Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительные конструкции, здания и сооружения

Диссертационная работа:

Моргунов Михаил Валерьевич. Деформирование и разрушение железобетонных балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапных повреждениях : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 : Орел, 2005 190 c. РГБ ОД, 61:05-5/1140

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5

1. ВОПРОСЫ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 12

  1. Развитие методов расчета и нормирования безопасности зданий и сооружений 12

  2. Основные концепции повышения безопасности эксплуатируемых зданий и сооружений 23

  3. Методы анализа силового сопротивления железобетонных конструкций в предельных и запредельных состояниях при переменном положении Еіагрузки 29

  4. Краткие выводы. Цель и задачи исследований 40

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МАКСИМАЛЬНЫХ УСИЛИЙ В СЕЧЕНИЯХ ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ
НАГРУЗКИ 43

  1. Постановка задачи 43

  2. Математическая модель расчета статически определимых и неопределимых балочных систем при переменном положении нагрузки 46

  3. Алгоритм автоматизированного расчета ферм при переменном положении нагрузки 53

  4. Математическая модель и ее формализация определения невыгодных положений нагрузки для сечений много пролетных неразрезных балочных систем 60

2,5. Выводы 65

3. ДЕФОРМИРОВАНИЕ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОЧНЫХ СИСТЕМ ПРИ
ПЕРЕМЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ НАГРУЗКИ И ВНЕЗАПНЫХ
ПОВРЕЖДЕНИЯХ 66

  1. Исходные гипотезы и положения 66

  2. Определение деформаций в сечениях железобетонных балочных систем при внезапных повреждениях 70

  3. Определение приращений кривизн в сечениях железобетонных элементов балочных систем при динамических эффектах 79

  4. Анализ запредельных состояний статически неопределимых конструкций при переменном положении нагрузки 85

  5. Выводы 89

4. ОСОБЕННОСТИ АЛГОРИТМИЗАЦИИ РАСЧЕТА И
ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ
ПОЛОЖЕНИИ НАГРУЗКИ И ВНЕЗАПНЫХ
ПОВРЕЖДЕНИЯХ 90

  1. Особенности алгоритмизации задач расчета неразрезных железобетонных балочных систем при переменном положении нагрузки и внезапных запроектных воздействиях 90

  2. Цель и задачи численного эксперимента 101

  3. Анализ запредельных состояний статически неопределимых железобетонных конструкций при переменном положении нагрузки 102

  1. Рекомендации по повышению живучести балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапных повреждениях , 117

  2. Выводы 120

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 121

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 123

ПРИЛОЖЕНИЯ 145

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Интерфейс программы по расчету неразрезных
железобетонных балочных конструкций при переменном
положении нагрузки и внезапных запроектных

воздействиях 148

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг основных модулей программы 150

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Пример динамического расчета балки на

запроектное воздействие и расчет по предложенной методике 183

ПРИЛОЖЕНИЕ Г, Материалы внедрения результатов
диссертационных исследований 187

Введение к работе:

В настоящее время вопросы безопасности конструктивных систем в мире, и особенно в России в условиях ее переходной экономики, приобретают все большее значение, С вводом в хозяйственный оборот новых технологических решений, а также с увеличением объемов реконструкции на фоне не всегда высокого качества проектной документации, строительных материалов и конструкций неизбежно увеличение, так называемых, запро-ектных воздействий техногенного характера. К ним можно отнести воздействия, не предусмотренные условиями нормальной эксплуатации конструкций, возникающие при чрезвычайных ситуациях, а также связанные с грубыми человеческими ошибками. При указанных воздействиях разрушение конструкции может приобретать различный характер: от разрушения локального характера до прогрессирующего, или, так называемого, лавинообразного. Поэтому актуальным направлением теоретических и экспериментальных исследований является создание методов и алгоритмов расчета, учитывающих эволюционные и особенно внезапные повреждения конструктивных систем и, соответственно, их конструктивную и физическую нелинейность деформирования и разрушения.

Важными задачами обозначенного направления исследований являются: анализ конструктивных схем сооружений с точки зрения возможного характера разрушения, уточнение расчетных схем конструктивных систем с позиции имеющихся запасов по сравнению с их выбором на стадии расчета по предельным состояниям, изучение специфики динамического эффекта в случае возможного хрупкого характера разрушения отдельных элементов (связей) от внезапных запроектных воздействий и влияния его на усилия и деформации в других элементах конструкции.

