Numerical Studies of the Load-Bearing Capacity by Bending Sections of a Two-Layer Facing Element with High-Strength Concrete in the Compressed Zone with Transverse Reinforcement

Abstract

Постановка задачи. Рассмотрен вопрос определения несущей способности по наклонным сечениям двухслойных изгибаемых элементов таврового сечения с высокопрочным бетоном в сжатой зоне. Нормативная документация по расчету и проектированию железобетонных конструкций не учитывает свесы полок таврового сечения при определении несущей способности. В связи с этим поставлена задача определить влияние механических характеристик бетона свесов полки на несущую способность элементов. Рассмотрены элементы без поперечного армирования и с различными классами бетона в полке. Результаты. По результатам численного моделирования установлены характерные картины напряженно-деформированного состояния при исчерпании несущей способности элементов. Приведены зависимости несущей способности от пролета среза и класса бетона полки на сжатие. Получены значения несущей способности элементов без учета свесов полки по СП 63.13330.2018 и EN 1992-1-1. Выводы. Установлено, что вопреки логике нормативной документации СП 63.13330.2018 и EN 1992-1-1 свесы полки балки таврового сечения влияют на несущую способность элемента по наклонному сечению. При этом повышение физико-механических свойств бетона отдельно полки двухслойного элемента образует еще большие запасы несущей способности. Statement of the problem. An issue of identifying the load-carrying capacity by bending sections of a facing section with high-strength concrete in the compressed zone is investigated. Normative documentation for calculating and designing ferroconcrete structures does not account for curvatures on shelves of a facing section while identifying the load-carrying capacity. Therefore we must determine the impact of mechanical characteristics of concrete in curvatures on the load-carrying capacity of the elements. Elements without a transverse section and using various concrete types in a shelf are considered. Results. According to the results of numerical modelling, typical patterns of the stress-strain as the load-carrying capacity diminishes are identified. Dependencies of the load-carrying capacity on the span of a curvature and concrete type in compression are presented. The load-carrying capacity of the elements with no account of curvatures in a shelf are obtained in compliance with SP 63.13330.2018 and EN 1992-1-1. Conclusions. It was found that in contrast to the normative documentation SP 63.13330.2018 and EN 1992-1-1 curvatures on a shelf of a girder of a facing section affects the load-carrying capacity of an element by a bending section. An increase in the physical and mechanical properties of concrete in relation to a shelf of a two-layer element generates extra load-carrying capacity.