1 листопада 2021 року в рамках співпраці зі стейкхолдерами освітніх програм від академічної спільноти на будівельному факультеті відбулася наукова лекція на тему від доктора технічних наук, професора Уманського державного педагогічного університету ім. Павла Тичини АЗІЗОВА ТАЛЯТА НУРЕДІНОВИЧА.
Правильне визначення зусиль у складних статично невизначених системах (мости, каркаси будівель, перекриття, покриття тощо) є, очевидно, найважливішим та відповідальним завданням проектування, оскільки від цього залежить міцність, стійкість та жорсткість окремих конструкцій, а також будівель та споруд загалом.
Відомо, що на просторову роботу мостів, перекриттів та каркасів будівель істотно впливає крутильна жорсткість їх елементів. У залізобетонних плитно-ребристих системах (мости, ребристі монолітні та збірні перекриття, залізобетонні каркаси будівель) на згинальну та крутильну жорсткості впливають різні тріщини, про що сказано в роботах науковців з багатьох країн. При цьому крутильні та згинальні жорсткості в балках без тріщин і з тріщинами відрізнятимуться. У роботах різних дослідників показано, що перерозподіл локального навантаження залежить практично однаково як від згинальної, так і від крутильної жорсткості окремих елементів. Ця залежність є суттєвою. Отже, визначення згинальної та крутильної жорсткостей є важливим та актуальним завданням.
Незважаючи на це, більшість розрахунків при проектуванні різних споруд, включаючи і відомі потужні всесвітньо відомі програмні комплекси, такі як Ansys, Nastran, Lira, проводиться без урахування зміни крутильної жорсткості стрижневих елементів в результаті утворення нормальних тріщин.
Врахування крутильної жорсткості окремих елементів з нормальними тріщинами можна проводити в програмних комплексах, згаданих вище, при використанні об’ємних кінцевих елементів. Однак при розрахунку, наприклад, каркаса багатоповерхової будівлі, бруківки або перекриття, що складається з багатьох елементів, моделювання кожного стрижневого елемента (колона, балка, плита і т.п.) з об’ємних кінцевих елементів з включенням елементів арматури представляється вельми і дуже трудомістким і практично нездійсненним.
Ігнорування цього важливого питання можна показати на прикладі: експериментально та теоретично доведено суттєвий вплив крутильних жорсткостей на розподіл зусиль у складних системах. Однак у європейських нормах Eurocode 2 (пункт 6.3) сказано: «Якщо в статично невизначеній конструкції кручення виникає лише як результат спільної роботи, а стійкість не залежить від несучої здатності на кручення, то зазвичай немає необхідності враховувати кручення при перевірці граничного стану по несучій здібності та стійкості. У таких випадках необхідно передбачати наведене в розділах 7.3 та 9.2 мінімальне армування у вигляді хомутів та поздовжніх стрижнів для запобігання надмірному тріщиноутворенню».
Як бачимо, навіть у нормативному документі не враховується вплив крутіння на перерозподіл зусиль у статично невизначених конструкціях.
Отже,таке припущення призводить до вельми серйозних помилок, що впливають як на міцність та стійкість, так і на деформативність статично невизначених систем.
На сьогоднішній день існує велика кількість робіт з дослідження згинальної жорсткості залізобетонних елементів з тріщинами та дуже мала кількість досліджень крутильної жорсткості таких елементів. Більшість досліджень щодо кручення в залізобетоні присвячено вивченню міцності таких елементів. Методики визначення жорсткості на кручення, що нині існують, стосуються в основному залізобетонних елементів з просторовими (спіральними) тріщинами при дії вигину з крученням, хоча експериментальними дослідженнями встановлено значний вплив нормальних тріщин на крутильну жорсткість залізобетонних елементів.
Роботи, присвячені дослідженню крутильної жорсткості залізобетонних елементів із нормальними тріщинами, мають наближений та приватний характер. Дослідження багатьох авторів показують: нормальні тріщини істотно впливають на жорсткість залізобетонних елементів, яка в свою чергу робить також істотний вплив на розподіл зусилля у складних статично невизначених системах.
Отже, розробка практичних методів визначення крутильних жорсткостей залізобетонних елементів з нормальними тріщинами, є актуальною.
