Ефективність використання фібробетону в колонах із зовнішнім кутиковим армуванням
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2026.66.4404Ключові слова:
кутикове армування, несуча здатність, колона, фібробетон, сталебетонАнотація
Колони квадратного поперечного перерізу із зовнішнім кутиковим армуванням мають низку переваг порівняно з традиційними залізобетонними. Застосування таких конструкцій замість залізобетонних є економічно вигідним. Економічний ефект досягається завдяки раціональному поєднанню зовнішнього кутикового армування та бетонного ядра. При прикладенні навантаження до бетону та зовнішніх кутиків одночасно, останні перешкоджають розвитку поперечних деформацій у бетонному ядрі. Таким чином, створюється ефект обойми, що призводить до того, що бетон працює в умовах об'ємного напруженого стану, в якому він має властивість підвищувати свою міцність. У свою чергу, бетонне ядро перешкоджає втраті локальної стійкості кутиками зовнішнього армування. Одним із способів збільшення економічної ефективності колон із зовнішнім кутиковим армуванням є використання дисперсно армованих бетонів. Для визначення економічної ефективності використання дисперсно-армованих бетонів в колонах із зовнішнім кутиковим армуванням в першу чергу розрахуємо колону зі звичайним бетоном. Розглянемо колону з розмірами поперечного перерізу бетонного ядра 25 х 25 см, довжиною 4.8 м, кутиками 50х505х5 мм, скріпленими хомутами діаметром 8 мм з кроком 200 мм. На наступному етапі порівняємо колони з однаковою несучою здатністю при використанні звичайного бетону, бетону зі сталевою фіброю та бетону з базальтовою фіброю з різною товщиною кутиків. Для всіх колон використовуємо наступний склад бетону, який відповідає класу С20/25.
Проаналізувавши теоретичні розрахунки можна зробити наступні висновки: сталефібробетонні колони доцільніше використовувати, якщо пріоритетом є мінімальна маса конструкції, а базальтофібробетонні - якщо важливішим є економічність при збереженні достатньої несучої здатності. У обох випадках найбільш збалансованим рішенням є використання кутика товщиною 5 мм.
Посилання
1. Petrov A.M. Stress-strain state of bar columns under axial and eccentric compression: author's abstract of the dissertation of the candidate of technical sciences: 05.23.01. Kharkiv, 2008. - 19 p.
2. Gasyi, G. M., & Gasyi, O. V. Laboratory testing of combined elongated structural elements for mine support structures. Modern Technologies, Materials, and Structures in Construction. 2021. No. 1. pp. 20–27. DOI: https://doi.org/10.31649/2311-1429-2021-1-20-27 DOI: https://doi.org/10.31649/2311-1429-2021-1-20-27
3. Yermak E.M. On the rational design of steel columns carrying loads from bridge cranes. Collection of scientific works. 2001. Issue 48. P.37-41.
4. Khalifa E. S., Al-Tersawy S. H. Experimental and analytical behavior of strengthened RC columns with steel angles and strips. International Journal of Advanced Structural Engineering. 2014. Vol. 6(1). – P. 1–14. https://doi.org/10.1007/s40091-014-0061-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s40091-014-0061-6
5. Artemenko, S. E. Polymer Composite Materials Made from Carbon, Basalt, and Glass Fibers. Structure and Properties, Fiber Chemistry. 2003. 35(3). P. 226-229. https://doi.org/10.1023/A:1026170209171 DOI: https://doi.org/10.1023/A:1026170209171
6. Bhikshma, V. Study on mechanical properties of recycled aggregate concrete containing steel fibers. Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing). 2012. – 13 (2). P. 155-164.
7. Brandt, A. M. Cement – Based Composites. Materials, Mechanical Properties and Performance. 2009. P. 544.
8. Zhao, L., Chen, G., & Huang, C. Experimental investigation on the flexural behavior of concrete reinforced by various types of steel fibers. Frontiers in Materials. 2023, 10, 1301647. https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1301647 DOI: https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1301647
9. Bidenko I. O. Mechanical characteristics of steel fiber concrete reinforced with fiber of NE1050 type under short-term compression. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series «Architecture and Construction. 2023. No. 24. P. 65–73. https://doi.org/10.31734/architecture2023.24.065 DOI: https://doi.org/10.31734/architecture2023.24.065
10. Vygnanets, M. M.. Properties of fiber-reinforced concrete under short-term and long-term loading. Visnyk Odeskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury. 2019, 77, 46–57. https://doi.org/10.31650/2415-377X-2019-77-46-57 DOI: https://doi.org/10.31650/2415-377X-2019-77-46-57
11. Surianinov M. G., Neutov S. P., Korneeva I. B., Velichko D. V. Load-bearing capacity of steel-fiber-reinforced concrete with different types of fibers. Scientific Bulletin of the Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas. 2020. No. 2(49). P. 18–24. https://doi.org/10.31471/1993-9965-2020-2(49)-18-24 DOI: https://doi.org/10.31471/1993-9965-2020-2(49)-18-24
12. Vatulia G., Berestianskaya S., Opanasenko E., Berestianskaya A. (2017). Substantiation of concrete core rational parameters for bending composite structures. MATEC Web of Conferences. 107. 00044 2017. https://doi.org/10.1051/matecconf/201710700044 DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201710700044
13. Ziatyuk, Y. Y., & Polishchuk, O. M. Study of the behavior of fiber-reinforced concrete using various reinforcing fibers. Modern Technologies and Calculation Methods in Construction. 2025. No. 23. P. 105–113. https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-13(23)-10 DOI: https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-13(23)-10
14. Svitlana Berestianskaya, Evgeniy Galagurya, Olena Opanasenko, Anastasiia Berestianskaya, Ihor Bychenok. Experimental Studies of Fiber-Reinforced Concrete Prisms Exposed to High Temperatures. Key Engineering Materials. 864, P 3-8. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.864.3 DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.864.3
15. Y. O. Krus. Transformation of Concrete Strain Diagrams under Homogeneous and Heterogeneous Stress Conditions. Strength of Materials and Theory of Structures. 2021. No. 107. pp. 211–235. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2021.107.211-235 DOI: https://doi.org/10.32347/2410-2547.2021.107.211-235
16. Romashko, V. M. General Principles of the Mechanics of Deformation of Reinforced Concrete Elements and Structures. Proceedings of the Ukrainian State University of Railway Transport. 2020. No. 191. https://doi.org/10.18664/1994-7852.191.2020.217288 DOI: https://doi.org/10.18664/1994-7852.191.2020.217288
17. Kuznetsova I. O., Dovzhenko O. O., Pogribny V. V., Pants V. P. Strength of fiber-reinforced concrete (concrete) under localized compression based on plasticity theory and experimental studies. Collection of Scientific Papers. Industrial Engineering, Construction. 2022. Vol. 2, No. 59. https://doi.org/10.26906/znp.2022.59.3102 DOI: https://doi.org/10.26906/znp.2022.59.3102
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Svitlana Berestianskaya, Evgeniy Galagurya, Anatoliy Petrov
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
