.

О КРИТЕРИЯХ ЖИВУЧЕСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОРРОЗИОННО ПОВРЕЖДАЕМЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ В ЗАПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ

Клюева Наталия Витальевна – Доцент кафедры городского
строительства и хозяйства архитектурно-строительного факультета
ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет»,
кандидат технических наук

Андросова Наталия Борисовна – Ассистент кафедры строительных
конструкций и материалов архитектурно-строительного факультета
ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет»


Рассматриваются элементы новой концепции создания и эксплуатации зданий и сооружений. В ее основу положена современная модель защиты объектов недвижимости, базирующаяся на понятиях конструктивной безопасности зданий и сооружений как характеристики неразрушимости в течение расчётного эксплуатационного периода и живучести как характеристики неразрушимости при запредельных внешних воздействиях в течение расчётного эвакуационного промежутка времени. В качестве фрагмента разрабатываемой теории приводится решение задачи о критериях живучести железобетонных коррозионно повреждаемых конструктивных систем в запредельных состояниях.

Внезапные изменения структуры конструкции при запроектных воздействиях являются одним из основных факторов, определяющих не только картину ее напряженно-деформированного состояния и характер выключения связей и отдельных элементов, но и картину разрушения конструктивной системы в целом. Иными словами по характеру структурных изменений можно оценивать степень конструктивной нелинейности системы и, как следствие, ее живучесть.

В настоящей статье приведены некоторые результаты исследования по формированию критериев живучести железобетонных балочных и рамных конструкций от воздействий, вызывающих внезапные структурные изменения в этих конструкциях.

В работах [1; 2] были представлены расчетные зависимости для оценки живучести рамно-стержневых конструктивных систем при внезапных структурных изменениях в таких системах от накопления в них коррозионных повреждений. Квазистатический расчет рассматриваемых конструкций выполнен с использованием неординарного смешанного метода расчета статически неопределимых систем.

Zadannaya_i_osnovnaya_sistemy_smeshannogo_metoda_pri_raschete_nerazreznyx_balok

Zadannaya_i_osnovnaya_sistemy_ramy_i_raschetnaya_sxema_poperechnogo_secheniya_zhelezobetonnogo_elementa

Kanonicheskie_uravneniya_smeshannogo_metoda

За критерий живучести системы принимается величина действующей на нее нагрузки, равная величине нагрузки, при которой рассматриваемая система переходит в изменяемую систему (без лишних связей). Для превращения n-раз статически неопределимой системы в геометрически изменяемую систему необходимо исключить из нее не менее (n+1) связей. Методами строительной механики определяется величина нагрузки, которая вызывает изменяемость системы. При внезапном приложении запроектной нагрузки в условиях чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера в конструктивной системе возникают динамические догружения и при расчете к величине статической нагрузки должна добавляться динамическая составляющая. На начальном этапе часть нагрузки q, при действии которой не происходит выключения связей (например, собственный вес), считается постоянной. Остальная часть – переменная нагрузка или коррозионное повреждение, изменяется пропорционально одному параметру  l(m), т.е. параметрически. Причем изменение переменной нагрузки происходит пропорционально этому параметру.

Таким образом, в данном случае постановка задачи расчета рамы на первом этапе сводится к определению предельной величины параметра l(m), при котором в раме образуется m-й шарнир, нагруженный статической нагрузкой, в условиях внезапного аварийного динамического догружения [3; 4].

Формализация представленного критерия живучести рассматриваемых конструктивных систем может быть выполнена решением системы уравнений (1):

Znacheniya_usilij_v_vyklyuchayushhixsya_svyazyax

Выключение связи произойдет в том случае, когда усилие в ней достигнет предельного значения. Тогда для всех усилий в выключающихся связях должна удовлетворяться система неравенств:

Resurs_silovogo_soprotivleniya

Используя предложенную профессором В.М. Бондаренко слоистую расчетную модель сжатого бетона для поврежденного коррозией железобетонного элемента, значение предельной глубины повреждения может быть определено с помощью так называемой функции повреждений, которая записывается в форме полинома:

klyueva_nv_Znachenie_koefficienta

Численная реализация представленного критерия живучести (λm) железобетонных рамно-стержневых систем выполнена применительно к конструкциям неразрезных балочных и рамных систем, экспериментальные исследования которых выполнены ранее Г.А. Гениевым, Н.В. Клюевой, А.И. Демьяновым [5; 6], О.А. Ветровой, Е.А. Скобелевой [7; 8]. Результаты расчетов по определению параметра живучести λm опытной и расчетной схем разрушения для рассматриваемых конструктивных систем приведены в таблице.

