Эксперименты показали, что длительное статическое воздействие повышает прочность бетона на 7–10%, а динамическое — на 20–32%. Однако рост устойчивости сопровождается снижением пластичности: материал становится жестче и разрушается при меньших деформациях. Исследователи провели испытания образцов разных классов, имитируя многолетние нагрузки на железобетонные конструкции. На основе данных создана математическая модель, которая поможет проектировать здания с повышенной устойчивостью к аварийным ситуациям, таким как обрушение несущих элементов.
Как нагрузки влияют на поведение бетона
В реальных условиях железобетонные конструкции годами выдерживают статические нагрузки, а при авариях — резкие динамические удары. Ученые из Национального исследовательского Московского государственного строительного университета провели серию тестов, чтобы изучить реакцию материала на комбинированные воздействия. Образцы подвергали 180-дневной статической нагрузке, равной 60% от предельной прочности, после чего тестировали их на динамическое сопротивление.
Результаты экспериментов
Наблюдения выявили, что длительное нагружение уплотняет структуру бетона, перераспределяя внутренние напряжения. Это увеличивает прочность, но снижает способность к деформации. Причина — равномерное распределение сил между компонентами материала и уменьшение локальных напряжений в контактных зонах. Усадка и ползучесть также учитывались в расчетах, что позволило точнее прогнозировать поведение бетона.
Инновационная модель для безопасного строительства
Ученые разработали двухэтапную вязкоупругую модель. Первый этап оценивает деформации при статической нагрузке с учетом старения материала, второй — анализирует реакцию на динамические воздействия. Такая модель помогает предсказать, как конструкции поведут себя при внезапных авариях, минимизируя риск прогрессирующего обрушения. Это особенно важно для зданий с повышенными требованиями к безопасности.
Перспективы применения
«Наша модель открывает новые возможности для проектирования долговечных сооружений», — отметил Сергей Савин, кандидат технических наук из Московского государственного строительного университета. Внедрение разработки позволит создавать здания, устойчивые к экстремальным нагрузкам, а также оптимизировать эксплуатационный ресурс железобетонных конструкций.
