The optimization strength theory of RC elements and solution of shear problem

Abstract

Проаналізовано розрахунок залізобетонних конструкцій на дію поперечної сили за нормами проєктування MC 2010. Зазначено, що, незважаючи на наявність декількох типів руйнування за похилим перерізом, які спостерігаються в експериментах, норми MC 2010 враховують лише два типи руйнування: за критичною похилою тріщиною (CIC) та від роздавлювання бетонного підкосу. Показано хибність переконання, що стосується виключно великого впливу сил зчеплення в тріщині на несучу здатність похилого перерізу конструкцій. Наголошено на необхідності розкриття причин складності питання, що розглядається, тобто відсутності інформації, яка повинна входити до моделі. Відсутня інформація – це повна система можливих випадків руйнування, яка запропонована у вигляді класифікації елементів залежно від кількості поздовжньої та поперечної арматури, відповідної поведінки під навантаженням та типів руйнування. Цю класифікацію покладено в основу оптимізаційної теорії міцності залізобетонних елементів (OSTCE) за спільної дії згинальних моментів, поперечних та поздовжніх сил. Запропонована класифікація показує велику різноманітність можливих випадків руйнування залізобетонних елементів та дає змогу вибирати групу елементів з оптимальними практичними характеристиками: мінімальними витратами сталі, пластичним руйнуванням за похилим перерізом та порівняно простими розрахунками. Викладено основи оптимізаційної теорії міцності залізобетонних елементів, її переваги, практичне застосування та зафіксовано добру збіжність із даними результатів різних випробувань.

The shear strength designs recommended by the MC 2010 are analyzed. It is noted that despite the multiformity of shear failure types observed in experiments, the MC 2010 takes into account only two types: on the Critical Inclined Crack (CIC) and on the web concrete crushing. It is shown the nonvalidity of opinion concerning exclusive great importance of interlock forces in the crack for shear bearing capacity. It is emphasized the need to reveal the cause of considered problem complication, i.e. missing information which must be included into model. Such missing information is complete system of possible shear failure types which is offered in the form of the elements classification depending on quantity of longitudinal and shear reinforcement, respective behavior under loading and failure type. This classification was assumed as a basis of the Optimization Strength Theory of Concrete Elements (OSTCE) under joint action of bending moment, shear and axial forces. The offered classification shows the great variety of possible shear failure types and allows to select the elements group with optimal practical features: minimum steel expense, plastic failure on the CIC and comparatively simple design. The fundamentals of OSTCE, its merits, practical application and well agreement with various test data are stated.