ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Критерий прочности плосконапряженного железобетонного элемента при особом воздействии

  • Федорова Наталия Витальевна - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Ву Нгок Туен - Юго-Западный государственный университет (ЮЗГУ)
  • Яковенко Игорь Анатольевич - Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины (НУБиП Украины)
DOI: 10.22227/1997-0935.2020.11.1513-1522
Страницы: 1513-1522
Введение. Решение задач, связанных с проблемой защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения и минимизацией ресурсов на эту защиту, приобретает все большую актуальность. В многих странах, включая Россию, обеспечение такой защиты находится в рамках требований национальных нормативных документов и, следовательно, исследования, направленные на разработку эффективных способов защиты конструктивных систем от прогрессирующего обрушения при особых воздействиях, очень важны. Необходимо сформулировать эффективные критерии прочности таких анизотропных материалов, как железобетон, для расчета плосконапряженных железобетонных конструкций при их внезапной структурной перестройке, вызванной удалением одного из несущих элементов. Материалы и методы. Предложен вариант обобщения теории пластичности бетона и железобетона Г.А. Гениева на случай режимного нагружения железобетонного плосконапряженного армированного железобетонного элемента. В качестве основной гипотезы принято условие о возможности обобщения критерия прочности теории пластичности бетона и железобетона при статическом нагружении на режимное статико-динамическое нагружение железобетона. Представлен алгоритм приближенного метода решения данной задачи, позволяющий анализировать рассматриваемое напряженно-деформированное состояние плосконапряженных железобетонных элементов. Результаты. Численным анализом полученного решения в сопоставлении с результатами экспериментальных исследований выполнена оценка построенного критерия прочности железобетонных элементов, расположенных в зоне примыкания колонны к ригелю монолитной железобетонной рамы, при внезапной структурной перестройке конструктивной системы. Установлено, что качественный характер картины разрушения исследуемой зоны, полученный в опытах, соответствует картине разрушения, установленной расчетом с использованием предложенного критерия. Выводы. Построенный на основе теории пластичности бетона и железобетона Г.А. Гениева вариант критерия прочности железобетона для режимного нагружения плосконапряженного железобетонного элемента и алгоритм его реализации могут быть применены для анализа особого предельного состояния железобетонных элементов конструктивных систем каркасов зданий и сооружений.
  • критерий прочности;
  • плоское напряженное состояние;
  • железобетон;
  • теории пластичности;
  • живучесть;
  • внезапное удаление колонны;
  • прогрессирующее обрушение;
  • статико-динамическое нагружение;
Литература
  1. Travush V.I., Fedorova N.V. Survivability of structural systems of buildings with special effects // Magazine of Civil Engineering. 2018. № 5 (81). С. 73–80. DOI: 10.18720/MCE.81.8
  2. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Концепция и направления развития теории конструктивной безопасности зданий и сооружений при силовых и средовых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 2. С. 28–31.
  3. Алмазов В.О. Проблемы прогрессирующего разрушения // Строительство и реконструкция. 2014. № 6 (56). С. 3–10.
  4. Deng X.-F., Liang S.-L., Fu F., Qian K. Effects of high-strength concrete on progressive collapse resistance of reinforced concrete frame // Journal of Structural Engineering. 2020. Vol. 146. Issue 6. P. 04020078. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002628
  5. Ferraioli M. A modal pushdown procedure for progressive collapse analysis of steel frame structures // Journal of Constructional Steel Research. 2019. Vol. 156. Pp. 227–241. DOI: 10.1016/j.jcsr.2019.02.003
  6. Зенин С.А., Шарипов Р.Ш., Кудинов О.В., Шапиро Г.И., Гасанов А.А. Расчеты крупнопанельных зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения методами предельного равновесия и конечного элемента // Academia. Архитектура и строительство. 2016. № 4. С. 109–113.
  7. Kabantsev O., Mitrovic B. Deformation and power characteristics monolithic reinforced concrete bearing systems in the mode of progressive collapse // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 251. P. 02047. DOI: 10.1051/MATECCONF/201825102047
  8. Кодыш Э.Н. Проектирование защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения с учетом возникновения особого предельного состояния // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 10. С. 95–101.
  9. Белостоцкий А.М., Акимов П.А., Аул А.А., Дмитриев Д.С., Дядченко Ю.Н., Нагибович А.И. и др. Расчетное обоснование механической безопасности стадионов к Чемпионату мира по футболу 2018 года // Academia. Архитектура и строительство. 2018. № 3. С. 118–129. DOI: 10.22337/2077-9038-2018-3-118-129
  10. Pham A.T., Tan K.H. Analytical model for tensile membrane action in RC Beam-Slab structures under internal column removal // Journal of Structural Engineering. 2019. Vol. 145. Issue 6. P. 04019040. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002303
  11. Xuan W., Wang L., Liu C., Xing G., Zhang L., Chen H. Experimental and theoretical investigations on progressive collapse resistance of the concrete-filled square steel tubular column and steel beam frame under the middle column failure scenario // Shock and Vibration. 2019. Vol. 2019. Pp. 1–12. DOI: 10.1155/2019/2354931
  12. Kolcunov V.I., Tuyen V.N., Korenkov P.A. Deformation and failure of a monolithic reinforced concrete frame under accidental actions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 753. P. 032037. DOI: 10.1088/1757-899X/753/3/032037
  13. Fedorova N.V., Ngoc V.T. Deformation and failure of monolithic reinforced concrete frames under special actions // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1425. P. 012033. DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012033
  14. Демьянов А.И., Колчунов В.И., Сальников А.С., Михайлов М.М. Расчетные модели статико-динамического деформирования железобетонной конструкции при кручении с изгибом в момент образования пространственной трещины // Строительство и реконструкция. 2017. № 3 (71). С. 13–22.
  15. Qian K., Liang S.-L., Feng D.-C., Fu F., Wu G. Experimental and numerical investigation on progressive collapse resistance of post-tensioned precast concrete beam-column subassemblages // Journal of Structural Engineering. 2020. Vol. 146. Issue 9. P. 04020170. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002714
  16. Yang T., Chen W., Han Z. Experimental investigation of progressive collapse of prestressed concrete frames after the loss of middle column // Advan-ces in Civil Engineering. 2020. Vol. 2020. Pp. 1–12. DOI: 10.1155/2020/8219712
  17. Shan S., Li S., Xu S., Xie L. Experimental study on the progressive collapse performance of RC frames with infill walls // Engineering Structures. 2016. Vol. 111. Pp. 80–92. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.12.010
  18. Yu J., Tan K.H. Special detailing techniques to improve structural resistance against progressive collapse // Journal of Structural Engineering. 2014. Vol. 140. Issue 3. P. 04013077. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000886.
  19. Qian K., Li B. Effects of masonry infill wall on the performance of rc frames to resist progressive collapse // Journal of Structural Engineering. 2017. Vol. 143. Issue 9. P. 04017118. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001860
  20. Kang S.B., Tan K.H., Yang E.H. Progressive collapse resistance of precast beam–column sub-assemblages with engineered cementitious composites // Engineering Structures. 2015. Vol. 98. Pp. 186–200. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.04.034
  21. Al-Salloum Y.A., Alrubaidi M.A., Elsanadedy H.M., Almusallam T.H., Iqbal R.A. Strengthening of precast RC beam-column connections for progressive collapse mitigation using bolted steel plates // Engineering Structures. 2018. Vol. 161. Pp. 146–160. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.02.009
СКАЧАТЬ (RUS)