Немногочисленные исследования, выполненные в этом направлении, относятся к стержневым и балочным железобетонным конструкциям при статической нагрузке. Переменное положение нагрузки при расчете конструкций на указанные воздействия ранее не рассматривалось.

Цель работы - развитие элементов теории и практических методов расчета железобетонных конструкций в нелинейной постановке при переменном положении нагрузки и внезапных повреждениях с учетом видоизменения конструктивных и расчетных схем. Научную новизну работы составляют:

расчетная модель силового сопротивления изгибаемого железобетонного элемента в балочных конструктивных системах при переменном положении нагрузки и внезапном выключении из работы отдельных элементов, сечений или связей;

математическая модель определения невыгодных положений нагрузки для сечений элементов конструкции;

расчетные зависимости для определения приращений динамических кривизн и обобщенных усилий в сечениях балочных железобетонных конструкций с учетом видоизменения в процессе внезапного нагружения конструктивных и расчетных схем при переменном положении нагрузки;

алгоритм и программа для анализа конструктивно и физически нелинейного деформирования и разрушения железобетонных балочных конструкций при рассматриваемых воздействиях;

результаты численных исследований деформирования и разрушения элементов рассматриваемых железобетонных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапном выключении из работы отдельных элементов, сечений или связей.

Автор защищает:

теоретические предпосылки и расчетные зависимости для определения приращений кривизн в сечениях нелинейно деформируемых железобетонных балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапном выключении из работы отдельных элементов, сечений или связей;

расчетные зависимости для определения параметров силового сопротивления изгибаемых железобетонных элементов по нормальному сечению при рассматриваемых воздействиях;

математическую модель для определения максимальных усилий в сечениях элементов конструкции и соответствующих положений нагрузки;

методику, алгоритм и программу для анализа деформирования и разрушения физически и конструктивно нелинейных железобетонных балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапном выключении из работы отдельных элементов;

результаты численных исследований и анализа особенностей разрушения железобетонных балочных конструкций при рассматриваемых запроект-ных воздействиях и рекомендации по проектированию железобетонных балочных конструкций, нагруженных подвижной нагрузкой (эстакады, переходы, элементы мостовых конструкций и др.) при внезапных повреждениях.

Достоверность научных положений и выводов основывается на использовании общепринятых допущений строительной механики и теории железобетона, результатах анализа многовариантных численных исследований, а также сопоставлении теоретических результатов с экспериментальными.

Практическое значение и реализация результатов работы.

Разработанный теоретический аппарат позволяет анализировать деформирование и разрушение железобетонных статически неопределимых балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапном выключении в них отдельных связей или элементов. Такой анализ в дополнение к основным положениям расчета конструкций по предельным состояниям позволяет дать количественную оценку живучести рассматриваемых конструкций.

Результаты проведенных исследований были использованы ОАО «ГПИстроймаш» при поверочных расчетах живучести и остаточного ресурса подкрановых конструкций ряда обследуемых институтом производственных зданий. Они внедрены в учебный процесс Брянской государственной инженерно-технологической академии, Орловского государственного технического университета для студентов строительных специальностей в дисциплинах «САПР строительных конструкций», «Основы конструктивной безопасности зданий и сооружений», «Реконструкция зданий, сооружений и застройки», «Обследования и испытания зданий и сооружений».

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на I Международной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства» (Брянск 2002 г.), на II Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного и дорожного комплексов» (Брянск 2003 г.), на третьих Международных академических чтениях «Проблемы обеспечения безопасности строительного фонда России» (Курск 2004 г.).

В полном объеме работа доложена и одобрена на заседании кафедры строительных конструкций Брянской государственной инженерно-технологической академии (г. Брянск, октябрь 2004 г.) и на заседании кафедры строительных конструкций и материалов Орловского государственного технического университета (г. Орел, ноябрь 2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения с основными выводами, списка литературы и приложений. Она изложена на 190 страницах, включающих 137 страниц основного текста, 26 рисунков, 1 таблицу, список литературы из 185 наименований и 4 приложения. Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Строительные конструкции» Брянской инженерно-технологической академии под руководством доктора технических наук,

проф. ИО.Я.Юдина! 2001-2003, а затем под руководством кандидата технических наук, доцента. С.Г.Парфенова 2003-2004.

В первой главе представлен обзор состояния и концепция развития методов расчета и нормирования безопасности строительных конструкций, и современных методов анализа силового сопротивления железобетонных балочных конструкций при проектных и запроектных воздействиях.

