Введение. Строительство современных зданий и сооружений все чаще сопряжено с применением расчетов конструкций при воздействии сложного сопротивления в виде изгиба с кручением. [1–5]. Данный вид напряженно-деформированного состояния встречается при проектировании конструкций железобетонных высотных зданий, воспринимающих ассиметричные нагрузки, зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях.Актуальность проводимых экспериментальных и теоретических исследований конструкций заключается в возможности совершенствования существующих расчетных методик и проверке новых разрабатываемых моделей при данном виде сложного сопротивления [6–11]. За все время исследований проведено сравнительно малое количество экспериментальных и теоретических исследований конструкций при изгибе с кручением [12–20], особенно на деформируемом основании.Стоит отметить, что существующие экспериментальные исследования сопротивления железобетонных конструкций учитывают малое число опытных параметров. При этом главными из них, требующими углубленного изучения, являются длина и раскрытие трещин при изменении величины нагрузки. Дополнительно необходимо учитывать эффект нарушения сплошности бетона в областях рабочей арматуры, примыкающих к трещинам. Поэтому получение достоверных экспериментальных данных о состоянии железобетонных конструкций при кручении с изгибом является важным и актуальным фактором развития современной теории железобетона, который позволит уточнить параметры обобщенной трещинообразующей нагрузки, ширины раскрытия трещин, расстояний между трещинами и координаты их образования.Методика проведения исследований. Экспериментальные исследования были проведены с целью проверки разрабатываемой расчетной модели и определения ключевых характеристик сопротивления железобетонных конструкций при кручении с изгибом на деформируемом основании. Для выполнения опытных исследований определены следующие основные задачи:1) разработка программы экспериментальных исследований железобетонных конструкций на деформируемом основании;2) экспериментальная проверка разрабатываемой расчетной методики по оценке сопротивления при кручении с изгибом;3) определение зависимостей главных экспериментальных параметров, таких как: нагрузка при образовании трещин  и в момент разрушения ; прогибы и углы поворота; ширина раскрытия трещин на уровне оси продольной, поперечной растянутой арматуры.Испытания проведены для восьми серий железобетонных балок сечением 98×200 мм и длиной 1200 мм. Конструкции 1–6 серий испытывались на деформируемых грунтовых основаниях с различным сочетанием заполнителей (песок, щебень, а также проседающий участок грунта) и оснований, 7–8 серии являются составными, с использованием различных классов бетона для сжатой и растянутой зон. Основные параметры экспериментальных балок 1 и 2 группы испытаний представлены в таблице 1 (шифр обычных железобетонных конструкций для аспиранта Козарез А.В.) и таблице 2 (шифр обычных и составных железобетонных конструкций для аспиранта Протченко М.В.). При бетонировании экспериментальных конструкций были изготовлены дополнительные образцы в соответствии сГОСТ 10180–2012 для определения прочностных свойств бетона на 28-е и 56-е сутки.При проведении испытаний реализованы две схемы нагружений, а также три варианта деформируемого основания, которое состоит из шести независимых отсеков на песчаной подушке с возможностью использования различных заполнителей, а также пустот основания. Предлагаемые схемы нагружения, локализация деформируемого основания, а также отеков с пустотами представлены на рисунке 1 и 2. Поперечное и продольное армирование выполнено из гладкой арматурной стали класса А240С диаметром 6 мм. Также были проведены испытания составных конструкций.