Деформирование и разрушение армированных конструкций в условиях взрывного воздействия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Куриен Никита Сергеевич

• Куриен Никита Сергеевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Куриен Никита Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЗРЫВНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ОБРУШЕНИЕ

1.1 Поведение взрывчатых веществ. Режимы взрывчатых превращений

1.2 Качества режимов взрывчатых превращений

1.3 Общие сведения. Учет взрывоопасности

1.4 ПОСЛЕДСТВИЯ ВЗРЫВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

1.5 ОБЩИЕ ПОДХОДЫ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

1.6 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ ПО ВОПРОСАМ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ

1.6.1 Анализ Российских нормативных документов и рекомендаций

1.6.2 Анализ зарубежных нормативных документов

1.6.3 Сравнительный анализ основных требований по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в законодательно-нормативных документах

1.6.4 Краткий обзор научных исследований поведения строительных конструкций при особых воздействиях

1.7 Некоторые подходы описанию движения деформируемой сплошной среды, реализованные программе LS-DYNA

1.7.1 Лагранжевый подход

1.7.2 Однокомпонентный эйлеровый и однокомпонентный АЬЕ-подходы

1.7.3 Многокомпонентный эйлеровый подход

1.7.4 Многокомпонентный АЬЕ-подход

1.7.5 Лагранжево-эйлерово связывание

Выводы по главе

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗРЫВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И МОДЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Некоторые методы определения взрывного воздействия конденсированного взрывчатого вещества

2.1.1 Нормативный подход

2.1.2 Энергетических подход

2.1.3 Эмпирический подход

2.2 Модели поведения железобетона

2.2.1 Модель Karagozian & Case Concrete (KCC) - MAT072

2.2.2 Модель Winfrith Concrete - MAT084

2.2.3 Модель (CSC) - MAT159

2.2.4 Сравнение результатов

Выводы по главе

3. МОДЕЛЬ KARAGOZIAN & CASE CONCRETE (KCC) - MAT072

3.1 Основные положения

3.2 Развитие повреждений

3.3 Различия между сжатием и растяжением

3.4 Уравнение состояния

3.5 Параметр согласованности пластичности

3.6 Поверхности прочности

3.7 Уравнение состояния

3.8 Объемное повреждение

3.9 Эффект от скоростного нагружения

3.10 Определение параметров модели KCC

Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО

МОНОЛИТНОГО РАМНОГО КАРКАСА

4.1 Определение НДС железобетонной балки

4.1.1 Нормативный подход (СП 63.13330.2018)

4.1.2 Решение задачи в объемной конечно-элементной постановке в программе LS-DYNA

4.1.3 Решение задачи стержневой физически-нелинейной моделью

4.1.4 Сравнение результатов и выводы

4.2 Определение НДС железобетонной плиты под действием взрывной нагрузки

4.2.1 Аналитический подход

4.2.2 Решение задачи в объемной конечно-элементной постановке в программе LS-DYNA (физически-линейная модель)

4.2.3 Решение задачи в объемной конечно-элементной постановке в программе LS-DYNA (физически-нелинейная модель)

4.2.4 Сравнение результатов и выводы

4.3 Пространственный каркас

4.3.1 Компоновка каркаса

4.3.2 Сбор нагрузок

4.3.3 Аварийная ситуация

4.3.4 Решение статической задачи в стержневой линейной постановке

4.3.5 Решение статической задачи в стержневой физически-нелинейной постановке

4.3.6 Решение динамической задачи в стержневой физически-нелинейной постановке

4.3.7 Решение задачи в объемной конечно-элементной постановке в программе LS-DYNA

4.3.8 Сравнение результатов и выводы

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Деформирование и разрушение армированных конструкций в условиях взрывного воздействия»

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия большое внимание при проектировании зданий и сооружений уделяется их поведению под действием взрывных или ударных нагрузок. Использование взрывчатых веществ террористическими группами по всему миру становится все более серьезной угрозой. Взрывные устройства становятся все меньше, а мощность их растет. Чаще всего жертвы от подрывов зданий связаны не с мгновенным поражением в результате прямого высвобождения энергии, а с обрушением конструкций. Известными примерами таких случаев являются взрывы бомб во Всемирном торговом центре в 1993 году и рядом с федеральным зданием имени Альфреда П. Мурра в Оклахома-Сити в 1995 году. В обоих случаях разрушение зданий привели к гораздо большему количеству жертв и травм, чем сам взрыв. После событий 11 сентября 2001 года, что привело к обрушению Всемирного торгового центра в Нью - Йорке, стало ясно, что гражданские и правительственные здания, а также районы с высокой концентрацией людей (метро и железнодорожных станций, средств массового транспорта, стадионы и т. д.) необходимо проектировать с учетом взрывных воздействий.