Действующие и создаваемые нормативные документы, при всех позитивных моментах, основаны на традиционных концепциях конструктивной безопасности, связанной с выполнением требований предельных состояний. Они не полностью отражают все особенности напряженно-деформированного состояния во время эксплуатации железобетонных конструкций, в том числе особенности силового сопротивления конструкций внезапным запроектным воздействиям.

Во второй главе построена и формализована математическая модель по определению невыгодных положений нагрузки для сечений элементов балочной конструкции. При рассмотрении переменного положения нагрузки, учитывая известную сложность постановки и решения таких задач даже при статической нагрузках, целесообразно было применение аппарата системы автоматизированного проектирования (САПР).

Третья глава диссертации посвящена построению методики расчета параметров нелинейного деформирования железобетонных балочных элементов при переменном положении нагрузки и внезапных запроектных воздействиях. Определение приращений динамических кривизн в железобетонных элементах балочных систем выполнено квазистатическим методом без привлечения аппарата динамики сооружений на энергетической основе с использованием теории проф. Г.А. Гениева.

В четвертой главе разработаны методика, алгоритм и программа для анализа деформирования и разрушения железобетонных балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапном выключении из работы связей (сечений, элементов) с учетом особенностей изменения конструктивных схем и характеристик материалов.

Алгоритм включает в себя следующие этапы:

1. Определяются невыгодные положения нагрузки для фиксированных
сечений.

2. Для каждого рассматриваемого сечения при соответствующем невы
годном положении нагрузки производится:

а) проектный расчет заданной n-раз статически неопределимой системы;

б) запроеюшый расчет (п-І)-раз статически неопределимой системы на
эксплуатационные нагрузки;

в) запроектный расчет (п-І)-раз статически неопределимой системы на эксплуатационные нагрузки с учетом динамического эффекта от внезапного запроектного воздействия.

  1. Производится построение поверхностей моментов и кривизн (п-І)-раз статически неопределимой балочной системы при переменном положении нагрузки и внезапном запроектном воздействии.

  2. Используя принятые критерии разрушения отдельных сечений, определяется характер разрушения всей системы. Для наиболее опасного положения нагрузки определяется обобщенный коэффициент конструктивной

безопасности (С ).

Разработанный алгоритм расчета железобетонных балочных конструкций для оценки живучести систем включает следующие основные блоки: «Управляющий блок», «Несущая способность», «Загружение», «Конструкция», «Сечение».

Заключение содержит основные результаты и выводы по работе.

В приложения к диссертации включены: тексты и описание основных окон программы по расчету неразрезных железобетонных балочных конструкций при переменном положении нагрузки и внезапном запроектном воздействии в виде выключения из работы опорного сечения или опоры; пример динамического расчета балки на запроектное воздействие и расчет по предложенной методике. Приведены также материалы, подтверждающие внедрение результатов работы.

Подобные работы
Творогова Марина Николаевна
Сопротивление деформированию и разрушению железобетонных конструкций с учетом нелинейных и неравновесных свойств и режимов нагружения
Демьянов Алексей Иванович
Деформирование и разрушение составных железобетонных балок в запредельных состояниях
Орлов Сергей Львович
Экспериментальные исследования физических причин разрушения бетона в конструкциях под воздействием различных нагрузок
Петреня Юрий Кириллович
Сопротивляемость деформированию и разрушению теплоустойчивых сталей с учетом полиморфизма микроразрушения при ползучести
Кашеварова Галина Геннадьевна
Математические модели деформирования и разрушения системы "здание-фундамент-основание" и вычислительные технологии оценки безопасных проектных решений
Югов Алексей Александрович
Деформирование и разрушение железобетонных плит при высокоскоростном ударе летящим предметом конечной жесткости
Болдырев Андрей Викторович
Моделирование высокотемпературного деформирования и разрушения окисленных защитных оболочек твэлов в условиях запроектной аварии
Черныш Татьяна Андреевна
Численное решение задач об упругопластическом разрушении элементов конструкций и образования АЭС
Забобин Валерий Васильевич
Экспериментальное исследование характеристик разрушения элементов конструкций из титанового сплава ВТ20 в условиях действия переменных нагрузок и повышенной температуры
Поварницын Дмитрий Анатольевич
Совершенствование вычислительной технологии оценки безопасности зданий и сооружений, несущей способности и процессов разрушения строительных конструкций

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net