Введение

Современная теория железобетона исходит из представления применяемых в конструкциях с обычной и предварительно напряженной арматурой материалов в виде нелинейно деформируемых сред [1-2]. Применение для расчетов инженерных конструкций аналитических методов является неэффективным, так как требует использования весьма сложных математических предствлений, которые приводят к существенным затруднениям при реализации. Поэтому наибольшее внимание в настоящее время уделяется разработке численных расчетных алгоритмов. В настоящее время они используются в большинстве широко применяемых в проектных, а также в научно-исследовательских организациях вычислительных комплексах: SCAD, LIRA, Midas, SAP2000 и др., содержащих блоки расчета железобетонных конструкций на изгиб, внецентренное сжатие и растяжение и т.п.

Широкое распространение в проектной практике для прочностных оценок железобетонных конструкций находят алгоритмы деформационного расчета, при которых можно учитывать физические нелинейности деформирования, отражающие основные особенности силового взаимодействия бетона и арматуры. В частности, деформационные алгоритмы достаточно часто применяются для расчета изгибаемых железобетонных конструкций, так как позволяют использовать существенно упрощающую вычисления гипотезу плоских сечений. В настоящее время известны ряд публикаций, посвященных различным алгоритмам деформационного расчета. Наиболее общим является подход, описанный в работе [3] и реализованный в широко распространенной в РФ вычислительной программе ETAP [4]. Другой алгоритм, который нашел применение в расчетах мостовых железобетонных конструкций, описан в работах[5-6]. Применительно к вероятностным исследованиям прочности железобетонных конструкций деформационный алгоритм описан для изгибаемых железобетонных балок в статье [7], а для внецентренно сжатых стержневых элементов – в публикации [8]. В настоящее время требования по использованию нелинейных алгоритмов и рекомендации по их применению для расчетов несущей способности железобетонных изгибаемых и внецентренно сжатых стержневых конструкций включены в действующий нормативный документ СП 63.133.2012 «Железобетонные конструкции».

Общая номенклатура применяемых в строительстве железобетонных конструкций требует совершенствования известных алгоритмов деформационного расчета, которые можно применять для широкого спектра рассматриваемых практических задач. В настоящее время практически нет апробированных алгоритмов деформационного расчета составных железобетонных стержневых конструкций, которые часто используются в строительстве для проектирования ремонтных работ и усиления изношенных несущих элементов [9-12].

В настоящем исследовании предлагается и апробируется методика деформационного расчета несущей способности изгибаемых составных элементов, выполненных из двух соединенных между собой железобетонных стержней. Предполагается, что один из составляющих конструкцию стержней является сборным, а второй стержень выполняется в монолитном варианте. При этом возможна несовместность сопротивления действующим нагрузкам составляющих элементов составной конструкции. В расчетах учитываются нелинейные диаграммы деформирования бетона и арматуры сборной и монолитной частей. Предлагаемый расчетный алгоритм, построенный с использованием гипотезы плоских сечений, учитывает поэтапность изменения напряженно-деформированного состояния при объединении элементов составной конструкции.