Так как взрывное воздействие имеет неопределенные параметры, к тому же место и мощность взрыва возможно спрогнозированы лишь с определенной долей вероятности. Для обеспечения безопасности людей, находящихся вне зоны непосредственного поражения взрыва, необходимо использовать методики, позволяющие оценивать на сколько эффективно способно сопротивляться взрывному воздействию и его последствиям рассматриваемое сооружение.

Таким образом, возникает необходимость в точных расчетных алгоритмах, современных надежных и экономически выгодных методиках по конструктивному усилению несущих каркасов зданий. Что выдвигает на первый план разработку методов математического моделирования воздействий и работы конструкций, разработку методов и программ расчетов на ЭВМ, проведение численных экспериментов.

Проблема обеспечения механической безопасности зданий и сооружений под действием взрывных нагрузок является актуальной темой исследования в связи с тем, что рекомендации по обеспечению защиты зданий либо противоречивы, либо они отсутствуют.

Для того, чтобы понять, почему некоторые здания, запроектированные с учетом рекомендаций нормативных документов, в одном случае выдерживают взрыв, а в другом - разрушаются, необходимо уметь оценивать интенсивность взрывной нагрузки и у читывать структурную работу каркаса, при потере некоторых несущих элементов. Зачастую причиной обрушения больших площадей конструкций является не сам взрыв, а его последствия в виде прогрессирующего обрушения, что ставит на первый план задачу конструктивной безопасности заданий от прогрессирующего обрушения.

Таким образом, в работе рассматривается актуальная задача строительной механики, связанная с повышением живучести зданий и сооружений. Проведенные исследования позволяют определять возникающее напряженно-деформированное состояние элементов конструкции, установить наиболее опасные зоны и прослеживать динамику изменения напряжений и деформаций во времени, что с учетом критерия прочности, что дает возможность выявлять образование и развитие участков разрушения.

Степень разработанности темы. Проводимые в настоящее время исследования живучести строительных конструкций и конструктивный безопасности несущих систем зданий формируются на фундаментальных положениях метода предельных состояний, а также динамики конструкций (работы В.А. Алмазова, В.М. Бондаренко, А.М. Белостоцкого, Г.Т. Володина, З.Р. Галяут-динова, Г.А. Гениева, В.А. Гордона, А.С. Городецкого, П.Г. Еремеева, О.В. Ка-банцева, Н.И. Карпенко, Э.Н. Кодышева, В.И. Колчунова, Ю.В. Красноще-кова, А.А. Маркина, И.Е. Милейковского, А.В. Перельмутера, А.Н. Потапова, Б.С. Расторгуева, Т.М. Саламахина, М.Ю. Соколовой, И.Н. Серпика, В.И. Тра-вуша, А.Г. Тамразяна, Н.Н. Теркина, А.Р. Туснина, А.В. Тура, В.С. Федорова, Н.В. Федоровой, Г.И. Шапиро, Ю.Т. Чернова, Yu J., K.H. Tan, Tsai M.,

Stylianidis P.M., Starossek U., Qian K., Pham A. T., Mohajeri Nav F., Liu M., Jian H., Aloga K. и др.). Благодаря исследованиям названных и других авторов к настоящему времени накоплен некоторый опыт по вопросам безопасности зданий и сооружений при аварийных динамических воздействиях.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются монолитные железобетонные каркасные конструкции многоэтажных зданий подверженные воздействию взрывных нагрузок в ближнем поле, а предметом исследования - численные методы оценки напряженно деформированного состояния их работы после потери несущего элемента в результате динамического воздействия на элементы конструкции каркаса здания.

