Інваріантність зчеплення арматури з бетоном на основі енергетичного підходу - Грищенко, Олександр; Кочкарьов, Дмитро (Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво, 2025)
У роботі розглянуто проблему аналітичного опису зчеплення арматури з бетоном при висмикуванні, яка є визначальною при оцінюванні піддатливості петлевих стиків і стикових з’єднань збірних залізобетонних конструкцій. Показано, що в таких з’єднаннях передача зусиль між елементами відбувається переважно за рахунок роботи зчеплення, що зумовлює високу чутливість розрахункових параметрів до прийнятого закону взаємодії «арматура–бетон». Аналіз існуючих експериментальних, напівемпіричних і нормативних моделей зчеплення свідчить про їх обмежену здатність описувати вплив нормальних напружень в арматурі та стадію насичення зчеплення, яка супроводжується зміною форми епюри дотичних напружень уздовж довжини анкерування. У статті запропоновано універсальну аналітичну модель зчеплення, яка базується на поєднанні локальної лінійної залежності між дотичними та нормальними напруженнями на початковій стадії роботи і горизонтальної пластичної ділянки, що відповідає пластичній стадії роботи (розвиненого механічного зачеплення). Ключовим елементом моделі є введення енергетичного інваріанта зчеплення, який ототожнюється з питомою енергією пружної деформації арматури та не залежить від довжини анкерування. Для визначення точки переходу від пружної до пластичної стадії сформульовано принцип еквівалентності інтенсивностей енергетичних інваріантів, який дозволяє інтерпретувати початок пластичної течії як стан максимальної енергетичної ефективності пружної епюри. На цій основі отримано аналітичну умову, що пов’язує граничні дотичні напруження зчеплення з рівнем адгезії та залишковим ресурсом міцності. Запропонований підхід забезпечує побудову фізично обґрунтованих діаграм типу «дотичні напруження – зміщення», придатних для використання в чисельних методах розрахунку піддатливості стиків і дозволяє усунути заниження несучої здатності коротких анкерів, характерне для традиційних моделей. В роботі показано приклади побудови діаграм «дотичні напруження – зміщення» для трьох зразків із різною довжиною арматурних стержнів.
Keywords: діаграми зсуву; моделі зчеплення арматури з бетоном; деформації зсуву; параметри зчеплення; середні дотичні напруження зчеплення