АНАЛІЗ КОНСТРУКТИВНИХ СХЕМ ПЕРЕКРИТТІВ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ЇХ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ
DOI:
https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2026.112.0.242Ключові слова:
монолітні залізобетонні плити, відхилення розміщення арматури, глибина бетонного шару, ефективна висота поперечного перерізу, несна здатність, напружено-деформований стан, числове моделювання, LIRA-SAPR, незв’язана попередньо напружена арматура, розташування арматуриАнотація
Анотація. Актуальність. Довговічність і надій-ність залізобетонних конструкцій, зокрема мо-нолітних плит перекриття, залежать не лише від якості проєктування та властивостей мате-ріалів, а й від точності виконання будівельно-монтажних робіт. Порушення положення елеме-нтів каркаса й арматури знижують несну здат-ність і жорсткість конструкцій. Використання сучасних матеріалів підвищує вимоги до точності монтажу, а збільшення захисного шару бето-ну під час бетонування зменшує робочу висоту перерізу й погіршує міцнісні характеристики плит. За умов зниження матеріаломісткості ефективним рішенням для монолітних плоских перекриттів є застосування попереднього натягу з розширеною сіткою колон. Мета. Розробити й обґрунтувати оптимізовані конструктивні рі-шення для монолітних залізобетонних плит пере-криття на основі багатоетапного моделювання їх напружено-деформованого стану. Мета – підвищити несну здатність, надійність і конс-труктивну придатність конструкцій в умовах реальних будівельних відхилень та експлуатацій-них впливів. Зокрема дослідження встановлює рівень впливу незв’язаної попередньо напруженої арматури та її розташування на міцність моно-літної плити перекриття, а також порівнює результати щодо напружень арматури в плитах із контурним і діагональним розташуванням попередньо напруженої арматури. Результати. Аналіз продемонстрував різну чутливість до відхилень розташування арматури: опорні пере-різи більш чутливі, ніж прогонові. Зменшення ефективної глибини на 22 % призводить до зни-ження міцності на 38–42 % в опорних перерізах та на 31 % – у прогонових перерізах. Викорис-тання контурної високоміцної незв’язаної арма-тури з попереднім натягом зменшує прогини плити. Зменшення прогину коливається від 4,81 % до 16,46 % залежно від розміру панелі. Рекомендовано застосовувати високоміцні не-зв’язані арматурні елементи з попереднім натя-гом як додаткову арматуру, оскільки це зменшує прогини плити та знижує витрату звичайної арматури. Щодо забезпечення несної здатності контурне розташування арматури є кращим завдяки більш повному використанню міцності високоміцної арматури. У разі змінніої міцності бетону за товщиною прогини збільшуються на 12,42 %; наявність тріщин у плиті перекриття збільшує прогини на 70,2 % за умови застосуван-ня коефіцієнта 0,3. Новизна дослідження. Установлено кількісний вплив відхилень ефектив-ної висоти перерізу, змінної міцності бетону й тріщиноутворення на напружено-деформований стан монолітних плит перекриття, а також досліджено ефективність контурного розташу-вання високоміцної незв’язаної арматури з попе-реднім натягом. Досягнуті результати дають змогу уточнити вплив конструктивних і техно-логічних факторів на несну здатність і деформо-ваність плит. Практична цінність. Можли-вість використання запропонованих рекоменда-цій у процесі проєктування монолітних перек-риттів для зменшення прогинів, раціонального використання високоміцної арматури та зни-ження витрат звичайної арматури за умови забезпечення необхідної несної здатності та експлуатаційної надійності конструкцій.
Посилання
Hawkins, N. M., & Ospina, C. E. (2017). Effect of slab flexural reinforcement and depth on punching strength. Structures Journal (ASCE) / ACI Symposium, 315, 117–140. https://doi.org/ 10.1061/JSENDH.STENG-14579
Fernández Ruiz, M., & Muttoni, A. (2015). Shear strength of concrete members without transverse reinforcement: A mechanical approach to consis-tently account for size and strain effects. Engi-neering Structures, 99, 360–372. https://doi.org/ 10.1016/j.engstruct.2015.05.007
Fernández Ruiz, M., & Muttoni, A. (2009). Ap-plications of the critical shear crack theory to punching of reinforced concrete slabs with trans-verse reinforcement. ACI Structural Journal, 106(4), 485–494. https://doi.org/10.14359/ 51689
Muttoni, A., Fernández Ruiz, M., Bentz, E. C., Foster, S. J., & Sigrist, V. (2013). Background to the Model Code 2010 shear provisions – Part II: Punching shear. Structural Concrete, 14(3), 204–
https://doi.org/10.1002/suco.201200064
Fernández Ruiz, M., Mirzaei, Y., & Muttoni, A. (2013). Post-punching behavior of flat slabs. ACI Structural Journal, 110(5), 801–812. https://doi.org/10.14359/51689719
Simoes, M., Fernández Ruiz, M., & Muttoni, A. (2020). Shear strength of members without trans-verse reinforcement as function of critical shear crack width. ACI Structural Journal, 117(1). https://doi.org/10.14359/51718012
Youm, K. S., Kim, J. J., & Moon, J. (2014). Pun-
ching shear failure of slab with lightweight aggre-gate concrete and low reinforcement ratio. Con-struction and Building Materials, 65, 92–102. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.04.09 7
Babaiev, V. M., Bambura, A. M., Pustovoitova, O. M., Reznyk, P. A., Stoianov, Ye. H., & Shmu-kler, V. S. (2011). Praktychnyi rozrakhunok zali-zobetonnykh konstruktsii za DBN V.2.6-98:2009 u porivnianni z rozrakhunkamy za SNiP 2.03.01-84 ta EN 1992-1-1 (Eurocode 2)*. Zoloti sto-rinky.
Bliikharskyi, Z. Ya., Karkhut, I. I., & Struk, R. F. (2014). Rozrakhunok i konstruiuvannia normal-nykh ta pokhylykh pereriziv zalizobetonnykh elementiv. Lviv.
DBN V.1.2-2:2006. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh obiektiv. Na-vantazhennia i vplyvy. Kyiv. (2006)
DBN V.1.2-14:2018. Zahalni pryntsypy zabez-pechennia nadiinosti ta konstruktyvnoi bezpeky budivel i sporud. Kyiv. (2018).
DSTU-N B EN 1990:2008. Eurocode. Basis of structural design. Kyiv. (2009)
DBN V.2.6-98:2009. Concrete and reinforced concrete structures. General provisions. Kyiv. (2011)
DBN V.2.2-15:2019. Residential buildings. Gen-eral provisions. Kyiv. (2022)
Barashykov, A. Ya., & Zhuravskyi, O. D. (2000). Doslidzhennia prohyniv zalizobetonnykh plyt z urakhuvanniam odnoosnoho ta dvoosnoho pope-rednoho obtysku. Beton i zhelezobeton v Ukraini, (3), 2–8.
Barashykov, A. Ya., Zhuravskyi, O. D., & Smor-kalov, D. V. (2003). Eksperymentalni doslidzhen-nia dvosharovykh plyt. Budivelni konstruktsii, (59), 109–114.
Valovyi, O. I., & Yeromenko, O. Yu. (2011). Neliniini pytannia mekhaniky pry rozrakhunku betonnykh ta zalizobetonnykh elementiv. Resur-soekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy, (21), 157–163.
