Применимость нормативного подхода снижения модуля упругости при непродолжительных воздействиях для высокопрочных бетонов

Введение. Согласно СП 63.13330.2018, при расчете по второй группе предельных состояний на кратковременные нагрузки модуль упругости бетона принимается с понижающим коэффициентом 0,85. Данный коэффициент исторически учитывал неупругие деформации и кратковременную ползучесть. Однако его обоснованность для современных высокопрочных и модифицированных бетонов, а также сталежелезобетонных конструкций экспериментально не подтверждена.

Цель. Экспериментально-теоретическая оценка применимости коэффициента 0,85 к начальному модулю упругости высокопрочных модифицированных бетонов при кратковременных воздействиях на предварительно загруженные конструкции.

Материалы и методы. Испытано более 100 образцов из самоуплотняющегося бетона класса В90–В100 с модулем упругости 55 ГПа: призмы, цилиндры, сталежелезобетонные призмы с листовым армированием и керны из обжатых колонн. Реализованы сценарии: стандартные испытания, увеличенные выдержки, повышенные уровни напряжений (до 80 %), длительное предварительное обжатие (более 3 месяцев) с догружением, а также испытания кернов, отобранных из ранее нагруженных конструкций. Модуль упругости определялся по ГОСТ и по специально разработанной методике (между ступенями нагружения).

Результаты. Деформирование исследуемого бетона – практически линейное до разрушения, с минимальными микротрещинами и ползучестью. Максимальное снижение модуля упругости по всем сценариям не превысило 10 %, для эталонных призм – не более 7 %, что ниже нормативных 15 %. Подтверждена применимость выводов для сталежелезобетона и возможность оценки модуля упругости по кернам.

Выводы. Для высокопрочных модифицированных бетонов обосновано применение понижающего коэффициента 0,9 вместо 0,85 при кратковременных нагрузках, что позволяет снизить расчетные горизонтальные перемещения высотных зданий на 5–10 %.

1. Берг О.Я., Щербаков Е.Н., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. М.: Издательство литературы по строительству. 1971. 208 с.

2. Travush V.I. et al. The stiffness of steel-plate composite structures for short-term loads. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2024, vol. 20, no. 4, pp. 105–118. doi: 10.22337/2587-9618-2024-20-4-105-118

3. Taube C., Flohr A., Morgenthal G. Experimental investigations on the influence of the short-term load history on the creep behaviour of normal concrete. Construction and Building Materials, 2025, no. 473(1), Article 121073.

4. Mustafa E. Mithaiwala, Prof. Amol A. Patil, Dr. Navnath V. Khadake. A Review on Effect of Different Set of Stiffness Modifiers Varying Through Height of Structure on Analysis of Multi-Story R.C.C. Structure. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 2020.

5. Гвоздев А.А., Дмитриев С.А., Немировский Я.М. О расчете перемещений (прогибов) железобетонных конструкций по проекту новых норм (СНиП II-В.I-62) // Бетон и железобетон. 1962. № 6. С. 245–250.

6. Гвоздев А.А., Дмитриев С.А., Гуща Ю.П., Залесов А.С., Мулин Н.М., Чистяков Е.А. Новое в проектировании бетонных и железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1978. 208 с.

7. Залесов А.С., Кодыш Э.Н., Лемыш Л.Л., Никитин И. К. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям. Москва: Стройиздат, 1988. 320 с.

8. Иванов А. Развитие теории и прикладных методов оценки силового сопротивления монолитных гражданских зданий с учетом нелинейности деформирования: дис. д-ра тех. наук: 05.23.01 / Иванов Акрам. М., 2008. 361 с.

9. Каприелов С.С., Арленинов П.Д., Шейнфельд А.В., Калмакова П.С. Влияние относительной влажности воздуха на коэффициент ползучести высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. 2025. № 10. С. 25–35. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-840-10-25-35

10. Arleninov P. Short-term and long-term testing of beams made of high-strength concrete with different types of reinforcement; 2025; Construction of Unique Buildings and Structures; 120 Article No 12006. doi: 10.4123/CUBS.120.6

11. Мартиросян А.С., Травуш В.И., Кашеварова Г.Г. Исследование влияния геометрии жесткой арматуры на распределение нагрузки в элементах сталежелезобетонной конструкции // Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика. 2017. № 1. С. 147–158. DOI: 10.15593/2409-5125/2017.01.13

12. Травуш В.И., Каприелов С.С., Конин Д.В., Крылов А.С., Чилин И.А. Экспериментальные исследования сталежелезобетонных конструкций, работающих на изгиб // Строительство и реконструкция. 2017;(4):63–71.

13. Тамразян А.Г., Арутюнян С.Н. К оценке надежности сталежелезобетонных плит перекрытий с профилированными настилами // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 6(53). С. 52–57.

14. Varma A.H., Malushte S.R., Sener K.C., Lai Z. Steel-Plate Composite (SC) Walls for Safety Related Nuclear Facilities: Design for In-Plane Force and Out-of-Plane Moments. Nuclear Engineering and Design, 2014, vol. 269, pp. 240–249.

15. Travush V.I. et al. Static bearing capacity of steel-plate composite walls. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2023, vol. 19, no. 4, pp. 166–181. doi: 10.22337/2587-9618- 2023-19-4-166-181

16. Травуш В.И., Конин Д.В., Крылов А.С., Арленинов П.Д. [и др.]. Прочность и деформативность изгибаемых сталежелезобетонных элементов с листовым армированием с учетом трещин // Строительство и реконструкция. 2025. № 5(121). С. 42–56. DOI 10.33979/2073-7416-2025-121-5-42-56

17. Травуш В.И., Арленинов П.Д., Десяткин М.А. [и др.] Исследование ползучести сталежелезобетонных образцов // Строительство и реконструкция. 2024. № 1(111). С. 49–63. DOI 10.33979/2073-7416-2024-111-1-49-63. EDN AETEPS.

18. Kaprielov S.S. Control of Heavy Concrete Characteristics Affecting Structural Stiffness / S.S. Kaprielov, A.V. Sheinfeld, N.M. Selyutin. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022, vol. 18, no. 1, pp. 24–39. DOI 10.22337/2587-9618-2022-18-1-24-39. EDN DWQTHT.

19. Kolchunov V., Fedorov S. Serviceability limit state parameters for high strength concrete structures. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2024, vol. 20, no. 3, pp. 145–158. DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-3-145-158/

20. Крылов С.Б., Арленинов П.Д., Калмакова П.С. Сравнение методов испытаний на модуль упругости бетона по российским и зарубежным нормативным документам // Строительные материалы. 2022. № 9. С. 4–9. DOI 10.31659/0585-430X-2022-806-9-4-9. EDN KOHZOS.