зоне контакта арматуры с бетоном. Решение задачи строилось итерационно-шаговым способом в постановке больших пластических деформаций. В результате были получены перемещения конца арматуры при варьировании напряжений в арматуре от0 до 1000 МПа. По этим данным были определены постоянные нормального закона.

Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными для высокопрочной проволоки показало их приемлемую сходимость в области возникновения нелинейных деформаций в контактном слое без нарушения сцепления.

Работа конструкций в особых условиях

А.А. Новоселов

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Впоследние годы вопросам безопасности и надежности проектируемых зданий и сооружений уделяется большое значение. С 01.07.2010 г. введен в действие технический регламент«О безопасности зданий и сооружений» 384-ФЗ устанавливающий минимальные требования к зданиям и сооружениям на стадии их проектирования и эксплуатации. Наиболее важными являются требования механической и конструктивной безопасности зданий

исооружений. При проектировании зданий повышенного уровня ответственности, конструктивная система здания должна быть защищена от прогрессирующего обрушения в случае локального разрушения ее несущих конструкций при аварийных воздействиях, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации здания (взрывы, пожары, ударные воздействия транспортных средств и т.п.).

Прогрессирующие обрушения сопровождаются катастрофическими экономическими и общественными последствиями. В настоящее время достаточно много уделяется внимания расчетам многоэтажных гражданских зданий, но практически не уделяется внимания промышленным зданиям со стальным каркасом.

Вразработанных рекомендациях по расчетам и защите от прогрессирующего обрушения зданий, в основном для зданий гражданского назначения, предлагается три способа проектирования зданий,

185

предупреждающих прогрессирующее обрушение: общее упрочнение всего здания, местное усиление и мерами, обеспечивающими неразрезность конструктивной системы здания.

Сложность расчетов на прогрессирующее обрушение одноэтажных промышленных зданий заключается в том, что, в отличие от многоэтажных зданий, типовые конструкции в стальном каркасе выполняются практически только с шарнирными узлами сопряжения элементов и при разрушении опоры (связи) система становится геометрически изменяемой. Применять для одноэтажных промышленных зданий напрямую рекомендуемые меры получается достаточно затратно.

Одним из недорогих и перспективных направлений можно считать включение в работу пространственной системы ненесущих элементов, включая ограждающие конструкции.

Для уточнения данного факта был выполнен расчет типовой конструкции трех пролетного промышленного здания по серии 1.420.3-36.03 общая ширина здания 72 м, длина здания была принята 144 м, пролеты по 24 м, шаг колонн 6 м. Высота здания 8,4 м.

При исключении из каркаса любой колонны сразу же падает ферма покрытия (или две в случае удаления средней колонны) и происходит разрушение рядом установленных ферм за счет появления горизонтальных усилий передаваемых прогонами покрытия. Общая площадь разрушенного покрытия может доходить до500 м2, что превышает все рекомендуемые допустимые значения.

Для исключения выше изложенного прогрессирующего -раз рушения вертикальные связи, установленные в связевых блоках в уровне стропильных ферм, были установлены между всеми колоннами. Сечения связей выполнены из прямоугольной трубы 80×4 мм (минимальное по предельной гибкости). Соединение связевых ферм со стойками основных ферм шарнирное.

В результате проведенных изменений в конструктивной схеме здания по результатам расчета было установлено, что при удалении любой колонны здания прогрессирующее разрушение не происходит.

При проектировании одноэтажных промышленных зданий предпочтение следует отдавать конструктивным решениям, повышающим степень «неразрезности» и статической неопределимости системы здания одним из надежных способов выполнения можно

186

считать устройство продольных непрерывных вертикальных связей по покрытию. Кроме того необходимо разработать систему конструктивных мероприятия, направленные на повышение безопасности конструкций каркасов одноэтажных промышленных зданий.

Построение дискретных моделей и алгоритмов расчета стержней при переменных

нагружениях с учетом накопления повреждений

А. Абдусаттаров, А.И. Исомиддинов

Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта, г. Ташкент, Узбекистан

Развитие современной техники и внедрения инновационных проектов на данном этапе ставит повышенные требования к расчету на прочность и деформируемость элементов конструкций за пределом упругости. Работа большинства несущих элементов тонкостенных конструкций происходит на фоне выхода материалов в пластическую область в наиболее напряженных участках, что при

действии переменных нагрузок приводит к возникновению ряда дополнительных эффектов. К ним относятся эффект Баушингера, возникновение вторичных пластических деформаций, изменение диаграмм деформирования от цикла к циклу, проявления свойств циклического упрочнения-разупрочнения и анизотропии, деформационные старения, накопление повреждений и распространение трещин, приводящих к разрушению.

