FIBRO REINFORCED CONCRETE PLATE DYNAMICS ON DEFORMABLE SUPPORTS WITH VARIABLE AREA OF BLAST LOAD

The article is devoted to the numerical analysis of the stress-strain state of fiber reinforced concrete slab structures under emergency dynamic impacts. A prefabricated cover slab of a protective structure buried in the ground is considered. Shock effects on the slab are considered to be blast ones. An explosion at the ground surface or another impulse transmitted through the ground to the structure is assumed to be the cause of their occurrence. The change in time of the components of the stress-strain in concrete and reinforcement is investigated in case of change in the suppleness of the supports. The possibility of rigid or elastoplastic deformation of supports under impact action is considered. By means of a concrete example, the efficiency of the suggested approach is demonstrated under symmetric loading by a blast load taking into account a variable shock spot area. Numerical modeling has shown that under both static and dynamic additional loading the slab fractures along the fibro concrete with the formation of a cable mechanism while preserving the survivability property of the reinforcement. It is shown that the use of compliant supports plays an essential role in damping of vibrations and allows to regulate both the level of mechanical safety of the structure and its material capacity. The necessity and urgency of determining the actual damping properties of the structures of the considered type has been established.

survivability, impulse action, dynamic analysis, damping, numerical modeling, fibro reinforced concrete structures, protective structures

1. Колчунов В.И., Туен Ву.Н., Нижегородов Д.И. Динамический отклик конструктивной системы здания с конечным числом степеней свободы при особом воздействии // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 10. С. 1337-1345

2. Savin S.Yu., Kolchunov V.I. Dynamic behavior of reinforced concrete column under accidental impact // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2021. Т. 17. No. 3. Pр. 120-131

3. Трекин Н.Н., Крылов В.В. К вопросу о несущей способности железобетонных плит на продавливание при динамическом нагружении на объектах наземной космической инфраструктуры // Научный аспект. 2018. Т. 7. № 4. С. 771-778

4. Федорова Н.В., Ильющенко Т.А., Медянкин М.Д., Инсафутдинов А.Р. Особенности динамических догружений железобетонных элементов конструктивных систем при гипотетическом удалении одной из несущих конструкций и трещинообразовании // Строительство и реконструкция. 2019. № 2 (82). С. 72-80

5. Li Y., Aoude H. Influence of steel fibers on the static and blast response of beams built with high-strength concrete and high-strength reinforcement. Eng. Struct. Elsevier, 2020. Vol. 221. Pp. 111031

6. Zhang C., Abedini M., Mehrmashhadi J. Development of pressure-impulse models and residual capacity assessment of RC columns using high fidelity Arbitrary Lagrangian-Eulerian simulation. Eng. Struct. Elsevier, 2020. Vol. 224. Pp. 111219

7. Momeni M. et al. Damage evaluation of H-section steel columns under impulsive blast loads via gene expression programming. Eng. Struct. Elsevier, 2020. Vol. 219. Pр. 110909

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. No. 5. Pр. 461-490

9. Radchenko P., Batuev S., Radchenko A. Fracture of Protective Structures from Heavy Reinforcing Cement During Interaction with High-velocity Impactor. Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics. 2021. No. 6(14). Pр. 779-786. doi:10.17516/1997-1397-2021-14-6-779-786

10. Тонких Г.П., Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р. Расчет прочности защитных сооружений гражданской обороны на податливых опорах в виде сминаемых вставок кольцевого сечения // Технологии гражданской безопасности. 2020. Т. 17. № 4 (66). С. 94-97

11. Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Kokorin D.N. Strength of concrete structures under dynamic loading В сборнике: AIP Conference Proceedings. Proceedings of the II All-Russian Scientific Conference of Young Scientists "Advanced Materials in Technology and Construction". 2016. С. 070006

12. Galyautdinov Z.R. Deformation of reinforced concrete slabs on yielding supports under short-time dynamic loading // В сборнике: AIP Conference Proceedings. 2017. С. 040002

13. Тамразян А.Г., Алексейцев А.В. Эволюционная оптимизация нормально эксплуатируемых железобетонных балочных конструкций с учетом риска аварийных ситуаций // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 9. С. 45-50

14. Tamrazyan A., Alekseytsev A. Evolutionary optimization of reinforced concrete beams, taking into account design reliability, safety and risks during the emergency loss of supports // В сборнике: E3S Web of Conferences. 22nd International Scientific Conference on Construction the Formation of Living Environment, FORM, 2019. С. 04005

15. Alekseytsev A.V. Mechanical safety of reinforced concrete frames under complex emergency actions // Magazine of Civil Engineering. 2021. No. 3 (103). С. 10306

16. Гениев Г.А. Об оценке динамических эффектов в стержневых системах из хрупких материалов // Бетон и железобетон. 1993. № 3. С. 25

17. Чернуха Н.А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 1. С. 12-22

18. Mkrtychev Ol.V., Savenkov An.Y. Modeling of blast effects on underground structure // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. No. 15(4). Pp. 111-122

19. Castedo R., Natale M., López L.M., Sanchidrián J.A., Santos A.P., Navarro J., Segarra P. Estimation of Jones-Wilkins-Lee parameters of emulsion explosives using cylinder tests and their numerical validation // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Volume 112, December 2018. Pp. 290-301

20. Алексейцев А.В. Поиск рациональных параметров строительных конструкций на основе многокритериальной эволюционной оптимизации // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 7. С. 18-22

21. Серпик И.Н., Курченко Н.С. Об определении рациональных параметров систем адаптации металлических рам к запроектным воздействиям // Строительство и реконструкция. 2012. № 6 (44). С. 56-62