Железобетонная сборная балка со ступенчатым швом
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 2 (122), 2026 года.
Бесплатный доступ
Объектом исследования является сборная железобетонная балка со ступенчатым швом, усиленная композитной арматурой. Метод. В исследовании использовался экспериментально-численный подход. Были подготовлены четыре образца балок, включая один монолитный контрольный образец и три композитных образца, состоящих из двух железобетонных частей, соединенных ступенчатым швом. Зона шва была усилена композитными стержнями, установленными в предварительно сформированные отверстия и пазы. Статические испытания на нагрузку проводились с использованием гидравлического пресса П-50 для определения несущей способности, деформационной реакции и характера разрушения балок. Параллельно была разработана конечно-элементная модель в программном пакете LIRA-SAPR с учетом физической нелинейности бетона. Численная модель была откалибрована и сопоставлена с экспериментальными результатами. Результаты. Экспериментальное исследование показало, что железобетонная сборная балка сохранила свою несущую способность до предельной нагрузки приблизительно 25 кН. Разрушение происходило преимущественно в зоне ступенчатого шва и сопровождалось образованием трещин, локальным повреждением бетона и потерей жесткости. Численный анализ воспроизвел общую картину деформации и концентрацию напряжений в области шва; однако расчетная предельная нагрузка примерно в 1,8 раза превысила экспериментальную. Расхождение объясняется неоднородностью материала, технологическими недостатками при изготовлении образцов и упрощенным представлением поведения шва в численной модели. Результаты подтверждают целесообразность использования ступенчатых композитных швов в сборных железобетонных балках, указывая при этом на необходимость дальнейшей оптимизации глубины анкеровки и схемы армирования для улучшения характеристик конструкции.
Короткий адрес: https://sciup.org/143186131
IDS: 143186131 | УДК: 69 | DOI: 10.4123/CUBS.122.1
Reinforced concrete precast beam with a stepped joint
The object of research is a precast reinforced concrete beam with a stepped joint strengthened by composite reinforcement bars. Method. The study employed an experimental-numerical approach. Four beam specimens were prepared, including one monolithic control specimen and three composite specimens consisting of two reinforced concrete parts connected by a stepped joint. The joint zone was reinforced with composite rods installed in preformed holes and grooves. Static loading tests were carried out using a P-50 hydraulic press to determine the load-bearing capacity, deformation response, and failure pattern of the beams. In parallel, a finite element model was developed in the LIRA-SAPR software package with consideration of the physical nonlinearity of concrete. The numerical model was calibrated and compared with the experimental results. Results. The experimental study showed that the reinforced concrete precast beam retained its load-bearing capacity up to an ultimate load of approximately 25 kN. Failure occurred predominantly in the stepped joint zone and was accompanied by crack development, local concrete damage, and loss of stiffness. Numerical analysis reproduced the general deformation pattern and stress concentration in the joint region; however, the calculated ultimate load exceeded the experimental one by approximately 1.8 times. The discrepancy is attributed to material heterogeneity, technological imperfections in specimen fabrication, and the simplified representation of the joint behavior in the numerical model. The results confirm the feasibility of using stepped composite joints in precast reinforced concrete beams, while indicating the need for further optimization of anchorage depth and reinforcement layout to improve structural performance.