Целью диссертационной работы является комплексное исследование задачи обеспечения механической безопасности монолитных железобетонных каркасных зданий от прогрессирующего разрушения в случае воздействия аварийного взрывного воздействия. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. выполнен анализ применимости результатов теоретических и экспериментальных исследований в рамках существующих методик и актуальной нормативной базы по определению нагрузки при взрыве конденсированного взрывчатого вещества (ВВ);

2. проведен анализ существующих методов расчета армированных сооружений на высокоскоростные динамические воздействия и прогрессирующее разрушение;

3. выполнены расчеты процессов деформирования и разрушения железобетонной балки и шарнирно опертой плиты с использованием различных методик для верификации применяемых математических моделей взрывных воздействий;

4. решена комплексная задача об определении напряженно-деформированного состояния многоэтажного пространственного железобетонного каркаса здания с использованием метода конечных элементов, возникающего

вследствие аварийного динамического воздействия в форме взрыва вблизи одной из колонн с учетом влияния взрыва на окружающие элементы каркаса и возможных разрушений.

5. Проведен анализ и выполнена обработка полученных результатов, с целью оценки максимальной несущей способности каркаса здания на взрывную нагрузку без возникновения прогрессирующего разрушения.

Научную новизну работы составляют следующие результаты:

1. Предложена единая вычислительная методика оценки устойчивости к прогрессирующему обрушению и оценки степени повреждения железобетонного каркаса здания с учетом динамических эффектов, и статической полезной нагрузки на всех этапах деформирования во времени от момента детонации ВВ до разрушения конструкции и/или затухания высокоскоростных динамических процессов.

2. Выполнен расчет многоэлементной конструкции железобетонного многоэтажного здания с учетом взрывного воздействия не только на колонну, вблизи которой расположен заряд ВВ, но и на соседние элементы конструкции с учетом эффектов динамичности.

3. При изучении последствий воздействия взрыва, конденсированного взрывчатого вещества на несущие конструкции здания использован критерий прочности, учитывающий трехмерное напряженное состояние.

Теоретическая и практическая значимость работы.

- Выполнен расчет многоэлементной модели на взрывное воздействие с учетом физической нелинейности и возможностью разрушения отдельных конечных элементов, с учетом кинематически-упрочняющихся материалов армирования.

- Разработка методики, позволяющей рассматривать различные сценарии локальных разрушений с возможностью последующего прогрессирующего обрушения конструкций, разворачивающегося во времени.

- Повышение взрывобезопасности зданий.

- Разработка методики оценки надежности отдельных строительных конструкций и систем в целом.

- Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе.

Методология и методы исследования. Исследования основаны на методах численного моделирования строительных конструкций, а также методах сопротивления материалов, механики деформированного твердого тела и теории железобетона.

Обоснованность и достоверность научных положений базируется на использовании общепринятых положений строительной механики и теории деформирования железобетона, результатах анализа многовариантных численных экспериментов автора, а также сопоставлением результатов с результатами иных исследований. Математические модели принятые для описания деформирования нелинейных материалов, чьи свойства зависят от вида напряженного состояния, с большей точностью описывают их поведение по сравнению с известными теориями и с высокой точностью воспроизводят имеющиеся экспериментальные результаты, а также являются свободными от неподтвержденных прикладных гипотез и противоречий.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

X, XI, XII региональная магистерская научная конференция (2015, 2016, 2017 г., Тула);

XVI, XVII, XVIII международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы строительства, строительной индустрии и промышленности» (2015, 2016, 2017 г., Тула);

V, VI международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов «Опыт прошлого - взгляд в будущее» (2015, 2016 г., Тула);

XIII международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические

проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (2017 г., Тула).

По результатам перечисленных конференций опубликованы тезисы и полные тексты докладов.

Внедрение результатов работы осуществлено в расчетную практику ООО «Инженерный центр промышленного проектирования» (г. Тула). Использование результатов работы подтверждено актом о внедрении.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 15 опубликованных работах, из них 3 опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, 2 статьи в журналах, входящих в международную базу цитирования SCOPUS.

1. ВЗРЫВНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ОБРУШЕНИЕ

1.1 Поведение взрывчатых веществ.

Режимы взрывчатых превращений

Многообразие существующих взрывчатых веществ можно определить, как энергетические материалы (ЭМ). Можно сказать, что такое определение энергетических материалов максимально описывает их сущность. Эта сущность проявляется в том, что ЭМ ведут себя определенным образом при разных воздействиях на них. Так же энергетические материалы характеризуются особенными ответными возмущениями. Сейчас в литературе обычно встречаются определения «взрывчатые вещества» и «взрывчатые материалы». Энергетические материалы, как показано на рисунке 1.1 — это соединения, которые находятся в одном из агрегатных состояний: жидком, твердом, газообразном.

