ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ НА ОСНОВАНИИ ПОДВЕРЖЕННЫХ УСАДКЕ И ВЫПОЛНЕННЫХ СО СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ОТВЕРСТИЙ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-138-3-41-44Ключевые слова:
большие бетонные плиты, сложные отверстия, геометрические параметры, усадочное напряжение, взаимодействиеАннотация
В данной статье представлено всестороннее исследование усадочных трещин в крупногабаритных бетонных плитах со сложными отверстиями, что является критически важной проблемой для промышленных и гражданских сооружений, таких как фундаменты атомных электростанций и промышленные полы. В ходе исследования систематически количественно оценивается влияние ключевых геометрических параметров – формы отверстий (круглая, эллиптическая, шестиугольная) и пространственного распределения (центрально-симметричное, эксцентричное, случайное расположение нескольких отверстий) – на усадочное взаимодействие между плитой и ее фундаментом. Была использована интегрированная методология, сочетающая полномасштабные экспериментальные испытания плит размером 4 × 4 × 0,25 м, теоретическое моделирование с использованием усовершенствованной модели фундамента Пастернака – Власова и детальный анализ методом конечных элементов (FEA) в Abaqus. Результаты показывают, что эллиптические отверстия вызывают наиболее сильную концентрацию напряжений, увеличивая усадочные напряжения примерно на 33 % по сравнению с круглыми отверстиями, в то время как случайные конфигурации с несколькими отверстиями повышают угловые напряжения на 42 % из-за общего снижения жесткости. Было обнаружено, что эксцентриситет линейно смещает местоположение нулевого сдвигового напряжения (Δx = 0,75 e). Была разработана новая модель прогнозирования коэффициента концентрации напряжений (Kt), включающая в себя соотношение сторон формы (λ), относительную эксцентриситет (e/l) и количество отверстий (n), с высокой точностью (R² = 0,92). Исследование предоставляет важные параметры и надежную теоретическую поддержку, что позволяет сформулировать практические рекомендации по проектированию арматуры и оптимизации геометрии отверстий для повышения сопротивления растрескиванию перфорированных плит, что в свою очередь обеспечивает более надежные и экономичные инженерные решения.
Библиографические ссылки
Brouwer, K. J. M. Structural performance of steel-concrete composite floor systems utilising reused concrete slabs / K. J. M. Brouwer // Delft University of Technology. – 2025. – 127 p.
Golewski, G. L. The phenomenon of cracking in cement concretes and reinforced concrete structures: the mechanism of cracks formation, causes of their initiation, types and places of occurrence, and methods of detection – a review / G. L. Golewski // Buildings. – 2023. – Vol. 13. – No. 3. – P. 765.
Gomes, J. G. Design of reinforced concrete slabs under the combined effect of restrained shrinkage and applied loads : Doctorate Thesis in Civil Engineering / J. G. Gomes. – Braga : Universidade do Minho (Portugal), 2023. – 24 p.
Huang, Y. Finite element analysis of the shear performance of reinforced concrete corbels under different design codes / Y. Huang, L. Peng, H. Wei // Buildings. – 2024. – Vol. 14, No. 10. – P. 3100.
Long, V. T. Postbuckling responses of porous FGM spherical caps and circular plates including edge constraints and nonlinear three-parameter elastic foundations / V. T. Long, H. V. Tung // Mechanics Based Design of Structures and Machines. – 2023. – Vol. 51, No. 8. – P. 4214–4236.
Manohar, R. Influence of Stress-Induced Soil Anisotropy on Geotechnical Design: A Critical View / R. Manohar, S. Saride // Indian Geotechnical Journal. – 2025. – P. 1–19.
Moreno, C. The acquisition rate and soundness of a low-cost data acquisition system (LC-DAQ) for high frequency applications / C. Moreno, A. Gonzalez, J. L. Olagotia, J. Vinolas // Sensors. – 2020. – Vol. 20, No. 2. – P. 524.
Murru, P. T. Stress concentration due to the presence of a hole within the context of elastic bodies / P. T. Murru, K. R. Rajagopal // Material Design & Processing Communications. – 2021. – Vol. 3, No. 5. – P. E219.
State-of-the-art in the mechanistic modeling of the drying of solids:
A review of 40 years of progress and perspectives / P. Perré, R. Remond, G. Ameida [et al.] // Drying Technology. – 2023. – Vol. 41, No. 6. – P. 817–842.
Barriers, bottlenecks, and challenges in implementing safety I-and safety II-enabled safe systems of working in construction projects: a scoping review / H. Sarvari, D. J. Edwards, I. Rillie, C. Roberts // Buildings. – 2025. – Vol. 15, No. 3. – P. 347.
Sharma, K. Nonlinear stability and failure analysis of perforated FGM plate / K. Sharma, D. Kumar // Indian J Pure Appl Phys. – 2016. – Vol. 54, No. 10. – P. 665–675.
Study on the wrinkling behavior of perforated metallic plates using uniaxial tensile tests / H. Tang, T. Wen, Y. Zhou [et al.] // Thin-Walled Structures. – 2021. – Vol. 167. – P. 108–132.
Timoshenko, S. Theory of Elasticity / S. Timoshenko, J. N. Goodier // New. York McGraw – Hil 1. – 1970. – Vol. 970, No. 4. – P. 279–291.
Więch, P. Application of 3D Digital Image Correlation for Development and Validation of FEM Model of Self-Supporting Arch Structures / P. Więch // Advances in Digital Image Correlation (DIC). – 2020. – P. 40.
Flexural performance of prefabricated steel-concrete composite beams with post-poured UHPC connections / K. Yu, J. Guo, Z. Zhou, J. Jiang // Structures. – Elsevier, 2025. – Vol. 73. – P. 108–336.
Zhang, Y. Effects of Holes and the Confining Pressure on the Mechanical Properties of High-Performance Concrete / Y. Zhang, S. Zhang, Z. Wang // Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering. – 2025. – Vol. 49, No. 3. – P. 2413–2426.
Prediction of fatigue crack damage using in-situ scanning electron microscopy and machine learning / J. Zhou, Y. Zhang, N. Wang, W. Gao // International Journal of Fatigue. – 2025. – Vol. 190. – P. 108–637.
带孔板激光喷丸应力传播及协调成形研究 / 李呈伟 Li Chengwei, 姜高强 Jiang Gaoqiang, 李庆佳 Li Qingjia, X. K. Meng // Laser & Optoelectronics Progress. – 2025. – Vol. 62, No. 9. – P. 0914004. – DOI: 10.3788/LOP250429.
赵瑞军. 关于《水运工程混凝土结构设计规范》的建议 / 赵瑞军 // China Harbour Engineering. – 2020. – Vol. 40, No. 6. – P. 39–41.
马福栋, 邓明科, 杨勇. 超高性能混凝土装配整体式框架梁柱节点抗震性能研究 // [J] 工程力学. – 2021. – Vol. 38 (10). – P. 90–102. – DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.09.0682.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
