Експериментально-чисельне дослідження повномасштабних залізобетонних балок із 3D-друкованою незнімною опалубкою - Резнік, Петро; Володимиров, Антон; Алатаєв, Джамалдій; Максименко, Владислав (Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво, 2025)
У статті наведено оцінку ефективності коробчастої незнімної опалубки, виготовленої за технологією 3D-друку бетону, для повномасштабних залізобетонних балок шляхом її експериментально-теоретичного аналізу. В роботі встановлено вплив 3D-друкованої оболонки на жорсткість, тріщиностійкість і граничну несучу здатність при чотириточковому згині, а також виконано чисельну верифікацію результатів та оцінку за енергетичним критерієм. Проведено повномасштабне випробування 8 балок однакової геометрії (L=3220 мм, b=200 мм, h=320 мм) із бетонним ядром класу C20/25 та 3D-друкованою оболонкою, матеріальні характеристики якої прийнято за попереднім експериментальним дослідженням і наближено до класу C16/20. Розглянуто зразки з малим поперечним армуванням, без поперечного армування, а також з поперечим армуванням та локальними пошкодженнями оболонки. Візуальні спостереження підтвердили згинно-зсувний механізм руйнування з домінуючою похилою тріщиною в приопорній зоні та відсутність протяжної деламінації оболонки від ядра. Порівняння з нормативними показниками міцності показало близькі розрахункові рівні за згином (MRd 34.2 кНм для RC+3DCP та 32.7 кНм для RC) і суттєву різницю за поперечною силою. Нелінійні моделі з мікроплощинною моделлю бетону відтворили огинаючу експериментальних кривих; гранична сила становила 81.9 кН для варіанта з опалубкою та 77.1 кН без опалубки. Енергетичний аналіз за критерієм Василькова–Шмуклера показав концентрацію щільності потенційної енергії деформації у зонах тріщиноутворення та зменшення сумарної енергії для бетонного ядра з друкованою опалубкою до 49.64% в порівнянні з чисто бетонною конструкцією при однакових зовнішніх діях, що інтерпретується як підвищення жорсткості і ефективніша зсувна робота композитного перерізу. Результати обґрунтовують доцільність застосування 3D-друкованої опалубки та окреслюють кроки до масштабування рішення на повторювані елементи і вузли каркасних систем.