Рисунок 1.1 - Поведение энергетических материалов

По физическим, механическим, электрическим и теплофизическим свойствам энергетические материалы практически не отличаются от других инертных материалов. В особых случаях ЭМ могут использоваться материалы

для конструирования, чем и подтверждают свои механические параметры. Материалы, названные энергетическими, несут в себе запас потенциальной химической энергии, для высвобождения которой требуются особые условия. Основной принцип этих условий - особый вид воздействия на ЭМ, который приводит к нужному режим энерговыделения. Основная особенность изменения агрегатных состояния ЭМ заключается в том, что из жидкого или твердого состояния он переходит строго в газообразное. Результирующее вещество называется продуктами горения (ПГ), продуктами взрыва (ПВ) или продуктами детонации (ПД). Изменение агрегатного состояния ЭМ комплексный процесс. Воздействие извне, запускающее процесс реализации внутренней энергии -инициирование. Стоит отметить что продукты взрыва - зачастую рядовые вещества, с набором стандартных механических свойств. Учитывая все вышесказанное, сейчас в практических целях ЭМ обычно используют только из-за энергетических качеств.

Более подробным определением вида взрывчатых превращений будет режим взрывчатых превращений (РВП). Под этим определением подразумевается несколько физических процессов, специально провоцируемых в ЭМ. При рассмотрении РВП следует должны различные параметры, такие как: вид пространства и условия инициирования. Для всех РВП можно выделить два общих свойства: фазовый переход и высвобождение энергии. Далее приведены примеры режимов взрывчатых превращений:

- нормальное послойное горение (НГ) - это процесс распространения горения, при неизменной скорости и температуре;

- конвективное горение (КГ) - процесс, поддерживаемый потоками сгоревшего вещества. Возникновение процесса конвективного горения обусловлено достижением давления продуктов горения давления срыва нормального горения;

- частный случай преддетонационного волнового процесса (ПВП) - это низкоскоростная детонация (НСД), волновой процесс с малой долей разложения непосредственно за фронтом волны сжатия;

-нормальная детонация (НД) - это сверхзвуковой стационарный процесс, который состоит из ударной волны и химической реакции, последующей за ней. Рисунок 1.2 [60].

Ю"4 10"2 10° 102 Р-тп*

Рисунок 1.2 - Ориентировочные диаграммы существования режимов: 1 - детонация; 2 - НСД; 3 - детонационно-подобный взрыв;

4 - конвективное горение; 5 - послойное (нормальное) горение;

Режимы взрывчатых превращений различаются способом начала химической реакции во фронте процесса и видом передачи энергии в направлении распространения. На практике важны только два основных процесса: нормальная детонация (стационарная детонация) и послойное горение (нормальное горение). Любой процесс по отношению к процессу с превосходящими характеристиками решено называть процессом «низшего» порядка - и наоборот. Наиболее естественна реализация нормальной детонации и стационарных режимов нормального горения. Для конвективного горения и низкоскоростной детонации нужны особые условия, которых сложно достигнуть. Описанные

выше процессы стремятся к переходу либо в более высокопорядковый режим, либо к затуханию. Для сохранения низкоскоростной детонации или конвективного горения требуются специальные параметры. Группа режимов ВП, располагающаяся между нормальной детонацией и нормальным горением называют детонационно-подобный взрыв. Указанные РВП обладают качествами взрыва: энерговыделение, самоподдерживающееся распространение и значительный выход рабочего тела.

Располагая рассмотренные РВП в порядке увеличения выделяемой энергии и уровня характеристик, можно получить следующий список: нормальное горение-конвективное горение-низкоскоростная детонация-нормальная детонация. В этой последовательности нормальное горение и нормальная детонация располагаются на границах, а конвективное горение и низкоскоростная детонация - в середине. Необходимо указать следующие особенности РВП:

- режим может меняться от низкоскоростного к высокоскоростному, при определенных условиях;

- первым инициировать можно любой режим;

- переход от высокоскоростного процесса к низкоскоростному невозможен;

- высокопорядковые процессы обладают большими значениями параметров ВП, такими как давление и скорость.