Специально сконструированный стенд «КРАБ» выполнен в виде лотка с размерами 1,3×0,56×0,5 м (ДхШхВ) и используется для испытаний железобетонных конструкций длиной до 1,2 м. Лоток собран из деревянных досок толщиной 3 см, которые объединены внутри контура деревянными брусками сечением 4х4 см. Днище отсутствует. Лоток поделен на шесть отсеков: первый и шестой отсек имеют размеры в плане 0,5×0,235 м, а со второго по пятый отсек – 0,5×0,17 м. По двум сторонам стенда, на каждой из сторон, предусмотрено четыре отверстия диаметром 10 см, предназначенные для образования просадки грунтового основания. Каждое отверстие закрыто фанерой размерами 0,33×0,11 м. Во второй и пятый отсек на глубину 30 см был погружен щебень с фракцией 10–20 мм в полиэтиленовых мешках. Толщина слоя составляла20 см. Для второй группы испытаний во втором и пятом отсеке удалены ребра, а жесткость отсека достигается путем использования только щебеночных заполнителей в полиэтиленовых либо холщевых мешках. Жесткость стенда также достигается продольными горизонтальными брусками размером 10×10 см.  Таблица 1Серии, объем и характеристики экспериментальных конструкций аспиранта Козарез А.В.№серииШифрконструкцииh, ммb, ммl, ммСхема испытаний(рис.1)Плечо приложения нагрузки, ммАрматура растянутой и сжатой зоны, диаметр – мм, классКлассбетона IС1-Б12009812001250Ø6A240CВ25С1-Б22009812001250Ø6A240CВ25IIС2-Б12009812002250Ø6A240CВ25С2-Б22009812002250Ø6A240CВ25IIIС3-Б12009812003250Ø6A240CВ25С3-Б22009812003250Ø6A240CВ25IVС4-Б12009812004250Ø6A240CВ25С4-Б22009812004250Ø6A240CВ25VС5-Б12009812005250Ø6A240CВ25С5-Б22009812005250Ø6A240CВ25VIС6-Б12009812006250Ø6A240CВ25С6-Б22009812006250Ø6A240CВ25 Стенд «КРАБ» погружался в установку в виде металлического лотка и силовой рамы из двутавровой балки и стоек. Лоток выполнен в виде стального короба размером 2,0×2,0 м, а также имеет усиление из швеллеров. Для стоек стенда использовался прокатный двутавр №27, привариваемый к лотку. Внутренняя полость лотка была заполнена кварцевым песком средней крупности с влажностью 0,04…0,06 о. е. Конечная плотность замерялась иглой-плотномером в 20 точках составила 1,80–1,85 т/м3. Мощность слоя песка – 1,95 м. Песок уплотнялся послойно каждые 10 см, начиная от днища лотка, по два этапа в пять ступеней.  Таблица 2Серии, объем и характеристики экспериментальных конструкций аспиранта Протченко М.В.№серииШифрконструкцииh, ммb, ммl, ммСхемаиспытаний(рис.1)Плечоприложения нагрузки, ммАрматурарастянутойи сжатой зоны,диаметр – мм, классКлассбетонарастянутой зонысжатой зоныIС1-Б1,а2009812001250Ø6A240CВ25С1-Б2,б2009812001250Ø6A240CВ25IIС2-Б1,а2009812002250Ø6A240CВ25С2-Б2,б2009812002250Ø6A240CВ25IIIС3-Б1,а2009812003250Ø6A240CВ25С3-Б2,б2009812003250Ø6A240CВ25IVС4-Б1,а2009812004250Ø6A240CВ25С4-Б2,б2009812004250Ø6A240CВ25VС5-Б1,а2009812005250Ø6A240CВ25С5-Б2,б2009812005250Ø6A240CВ25VIС6-Б1,а2009812006250Ø6A240CВ25С6-Б2,б2009812006250Ø6A240CВ25VIIС7-БС12009812001250Ø6A240CВ20В30С7-БС22009812001250Ø6A240CВ20В30С7-БС32009812001250Ø6A240CВ20В30VIIIС8-БС12009812002250Ø6A240CВ20В30С8-БС22009812002250Ø6A240CВ20В30С8-БС32009812002250Ø6A240CВ20В30       Рис. 1. Схема проведения испытаний  Для выбора схемы уплотнения грунтового основания в стенде «КРАБ», было проанализированы три различных варианта: уплотнение каждого отсека отдельно; попарное уплотнение отсеков (1 и 2, 3 и 4, 5 и 6), а также попарное уплотнение отсеков с одним видом заполнителя (1 и 3, 2 и 4, 5 и 6). Согласно построенным графикам, «нагрузка-осадка», наиболее эффективной оказалась третья схема уплотнения, которая и была принята для проведения испытаний, как наиболее рациональная.  Рис. 2. Схема испытательной установки: а) вид сверху и разрез 1-1; b) модель для осадки; с) стык отсеков; d) напряжения в стыке отсеков  На предварительно просеянный, уплотненный и выровненный контактный слой песка мембраной вниз укладывались месдозы. После укладки месдоз на глубину не более 15 мм, зона равномерно обсыпалась песком, а новый слой основания уплотнялся и выравнивался. Мембрана прогибалась при воздействии нагрузки, что вызывало растяжение тензорезистора и изменение его внутреннего сопротивления. Показания месдоз регистрировали через коммутатор.