ch100
11. Снежкина О.В., Егинов Э.В., Ладин Р.А. Оценка влияния вертикальных хомутов на прочность железобетонных балок при действии поперечных сил // Региональная архитектура и строительство. 2014. No3. С. 57-61.
12. Силантьев А.С., Лучкин Е.А. Работа изгибаемых элементов по наклонным сечениям с экстремально малым пролетом среза // Бетон и железобетон. 2020. No 2 (602). С. 28-33.
13. Тихонов И.Н., Саврасов И.П. Исследование прочности железобетонных балок с арматурой класса А500 при действии поперечных сил // Жилищное строительство. 2010. No 9. С. 32-37.
14. Campione G., Monaco A., Minafò G. Shear strength of high-strength concrete beams: Modeling and design recommendations // Engineering Structures. 2014. No. 69 (9). Pp. 116-122. doi: 10.1016/j.engstruct.2014.02.029
15. Кузнецов B.C., Прокуронова Е.А. Геометрические допуски как факторы риска снижения долговечности железобетонных элементов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2006. No7 (90). С. 22-23.
16. Кузнецов B.C., Кузнецов A.B., Смирнов М.Н. Нормативные допуски как факторы риска снижения долговечности строительных объектов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. No5 (76). С. 80-81.
17. Merta I., Kolbitsch A., Kravanja S. Cost optimization of reinforced concrete beams // Conference: Sixth International Conference Concrete under Severe Conditions Environment & Loading. At: Mérida. Yucatán. México. 2010. [Online]. URL: researchgate.net/publication/282132306_Cost_Optimization_of_Reinforced_Concrete_Beams (date of application: 05.01.2023).
18. Kuznetsov V., Shaposhnikova Y. The cost of flexible elements of a rectangular profile // XIV International Scientific Conference «INTERAGROMASH 2021». Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. Vol. 247. Pp. 33–40. doi: 10.1007/978-3-030-80946-1_4
19. Kuznetsov V.S., Shaposhnikova Y.A. The structure of the content and cost of materials in bending reinforced concrete element with variable section height // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 151. Pp. 181–187. doi: 10.1007/978-3-030-72910-3_26
20. Сутягин А.Е. Практический способ расчёта поперечной арматуры в балках // Наука и безопасность. 2012. No 4. С. 65-69.
21. Корчагин О.П., Зонина С.В. О специфике расчётов изгибаемых железобетонных конструкций по наклонным сечениям // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2018. No 1 (77). С. 12-20.
Рецензия
Для цитирования:
Шапошникова Ю.А., Кузнецов В.С. Выбор поперечных стержней в железобетонных балках при обеспечении минимального расхода арматуры. Железобетонные конструкции. 2023;2(2):65-76.
For citation:
Shaposhnikova Yu.A., Kuznetsov V.S. Selection of Transverse Bars in Reinforced Concrete Beams while Ensuring the Minimum Consumption of Reinforcement. Reinforced concrete structures. 2023;2(2):65-76. (In Russ.)
Просмотров:
274
Послать статью по эл. почте 