На практике обычно используют стационарные формы режимов, соответствующих определенному механизму подвода энергии при инициировании. Ниже указаны параметры описанных РВП, которые характеризуют их стационарную форму.

Нормальное горение - это распространение энергии и процесса через молекулярную теплопроводность, при этом волновые эффекты не проявляются, а сторонние воздействия дают возможность полностью управлять процессом.

Конвективное горение - когда процесс происходит через фильтрацию горячих продуктов горения из зоны горения внутрь нереагирующего вещества, волновые процессы происходят лишь в зоне горения, при этом управление внешними процессами ограничено.

Низкоскоростная детонация начинается и поддерживается слабыми волнами сжатия, которые побуждают реакцию в малых областях, структура заряда становится главным фактором, оболочка способствует, а часто и дает возможность распространения процесса.

Нормальная детонация идет за счет совокупного энерговыделения за счет гомогенного и локального разогрева за фронтом значительной ударной волны.

Переход одного режима в другой показаны на рисунке 1.3.

1.2 Качества режимов взрывчатых превращений

Существуют режимы ВП, параметры которых располагаются между детонацией и внутриядерными процессами. Данное утверждение можно основать на факте: при использовании движущейся материальной системы для передачи энергии, всегда будет возникать «энергетический барьер». Достижение этого барьера характеризуется скоростью передачи энергии близкой к критической.

Звуковой барьер в воздухе определяется скоростью движения молекул кислорода и азота; «тепловой барьер» определяется скоростью вибрации молекул кислорода и азота. «Детонационный барьер» достигается, при превышении уровня вибрации атомных связей в ВВ.

На практике наиболее интересны предельные энергетические возможности режима, а также его экстремальные условия, необходимые для его осуществления. В таблице 1.1 [24] частично приведены основные качества режимов взрывчатых превращений, которые имеют практический смысл.

Преобладал кааитшшнцс Преобладают волаовые

ь конвективные продгссы теплообмена процессы звергообчеаа

Нормальв« горепне ТИЗН № гореше НКМЖКСрйСТЕ зл детшвцня Г Детонация

/ \ 1

Необходимость создавая требуемого грндкенти 1 Необходимость недержания сГГ/&-,др/31 Необходимость фильтрации продуктов го^зяя Искусственное поддержание волны в БВ Условии сймо поддеряшния ударной водны

ПовшпеЕне даблешщ л зонегорепия вследствие увеличения поюряноетн горения Псвшджие давления. Затирание Литекл, Формирование волн сжатая Образование интенсивной ударной водны и ВВ, Экранирующая энерговыделенил

Рисунок 1.3 - Схема трансформации режимов

При методологическом подходе отдельные режимы взрывчатых превращений объединяют в единое понятие - взрыв. При этом приводят факторы, позволяющие считать взрывом тот или иной режим взрывчатого превращения. Основными факторами считают следующие: высокая скорость процесса, экзо-термичность процесса, способность к самораспространению, интенсивное газообразование.

Таблица 1.1 - Качества режим взрывчатых превращений

Качества режимов НГ КГ НСД НД

Фронтальные скорость, м/с 10-3...10 10-3...10 10-1...102 (2...9)103

параметры ре- давление, Па 105...109 105...108 108...109 (1.30)109

жима мощность, кВт/м2 103...105 105...108 (1...3)109 109...10п

Склонность к переходу Да Да Да -

Возможность управления Р,Р' Р,Р'Дро 8, оболочка оболочка

прерывания Р,Р',Ф Р,Р', Ро оболочка -

Влияние внешние условия да да да нет

геометрические гра- да да да нет при <1э<<1кр

ничные условия

Доля энерговыделения на фронте про- 1 1 0,1.0,2 1 до плоско-

цесса сти С-]

Изменение агрегатного состояния си- Кф^Газ(Кф) Кф^(Кф) Кф^(Кф) Кф^Газ(Кф)

стемы в процессе Кф^(Кф) (Газ^Газ) (Газ^Газ)

Передача энер- Открытая схема 0 До 5 До 10 До 35

гии на метание, Закрытая схема 20 20 30 До 70

% от &

Возможность использования внешнего Да Да нет нет

источника

Да

Способность к формированию геометри- Нет Нет Да да

ческих структур фрагментов, кумуляции

Нагружение окружающей среды изоэнтропическое Волновое Ударно-вол-

ударно-вол- новое

новое

Недопустимым считается самостоятельный переход от одного РВП к другому. В качестве примера можно рассмотреть порох или твердое топливо для ракет, режимом для которых является горение. С другой стороны, тротил, как и другие взрывчатые вещества, должен детонировать. Различные ЭМ по-разному склонны к переходу. Возможен переход или нет, определяет следующее: внешние ограничения, структура и количество вещества. Разнообразные сочетания приводят к переходу от стационарного процесса к высокопорядковому режиму.