Перед испытанием месдозы градуировались в экспериментальной установке под жестким штампом. Эксперименты выявили пропорциональную зависимость между давлением грунта и показанием месдоз на приборе ИДЦ-1. Для уплотнения песка в отсеках «КРАБа» использовался 5-тонный гидродомкрат в комплекте с автономной насосной станцией высокого давления НСР-400М. Градуировка осуществлялась на на стационарном гидропрессе П-125 мощностью 1250 кН. Прогибомеры марки ПАУ-6, устанавливаемые в середине конструкции, а также в точках приложения нагрузок, представлены на рис. 3. (П1-П6). Объемная модель испытательного стенда с закрепленным образцом представлена на рис. 4. Конструкция стенда позволила получить доступ к растянутой зоне бетона для детального изучения картины образования, развития и раскрытия трещин.Результаты исследований. Перед испытанием осуществлялся осмотр конструкций на предмет естественных дефектов (сколов, начальных трещин и др.). Деформирование проводилось до разрушения с целью получения наибольшего числа экспериментальных данных. На каждом этапе нагружения конструкции осматривались на предмет образования и развития трещин. Фиксация трещин осуществлялась графически на специализированных планшетах. Измерение ширины раскрытия трещин производилось на уровне рабочей арматуры, а также на удалении двух с половиной диаметров от ее оси ввиду деформационного эффекта в виде эллипсоида трещины.Линейные деформации испытуемых конструкций фиксируются при помощи электортензорезисторов базой 50 мм, которые устанавливаются в фибровых волокнах или сжатой зоне бетона под концом опасной пространственной трещины. По результатам испытания получены зависимости относительных деформаций по показаниям электортензорезисторов, углов поворота и прогибов конструкции от прикладываемой нагрузки (рис. 5). Значения прогибов и углов поворота были определены на каждом этапе нагружения конструкций. Рис. 5. График зависимости «нагрузка-деформации» по показаниям розетки электротензорезисторовдля балки 1 серии ii (A) и iv (B), а также зависимости прогибов и углов поворота от деформации для балки 1 серии II (С, D) и IV (E, F) соответственно  Появление и развитие трещин в растянутой зоне фиксируется микроскопом МПБ-3 с 30-ти кратным увеличением, ценой деления 0.05 мм и точностью до 0.025 мм. Картины образования и развития трещин при проведении испытаний железобетонных конструкций на деформируемом основании при кручении с изгибом приведены на рис. 6 и 7.   Рис. 6. Раскрытие трещин в экспериментальной железобетонной конструкции С2-Б1 Рис. 7. Раскрытие трещин в экспериментальной железобетонной конструкции С4-Б1*Без скобок приведены значения ширины раскрытия трещин, замеренные вдоль оси рабочей арматуры,в скобках – то же, на удалении двух с половиной диаметров от оси рабочей арматуры  Информация о максимальной ширине раскрытия трещин дополнительно фиксировалась в специализированном журнале испытаний. Значения максимальной ширины раскрытия на боковой стороне конструкции и минимального расстояния между трещинами сведены в таблицу 3.   Таблица 3Экспериментальные значения ширины раскрытия трещин и расстояния между трещинами№се-рииШифрконструкцииРu, кНСтупень нагруженияPi / PmaxШирина раскрытия трещин на боковой стороне А, ммШирина раскрытия трещин на боковой стороне В, ммРасстояние между Трещинами  , ммacrc-sacrc,maxacrc-sacrc,maxСторона АСторона ВIС1-Б17,350,55 1,22,50,50,82351900,702,53,91,21,50,85 4,06,51,82,11,0 4,58,53,03,5С1-Б27,350,41,01,61,01,63603700,6 1,52,01,52,00,81,92,51,92,51,0 2,62,93,33,9IIС2-Б122,050,42,32,91,01,8701300,6 3,13,12,52,90,8 4,74,73,13,51,0 5,25,24,04,9С2-Б222,050,41,22,31,62,3861350,63,33,93,53.90,84,35,24,25,31,05,16,05,05,8IIIС3-Б18,580,55––0,30,82603500,700,10,30,61,50,850,20,41,02,11,00,20,51,22,5С3-Б28,580,551,22,50,50,83204650,702,53,91,21,50,854,06,51,82,11,04,58,53,03,5IVС4-Б17,350,25––0.20.74552000,5–-0.91.50,750.40.71.22.01,0 0.60.91.52.5С4-Б27,350,25––––1701600,50,20,5––0,750,30,80,10,31,00,51,10,30,6VС5-Б19,80,7 0,91,20,20,3140900,8 1,31,80,40,70,852,52,90,61,21,03,03,70,81,6С5-Б29,80,7––0,50,9110800,80,30,90,91,50,850,71,11,41,91,00,81,72,02,5VIС6-Б112,250,3––0,71,260500,50,10,21,11,70,70,30,41,82,20,90,30,72,22,7С6-Б212,250,30,91,5––1001300,51,62,10,20,40,72,12,80,51,40,92,93,30,91,7    Выводы. 