При выполнении расчета несущих элементов тонкостенных конструкций за пределом упругости при переменных нагружениях используется главным образом теория малых упругопластических деформаций, сформулированная А.А. Ильюшиным — В.В. Москвитиным. Ими предложен эффективный метод решения краевых задач — метод упругих решений. В настоящее время существует ряд удобных модификаций этого метода, позволяющих ускорить сходимость итерационных процессов.

В данной работе для анализа упруго-пластического деформирования несущих элементов тонкостенных конструкций типа стержня при переменных нагружениях используются обобщенный принцип Мазинга-Москвитина, обобщенная диаграмма деформирования Гусенкова-Шнейдеровича и диаграмма циклического де-

187

формирования в текущих координатах Т. Буриева с учетом накопления повреждений.

На основе вариационного принципа Лагранжа и уточненной теории стержней разработаны математические модели для решения нелинейных задач стержней, описываемых системами нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка с -есте ственными граничными условиями и учитывающих накопление повреждаемости и кинетики НДС при переменных нагружениях.

Рассмотрено построение дискретных моделей решения краевой задачи стержней при переменных нагружениях. Для этой цели используется центрально-разностные схемы(ЦРС), аппроксимирующие производные с точностью до второго порядка.

Для решения сформулированных нелинейных алгебраических уравнений с соответствующими граничными условиями, используется комбинация метода матричной прогонки и метода упругих решений.

Для реализации выше приведенного алгоритма составлена модифицированная комплексная программа на объектно-ориенти- рованном языке Delphi. Программный комплекс реализован с помощью модулей, оформленных в виде процедур и функций:

-модуль алгебры матрицы и векторов;

-модуль алгебры клеточных матриц и векторов;

-модуль вычисления кубатурных формул Симпсона;

-модуль вычисления интенсивности деформации;

-модуль вычисления накопления повреждаемости;

-модуль вычисления функции пластичности;

-модуль вычисления интенсивности напряжении;

-модуль вычисления внутренних усилий.

Построен простой и удобный интерфейс пользователя, позволяющий работать с программным обеспечением называемым «RES_CONSTR_BEAM». Комплекс программ работает в диалоговом режиме.

Созданный интерфейс предполагает вывод результатов расчета, в виде таблиц и графиков, так и запись их в индивидуальные файлы, для дальнейшего их рассмотрения и анализа.

На основе разработанных дискретных моделей, алгоритмов и комплекс программ проведены исследования НДС стержня в раз-

188

личных плоскостях с геометрическими, смешанными и статическими граничными условиями при пространственно-переменных нагружениях.

Оценка долговечности строительных материалов при возведении зданий

Н.П. Запащикова

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Современная экономическая ситуация в России диктует новые подходы к развитию архитектурно-строительного комплекса. Первоначально имеют актуальность потребительские качества жилья, технологичность строительных систем и ресурсосбережения при эксплуатации зданий, поэтому задачи по качеству и безопасности строительных материалов, изделий и конструкций становятся наиболее важными.

Внастоящее время вопросы долговечности(эксплуатационного срока службы) строительных материалов в отечественном проектировании практически не рассматриваются. Комплексной характеристикой качества материалов является долговечность, обусловленная способностью сопротивления внешним и внутренним факторам в течение возможно более длительного времени. Также, долговечность определяется продолжительностью изменения до критических пределов прочности, упругости, морозостойкости и другими свойствами.

Совокупность технических параметров материалов напрямую влияет на обеспечение долговечности зданий и сооружений. Понятие обеспечения долговечности включает не только технологические требования, но и конструктивные, несоблюдение которых приводит к преждевременной эксплуатационной непригодности материалов, конструкций или здания в целом. Параметры оценки долговечности строительных материалов, формируют комплексный подход к определению и продлению эксплуатационного срока службы строительных конструкций и зданий.

Всовременной практике строительства появилось много новых материалов, широкое применение которых, возможно после выполнения ряда научных исследований, позволяющих прогнозировать срок службы конструкций. Разработка и внедрение методов

189