Для контроля над РВП чаще всего применяют прерывание режима и чаще всего это единственный возможный вариант. Управлять меленными процессами намного проще чем высокоскоростными. К примеру горение можно прекратить различными способами: поменяв температуру, давление или структуру материала.

Значительно более сложной задачей является управление волновых и сверхзвуковых режимов. Сложность заключается в том, что для протекания процесса почти не требуются внешние факторы, а высокая мощность процесса не дает возможности влиять на процесс снаружи. Трудно создать внешние условия сравнимые по величине с фронтальными.

Учитывая рассмотренное выше, можно еще раз убедиться, что обратный переход от высокоскоростного режима к низкоскоростному невозможен. Это связано с тем что на более высоких уровнях, скоростные характеристики процесса выше, а пространственные - ниже. Если рассматривать в качестве примера переход от детонации к горению, то окажется, что процесс детонации проще прекратить, чем снижать его параметры.

Сложность контроля над режимом напрямую связана с его порядком. Для контроля над процессом горения можно использовать значительно больше факторов, чем, например, для контроля над процессом детонации.

Энергия на фронте ударной волны, пожалуй, один из основных параметров ВП. Фронт протекающего процесса складывается из нескольких зон. Зоны разделяются по происходящим в них процессам. Процессы бывают: прогрев,

испарение, фильтрация, догорание. Если рассмотреть фронт горения, то в нем можно обнаружить сразу несколько зон: зону испарения, прогрева и энерговыделения.

Газообразные продукты взрыва играют первостепенную роль при распространении перечисленных выше режимов и при передаче энергии в окружающую среду. Газообразные продукты, которые образовались, являются энергоносителем. И их способность к релаксации способствует демпфированию местного повышения параметров. Если рассмотреть совершенную работу, то газообразные продукты являются лучшими из работающих тел. При этом эффективность совершаемой ими работы не зависит от способа ее передачи окружающей среде. Отметим, что бывают случаи, когда не все продукты становятся газообразными. Какая-то их доля может оказаться в конденсированном виде.

От режима взрывчатого превращения зависит вид передачи энергии. Волновые режимы используют волновые способы передачи энергии, а конвективные режимы создают на границе давление, которое вызывает образование ударной волны.

Детонации присущи особо интенсивные методы передачи энергии. Из-за высокоградиентных течений, которые создаются ударной волной, метаемое тело может серьезно деформироваться и даже изменить массу. Формирование новой геометрии и структуры - это не просто целенаправленное или произвольное формоизменение. Это способ рассеивания энергии. Масса метаемого тела всегда уменьшается при ударно-волновом режиме передачи энергии таблица 1.2 [60].

Таблица 1.2 - Характеристики схем ускорения

Показатели метода Схема ускорения

Ускорение компактного тела Низкие конусы, сегменты Кумуляция

Скорость, км/с 2,5...3,5 3,0.4,5 8,0.10,0

Потеря массы, % 0 5.10 90

Изменение геометрии и структуры Исходная геометрия Форматирование новой геометрии Форматирование новой геометрии и структуры

Характер нагружения определяется внешним воздействием. При изоэн-тропическом сжатии вещества происходит подведение или отбор тепла. В отличии от изоэнтропического сжатия при ударно-волновом воздействии создается не только высокое давление, но и высокая температура. Последствия ударно-волнового процесса, как правило необратимы. Температура и давление растут во фронте ударной волны одновременно, за время 10-12-10-9 с. Спустя 10-6 с давление снимается благодаря изоэнтропическим волнам разгрузки. Температура при этом снижается до определенного значения. Итоговая длительность процесса ударного сжатия и разгрузки - 10-4-10-5 с. Существенный недостаток - необратимость ударно-волнового процесса. Структурные соединения, которые образуются при ударном сжатии, уничтожаются высокими температурами. Скажем и о состоянии вещества, добавках, которые были введены энергетический материал при детонационном режиме. Время действия высокого давления и температуры в волне детонации значительно увеличено в сравнении с ударным сжатием. Такая химическая реакция является уникальной. Ее можно воспроизвести только на базе энергетического материала и соответствующего режима взрывчатого превращения.