Microsoft Word - Документ1

Проиллюстрируем расчет критерия живучести λm на примере разрушения опытной конструкции ОБ-I (рис. 3,а,б).

Raschetnaya_sxema_trexproletnoj_balki_osnovnaya_sistema_smeshannogo_metoda

Опытная конструкция трехпролетной неразрезной балки была рассчитана и заармирована таким образом, чтобы при загружении всех ее пролетов проектной нагрузкой в виде распределенной (собственный вес), сосредоточенных сил и при внезапном выключении моментной связи над первой промежуточной опорой произошло локальное разрушение только одного пролета балочной системы. Сечение балки принято сплошное с размерами 120×40 мм, бетон класса В25. Армирование плоскими сварными каркасами: продольная рабочая нижняя арматура диаметром 8 мм, продольная верхняя арматура диаметром 6 мм; поперечная арматура – проволока диаметром 1,5 мм с шагом 60 мм.

Решение

1. На основе феноменологической модели развития повреждений железобетона [3] остаточный ресурс силового сопротивления по нормальному сечению определяется следующим образом (рис. 4).

Vysota_povrezhdennoj_szhatoj_zony_betona

Sxema_raschetnoj_modeli_secheniya_zhelezobetonnogo_elementa_balki_v_zapredelnom_sostoyanii_pri_plasticheskom_myagkom_sluchae_razrusheniya

2. Формируем систему линейных алгебраических уравнений смешанного метода (2) для решаемой задачи:

Priznak_okonchaniya_rascheta

Библиографический список

  1. Гениев Г.А. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях [Текст] /  Г.А. Гениев, В.И. Колчунов, Н.В. Клюева, А.И. Никулин, К.П. Пятикрестовский. Научное издание. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 216 с.
  2. Клюева Н.В. Расчет живучести коррозионно повреждаемых железобетонных рам с односторонними связями [Текст] / Н.В. Клюева // Бетон и железобетон. – 2008. – №2. – С. 19-21.
  3. Бондаренко В.М. К расчету сооружений, меняющих расчетную схему вследствие коррозионных повреждений [Текст] / В.М. Бондаренко, Н.В. Клюева // Известия вузов. Серия «Строительство». – 2008. – №1. – С. 4-12.
  4. Бондаренко В.М. Оптимизация живучести конструктивно нелинейных железобетонных рамно-стержневых систем при внезапных структурных изменениях [Текст] / В.М. Бондаренко, Н.В Клюева, А.Н. Дегтярь, Н.Б. Андросова // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». — №4, 2007. – С.5-10.
  5. Гениев Г.А. Экспериментально-теоретические исследования неразрезных балок при аварийном выключении из работы отдельных элементов [Текст] / Г.А. Гениев, Н.В. Клюева // Известия ВУЗов. Строительство. – 2000. – №10. – С.21-26.
  6. Клюева. Н.В Экспериментальные исследования железобетонных балок сплошного и составного сечения в запредельных состояниях [Текст] /. Н.В. Клюева, А.И. Демьянов // VII Международный научно-методический семинар «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь». – Брест. –2001. – С. 167-172.
  7. Ветрова, О.А. Экспериментальные исследования рамно-стержневых железобетонных конструкций в запредельных состояниях [Текст] / О.А. Ветрова, Н.В. Клюева // Изв. Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». – Орел: Орел ГТУ. – 2005. – №3-4. – С. 10-15.
  8. Колчунов Вл.И. Экспериментальные исследования деформативности и трещиностойкости железобетонных конструкций составного сечения [Текст] / Вл.И. Колчунов, Е.А. Скобелева, Н.В. Клюева, С.И. Горностаев// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. – 2008. – №1. – С.54-60.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.