1. Сформулированы цель и задачи проводимых исследований. Определены число испытуемых конструкций, схемы испытаний. Испытательный стенд используется для получения данных трещинообразующей нагрузки, координат образования трещин, прогибов и углов поворота, ширины раскрытия трещин и расстояний между ними, а также главных деформаций при изменении точек приложения нагрузки, величины изгибающего и крутящего моментов для сложного сопротивления в виде изгиба с кручением на деформируемом основании2. Разработанная методика испытаний конструкций позволяет проверить расчетную модель и данные о напряженно-деформированном состоянии опытных образцов под действием изгиба с кручением на сложном деформируемом грунтовом основании. При этом технология включает отдельные области для песчаных и щебеночных грунтов и их границы между отдельными областями с месдозами, а также специальный способ для определения просадки.3. Разработаны технология и алгоритм проведения испытаний, Описан порядок сборки испытательного стенда «КРАБ», схема уплотнения отсеков для слоев основания с помощью домкрата с манометром на 250 кг/см2 с приведением к расчетному давлению 400 кг/см2 для каждого отсека.4. В соответствии с программой экспериментальных исследований определены достоверные данные о напряженно-деформированном состоянии железобетонной конструкции на деформируемом основании, по показаниям розеток электротензорезисторов получены графики зависимости деформаций от нагрузки, определены ширина раскрытия трещин, расстояние между трещинами, прогибы и углы поворота. 5. По результатам испытаний определены соотношения между опытными величинами и проведен анализ. Наименьшие значения прогибов железобетонной конструкции резонно получено при использовании первой схемы испытаний с шестью песчаными отсеками. Наибольшие прогибы и углы поворота конструкции наблюдаются при использовании четвертой схемы испытаний. По сравнению с первой серией величины прогиба отличаются более чем в 2–2,1 раза в отсеках с песчаным и щебеночным основанием и в 2,5–3 раза для 3 и 4 отсеков с просадкой грунта в сравнении с аналогичными песчаными отсеками. Для 4 схемы испытаний наибольший изгибающий момент находится в центре железобетонной конструкции, поэтому характер полученных результатов хорошо описывается теорией. При этом величина углов поворота отличается не так незначительно: порядка 1,8–2 раз в зависимости от замеряемой точки. Также 4 схема испытаний имеет наименьшую ширину раскрытия трещин.Отношения прогибов конструкции составляет 1,1–6 раз (отношение серии 2 к серии 1), 1,2–1,3 раза (серия 3 к серии 1), 2–2,5 раза (серия 4 к серии 1), 1,4–4 раза (серия 5 к серии 1), 1,2–2,4 раза (серия 6 к серии 1). 6. Наибольшие разрушающие нагрузки имеют 2, 5 и 6 схема испытаний за счет обеспечения минимального изгибающего и крутящего моментов. В случае, когда отсеки с просадкой грунта остаются ненагруженными, разрушение происходит при наименьшем усилии, за счет большей величины реакции грунтов основания в точках приложения внешних моментов. Прогиб конструкции в точках приложения сил на грунтовое основание выше по сравнению с просадкой основания 1,5-1,8 раза, а угол поворота в 1,4-1,6 раза.Отношения углов поворота конструкции составляет 1,2–5,6 раз (отношение серии 2 к серии 1), 1,5–1,8 раза (серия 3 к серии 1), 1,3–2,7 раза (серия 4 к серии 1), 1,5–3,3 раза (серия 5 к серии 1), 1,1–2,8 раза (серия 6 к серии 1). 7. Ширина раскрытия трещин при нагружении пустотных отсеков основания выше в 1,2–1,8 раза чем при нагружении песчаных отсеков. При этом наибольшие значения ширины раскрытия трещин наблюдаются для 1, 2 и третьей схемы испытаний 6–8,5 мм. Значения ширины раскрытия трещин на расстоянии двух с половиной диаметров отличается от 1,2 до 2 раз в зависимости от серии конструкций.