Comprehensive analysis of stability and strength of thin-walled reinforced concrete elements based on energy approaches
ID елемента: 21570
2026/05/01
Цитування
eNUPPIR (). Comprehensive analysis of stability and strength of thin-walled reinforced concrete elements based on energy approaches. https://enuppir.politeh.duckdns.org/item/21570
eNUPPIR. "Comprehensive analysis of stability and strength of thin-walled reinforced concrete elements based on energy approaches." Web. . <https://enuppir.politeh.duckdns.org/item/21570>.
eNUPPIR. "Comprehensive analysis of stability and strength of thin-walled reinforced concrete elements based on energy approaches." Accessed . https://enuppir.politeh.duckdns.org/item/21570.
Скопійовано в буфер обміну
Властивості
Назва
Англійська
Comprehensive analysis of stability and strength of thin-walled reinforced concrete elements based on energy approaches
Українська
Комплексний розрахунок стійкості та міцності тонкостінних залізобетонних елементів на основі енергетичних підходів
Опис
Англійська
This work develops and substantiates a comprehensive engineering method for the analysis of thin-walled reinforced concrete beams with a cross-sectional width of b = 40 mm, which unifies the verification of the stability of the plane form of bending and the evaluation of torsional deformability. The relevance of the research is driven by the need to refine the limit states for elements with a depth-to-width ratio of h/b ≈ 5.5, where classical methods fail to fully account for the interaction between flexural and torsional stiffness in the cracked stage. The methodological basis of the study is the energy invariance hypothesis, allowing the replacement of a real cracked reinforced concrete element with an equivalent elastic model accumulating similar potential strain energy. The paper combines a modified Prandtl-Vlasov algorithm for determining the critical buckling moment with an analytical model of torsional compliance accounting for discrete crack distribution. A key feature of the methodology is the detailed consideration of the dowel action of the longitudinal reinforcement, treated as a beam on an elastic foundation, which provides resistance to the mutual shear displacement of crack faces and significantly influences the effective torsional stiffness, GJeff.
A comparative analysis established that increasing the width to 40 mm leads to an almost twofold increase in the out-of-plane moment of inertia, Iy, and the critical moment, Mcr. It is proven that such a change in geometry shifts the structural behavior from the risk zone of sudden (brittle) buckling, characteristic of narrower beams, to the zone of plastic failure along the normal section, where the stability safety factor exceeds unity. Furthermore, adjusted values of the reduction factor, kred, are proposed, accounting for the decreased sensitivity of the wider cross-section to initial geometric imperfections and concrete creep deformations
A comparative analysis established that increasing the width to 40 mm leads to an almost twofold increase in the out-of-plane moment of inertia, Iy, and the critical moment, Mcr. It is proven that such a change in geometry shifts the structural behavior from the risk zone of sudden (brittle) buckling, characteristic of narrower beams, to the zone of plastic failure along the normal section, where the stability safety factor exceeds unity. Furthermore, adjusted values of the reduction factor, kred, are proposed, accounting for the decreased sensitivity of the wider cross-section to initial geometric imperfections and concrete creep deformations
Українська
У роботі розроблено та обґрунтовано комплексну інженерну методику розрахунку тонкостінних залізобетонних балок із шириною перерізу b=40 мм, яка уніфікує перевірку стійкості плоскої форми згину та оцінку деформативності при крученні. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю уточнення граничних станів для елементів із співвідношенням висоти до ширини h/b≈5.5, де класичні методи не враховують повною мірою взаємодію згинальної та крутильної жорсткостей у стадії з тріщинами. Методологічною основою роботи є гіпотеза енергетичної інваріантності, яка дозволяє замінити реальний залізобетонний елемент із тріщинами еквівалентною пружною моделлю, що накопичує аналогічну потенціальну енергію деформації. У роботі поєднано модифікований алгоритм Прандтля-Власова для визначення критичного моменту стійкості з аналітичною моделлю крутильної податливості, що враховує дискретне розташування тріщин. Ключовою особливістю методики є детальне врахування нагельного ефекту поздовжньої арматури, яка розглядається як балка на пружній основі, що забезпечує опір взаємному зсуву берегів тріщин та суттєво впливає на ефективну крутильну жорсткість GJeff. На основі порівняльного аналізу встановлено, що збільшення ширини до 40 мм призводить до зростання моменту інерції з площини згину Iy та критичного моменту Mcr майже вдвічі. Доведено, що така зміна геометрії переводить роботу конструкції з зони ризику раптової (крихкої) втрати стійкості, характерної для балок з меншою шириною, у зону пластичного руйнування за нормальним перерізом, де коефіцієнт запасу стійкості більше одиниці. Також запропоновано скориговані значення коефіцієнта редукції kred, які враховують зниження чутливості ширшого перерізу до початкових геометричних недосконалостей та деформацій повзучості бетону.
Автор
Англійська
Myroshnichenko, Ivan
Українська
Мирошніченко, Іван
Тематика
Англійська
thin-walled reinforced concrete beam
Англійська
stability of the plane form of bending
Англійська
energy invariant
Англійська
torsional stiffness
Англійська
critical moment
Українська
тонкостінна залізобетонна балка
Українська
стійкість плоскої форми згину
Українська
енергетичний інваріант
Українська
нагельний ефект
Видавництво
Англійська
National University «Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic»
Тип
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Англійська
peer-reviewed article
Українська
рецензована стаття
Формат
application/pdf
Ідентифікатор
https://journals.nupp.edu.ua/znp/article/view/4197
10.26906/znp.2025.65.4197
Джерело
Англійська
Academic journal. Industrial Machine, Building Civil Engineering; Vol. 2 No. 65 (2025): ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering; 109-117
Українська
Збірник наукових праць. Галузеве машинобудування, будівництво; Том 2 № 65 (2025): Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво; 109-117
2518-1106
2409-9074
10.26906/znp.2025.65
Мова
en
Відношення
https://journals.nupp.edu.ua/znp/article/view/4197/3524
Права
Англійська
Copyright (c) 2025 Ivan Myroshnichenko
Англійська
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Інформація про метадані
Створено
2026-5-1 07:20
Остання зміна
2026-5-1 07:20
ID елемента
#21570