vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2023-4(39)-95-105XDGAUAvestnikcstroy-350Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING CONSTRUCTIONS, BUILDINGS AND STRUCTURESНепараметрическая обработка результатов экспериментальных исследований железобетонных образцов со спиральным армированиемNon-parametric data processing in experimental studies of spirally reinforced concrete samplesТонкихГ. П.TonkikhG. P.

Геннадий Павлович Тонких, д-р техн. наук, профессор кафедры железобетонных конструкций

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Gennadiy P. Tonkikh, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Department of Reinforced Concrete Structures

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

5059144@mail.ruНещадимовВ. А.NeshchadimovV. A.

Виктор Александрович Нещадимов, канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры железобетонных конструкций

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Viktor A. Neshchadimov, Cand. Sci. (Engineering), Senior Lecturer, Department of Reinforced ConcreteStructures

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

expertor@internet.ruАверинИ. А.AverinI. A.

Иван Александрович Аверин, аспирант кафедры железобетонных конструкций

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Ivan A. Averin, Postgraduate Student, Department of Reinforced Concrete Structures

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

averinia@inbox.ruФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian Federation20231712202339495105Copyright © Тонких Г.П., Нещадимов В.А., Аверин И.А., 20232023Тонких Г.П., Нещадимов В.А., Аверин И.А.Tonkikh G.P., Neshchadimov V.A., Averin I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/350Введение

Введение. Анализ экспериментальных данных с использованием статистических методов позволяет выявить закономерности, проверить гипотезы, определить качество экспериментальных данных и сделать выводы на основе объективных данных. Экспериментальные данные после их непараметрической обработки могут также использоваться при численном моделировании в современных вычислительных комплексах.

Целью настоящей работы является изложение методики непараметрической обработки результатов экспериментальных исследований с использованием инструментов сертифицированного на территории Российской Федерации вычислительного комплекса (ВК) SCAD. В предложенной методике использовались экспериментальные данные испытаний образцов из бетона различной прочности со спиральным армированием.

Результаты

Результаты. В результате непараметрической обработки образцов бетона со спиральным армированием по предложенной методике определены эмпирические коэффициенты билинейной диаграммы Прандтля. Данная диаграмма используется в ВК SCAD для задания физической нелинейности работы материала. Предложен метод обработки малого объема результатов экспериментальных исследований, позволяющий использовать имеющиеся данные в численных исследованиях с использованием инструментов ВК SCAD с приемлемым уровнем обеспеченности.

Выводы

Выводы. Полученные в результате непараметрической обработки эмпирические коэффициенты для задания билинейной диаграммы Прандтля позволяют выполнить численное моделирование работы образцов для планирования дальнейших экспериментальных исследований с целью поиска более общих закономерностей, учитывающих другие факторы работы реальных конструктивных элементов несущих систем зданий и сооружений со спиральным армированием, в том числе на высокоинтенсивные динамические воздействия. Проведенные экспериментально-теоретические исследования показали, что применение железобетонных конструкций со спиральным армированием позволит значительно увеличить их деформативность и энергоемкость, что принципиально влияет на характер работы конструкций и несущего остова зданий и сооружений в целом. Эти особенности работы спирально армированных конструкций могут быть в дальнейшем учтены при расчетном обосновании конструктивных решений в ВК SCAD и в других программах, использующих аппроксимацию Паде билинейной диаграммы Прандтля.

Introduction

Introduction. Statistical methods in the analysis of experimental data can be applied to identify patterns and test hypotheses, determine the quality of experimental data and draw conclusions based on objective data. In addition, experimental data after non-parametric processing can be used in numerical modeling using contemporary computing suites.

Aim

Aim. To outline a methodology for non-parametric processing of experimental results using SCAD computing suite tools, certified in the territory of the Russian Federation. In the proposed methodology, experimental test data for spirally reinforced concrete samples of various strengths were used.

Results

Results. As a result of non-parametric processing of spirally reinforced concrete samples, empirical coefficients of the Prandtl bilinear diagram were determined according to the proposed method. This diagram is used in the SCAD computing suite to set the physical nonlinearity of the material behavior. A method for processing a small volume of experimental results is proposed for using the available data in SCAD CS numerical studies with an acceptable level of probability.

