Деформирование фибробетона при однократном динамическом воздействии с учетом влияния начальных напряжений от статической нагрузки

Анализ представленных в научной литературе экспериментальных исследований указывает на то, что прочность и деформативность фибробетона при его динамическом догружении может зависеть от начального уровня напряжений, вызванных предварительно приложенной статической нагрузкой. В связи с этим целью данного исследования являлось построение усовершенствованных моделей деформирования фибробетона эксплуатируемых фиброжелезобетонных конструкций несущих систем зданий и сооружений при их динамическом догружении с учетом нелинейно упругого закона деформирования материала на этапе нагружения статической нагрузкой, а также изменения параметров вязкого сопротивления в процессе нагружения. В качестве модели силового сопротивления фибробетона нагруженных фиброжелезобетонных конструкций при их динамическом догружении, вызванном аварийной ситуацией, принята модель Кельвина - Фойгта для упруго-вязкого тела. На основании принятой модели получено аналитическое решени дифференциального уравнения одноосного сжатия фибробетона при его однократном динамическом догружении с произвольного уровня действующих в нем начальных напряжений от предварительно приложенной статической нагрузки. Предложен шагово-итерационный подход к определению параметров диаграмм состояния фибробетона при статико-динамических режимах нагружения. Анализ полученных зависимостей между напряжениями и деформациями показывает, что увеличении уровня начальных напряжений, действующих в сжатом бетонном элементе на момент приложения к нему динамической нагрузки, приводит к снижению динамической прочности бетона при одних и тех же параметрах воздействия.

1. Byfield M., Paramasivam S. Murrah Building Collapse: Reassessment of the Transfer Girder // J. Perform. Constr. Facil. 2012. Vol. 26. № 4. P. 371–376.

2. Tagel-Din H., Rahman N.A. Simulation of the Alfred P. Murrah federal building collapse due to blast loads // AEI 2006 Build. Integr. Solut. - Proc. 2006 Archit. Eng. Natl. Conf. 2006. Vol. 2006. P. 32.

3. Sasani M., Sagiroglu S. Progressive Collapse Resistance of Hotel San Diego // J. Struct. Eng. 2008. Vol. 134, № 3. P. 478–488.

4. Федорова Н.В., Кореньков П.А. Статико-динамическое деформирование монолитных железобетонных каркасов зданий в запредельных состояниях // Строительство и реконструкция. 2016. № 6 (68). С. 90–100.

5. 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. Institute of Physics Publishing, 2020. Vol. 753. № 3.

6. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. М. : Стройиздат, 1970. 271 c.

7. Гениев Г.А. Метод определения динамических пределов прочности бетона // Бетон и железобетон. 1998. № 1. C. 18–19.

8. Nam J.W. et al. Analytical study of finite element models for FRP retrofitted concrete structure under blast loads // Int. J. Damage Mech. 2009. Vol. 18, № 5. P. 461–490.

9. Yu W., Jin L., Du X. Influence of pre-static loads on dynamic compression and corresponding size effect of concrete: Mesoscale analysis // Constr. Build. Mater. 2021. Vol. 300. P. 124302.

10. Радченко П.А., Батуев С.П., Плевков В.С., Радченко А.В. Моделирование разрушения железобетонных кон - струкций при ударных нагрузках // Строительство и реконструкция. 2015. № 6 (62). С. 40–48.

11. Плевков В.С., Уткин Д.Г. Работа сталефиброжелезобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении // Известия вузов. Строительство. 2015. № 6 (678). С. 95–103.

12. Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Копаница Д.Г., Югов Н.Т., Югов А.А. Разрушение бетонных и железобетонных плит при высокоскоростном ударе и взрыве // Доклады академии наук. 2005. № 2 (401). С. 185–188.

13. Белов Н.Н., Дзюба П.В., Кабанцев О.В., Копаница Д.Г., Югов А.А., Югов Н.Т. Математическое моделирование процессов динамического разрушения бетона // Механика твердого тела. 2008. № 2. С. 124–133.

14. Уткин Д.Г. Прочность изгибаемых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры // Строительство и реконструкция. 2021. № 1 (93). С. 85–95.

15. Колчунов В.И., Клюева Н.В., Андросова Н.Б., Бухтиярова А.С. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях. М. : Издательство АСВ, 2014. 208 с.

16. Цветков К.А., Баженова А.В., Безгодов И.М. Проблема построения диаграммы деформирования бетона при однократном динамическом воздействии с учетом влияния предварительных напряжений от действия статической нагрузки // Вестник МГСУ. 2012. № 7. С. 152–158.

17. Федорова Н.В., Медянкин М.Д., Бушова О.Б. Определение параметров статико-динамического деформирования бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 1. С. 4–11.

18. Федорова Н.В., Медянкин М.Д., Бушова О.Б. Экспериментальное определение параметров статико-динамического деформирования бетона при режимном нагружении // Строительство и реконструкция. 2020. № 3 (89). С. 72–81.

19. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Издательство “Наука,” 1971. 576 p.

20. Гениев Г.А., Кисюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М. : Стройиздат, 1974. 316 с.