Conclusions

Conclusions. The empirical coefficients, obtained in non-parametric processing for setting the Prandtl bilinear diagram, can be used to perform a numerical modeling of the sample bahavior for planning further experimental studies in order to find more general patterns, taking into account other behavioral factors of real structural elements in load-bearing systems of buildings and structures with spiral reinforcement, including high-intensity dynamic effects. According to experimental and theoretical studies, spiral reinforcement can significantly increase the deformability and energy capacity of reinforced concrete structures, which fundamentally affects the behavioral pattern of structures and supporting framework of buildings and structures as a whole. These behavioral features of spirally reinforced structures can be further taken into account for the computational justification of design solutions in the SCAD CS and other software programs using the Padé approximation of the Prandtl bilinear diagram.

спиральное армированиежелезобетонные призмыэнергоемкостьпрочностьдеформативностьбилинейная диаграмма Прандтляаппроксимация Паденепараметрическая обработка испытанийspiral reinforcementreinforced concrete prismsenergy capacitystrengthdeformabilityPrandtl bilinear diagramPadé approximantnon-parametric data processingReferencesКабанцев О.В., Тонких Г.П., Симаков О.А., Аверин И.А., Какуша В.А. Результаты экспериментальных исследований образцов из бетона различной прочности со спиральным армированием. Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2023;(5):24–39.Kabantsev O.V., Tonkikh G.P., Simakov O.A., Averin I.A., Kakusha V.A. Results of experimental studies of concrete samples of different strengths with spiral reinforcement. Seismostoikoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenii = Earthquake engineering. Constructions safety. 2023;(5):24–39. (In Russian).Тонких Г.П., Аверин И.А. Повышение сейсмостойкости зданий за счет спирального армирования изгибаемых железобетонных конструкций. Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2022;(3):31–39. https://doi.org/10.37153/2618-9283-2022-3-31-39Tonkikh G.P., Averin I.A. Increase of seismic resistance of buildings due to spiral reinforcement of bent reinforced concrete structures. Seismostoikoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenii = Earthquake engineering. Constructions safety. 2022;(3):31–39. (In Russian). https://doi.org/10.37153/2618-9283-2022-3-31-39Манаенков И.К. Напряженное состояние изгибаемых железобетонных элементов с учетом деформативности сжатой зоны, усиленной косвенным армированием [автореф. диссертации]. Москва; 2018.Manaenkov I.K. The stress state of bent reinforced concrete elements, taking into account the deformability of the compressed zone reinforced by indirect reinforcement [abstract]. Moscow; 2018. (In Russian).Arun Kumar V.V., Seshadri Sekhar T. Experimental and Theoretical Studies on the Behavior of Spiral Reinforced Concrete Columns. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2017.Arun Kumar V.V., Seshadri Sekhar T. Experimental and Theoretical Studies on the Behavior of Spiral Reinforced Concrete Columns. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2017.Hadi M.N.S., Elbasha N. The effect of helical pitch on the behaviour of helically confined HSC beams. Constr. Build. Mater. 2008;22(5):771–780. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.01.009Hadi M.N.S., Elbasha N. The effect of helical pitch on the behaviour of helically confined HSC beams. Constr. Build. Mater. 2008;22(5):771–780. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.01.009Elbasha N.M., Hadi M.N.S. Effect of helical pitch and tensile reinforcement ratio on the concrete cover spalling off load and ductility of HSC beams. In: Proceedings of the Australian Structural Engineering Conference 2005 (ASEC). Australia: Engineers Australia; 2005, pp. 54–64.Elbasha N.M., Hadi M.N.S. Effect of helical pitch and tensile reinforcement ratio on the concrete cover spalling off load and ductility of HSC beams. In: Proceedings of the Australian Structural Engineering Conference 2005 (ASEC). Australia: Engineers Australia; 2005, pp. 54–64.Mangat M.M., Azari P.S. Influence of steel fibre and stirrup reinforcement on the properties of concrete in compression members. Int. J. Cem. Compos. Light. Concr. 1985;7(3):183–192. https://doi.org/10.1016/0262-5075(85)90006-5Mangat M.M., Azari P.S. Influence of steel fibre and stirrup reinforcement on the properties of concrete in compression members. Int. J. Cem. Compos. Light. Concr. 1985;7(3):183–192. https://doi.org/10.1016/0262-5075(85)90006-5Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. Москва: Высшая школа; 1961.Bezukhov N.I. Fundamentals of the theory of elasticity, plasticity and creep. Moscow: Vysshaya shkola Publ.; 1961. (In Russian).Ильюшин А.А. Пластичность. Часть первая. Упруго-пластические деформации. Москва, Ленинград: Гостехиздат; 1948.Ilyushin A.A. Plasticity. Part one. Elastic-plastic deformations. Moscow, Leningrad: Gostekhizdat Publ.; 1948. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.