Возможность преобразования химической энергии в электрическую -это исключительное свойство рассмотренных режимов. В этом смысле у детонационного режима аналогов нет. Этот режим позволяет создать мощные электрические импульсы магнитогидродинамическим методом. Его смысл в том, что сжатие магнитного потока, которое создается в рабочем объеме, при разряде батареи конденсаторов, осуществляется с помощью металлической пластины, которая сама получает ускорение детонацией заряда взрывчатого вещества.

Эффективность преобразования химической энергии ВВ в импульсном МГД генераторе достигает 15-20 %, удельные энергетические характеристики составляют 2-5 Дж/см3, а удельная мощность порядка 10 -100 кВт на 1см3 объема заряда ЭМ.

1.3 Общие сведения. Учет взрывоопасности

Наибольшую опасность для промышленных и жилых зданий представляют взрывы, вызванные внезапным изменением состояния вещества, так как они могут достигать большей мощности и действовать на большом расстоянии [13, 38].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куриен Никита Сергеевич, 2022 год

// // \

Рисунок 4.36 - Фрагмент армирования в момент разрушения колонны

Рисунок 4.37 - Локальное разрушение бетона в узле

На рисунках 4.35 и 4.36 показано разрушение колонны взрывной нагрузкой, а на рисунке 4.37 частичное разрушение узла в процессе общей деформации каркаса под действием вертикальных нагрузок.

На рисунках П6.1 - П6.14 показаны зависимости вертикальных перемещений, изгибающих моментов, напряжений и деформаций в армировании в зависимости от времени полученный в расчетной схеме из объемных конечных элементов.

4.3.8 Сравнение результатов и выводы

Результат Статический линейный подход (стержневая модель) Статический нелинейный подход (стержневая модель) Динамический нелинейный подход (стержневая модель) Динамический нелинейный подход (модель из объемных конечных элементов)

Предельно допустимая полезная нагрузка, д.е. 1 2,1 1,8 1,9

Прогиб, мм 45,9 73,3 199,5 149,4

Выводы по главе:

Выполнено сравнение различных численных и аналитических методик по определению напряженно-деформированного состояния элемента строительной конструкции как под воздействием статической, так и динамической нагрузки.

Выполнено сравнение результатов анализа статического и квазистатического расчетов однопролетной железобетонной балки, произведенного аналитическим и численными методами. Близкие значения несущей способности подтверждают адекватность и применимость принятых подходов.

Выполнено сравнение результатов аналитического статического и численных динамических решений определения напряженно-деформированного состояния шарнирно опертой плиты под действием взрывной нагрузки. Близкие значения предельной массы точечного заряда, полученные различными способами, а также сходимость с апробированными методиками подтверждают адекватность принятых подходов к определению взрывной нагрузки в ближней зоне действия взрыва и применимость в решении динамических задач.

Разработана методика проведения комплексного анализа механической безопасности монолитного многоэтажного пространственного каркаса, включающая определение давления фронта взрывной волны во времени и решения физически и геометрически нелинейной задачи определения напряженно-деформированного состояния строительных конструкций во времени.

Произведено сравнение различных подходов к решению задачи механической безопасности железобетонного монолитного многоэтажного пространственного каркаса и сделаны следующие выводы:

- статический линейный подход является самым консервативным, фактическая несущая способность каркаса значительно выше чем значение, полученное по такой методике;

- игнорирование динамических эффектов при статическом нелинейном подходе дает необоснованно большое значение предельной нагрузки, что может привести к прогрессирующему;

-решение динамической задачи в стержневой постановке дает достаточно точные результаты, однако игнорирование динамических эффектов упрочнения материалов не позволяет полностью реализовать потенциал несущей способности каркаса;

- решение динамической нелинейной задачи с использованием объемных и стержневых элементов с эффектами динамического упрочнения материалов позволяет максимально эффективно учитывать работу материалов.

В процессе исследования в соответствии с его целями и задачами достигнуты следующие новые научные и практические результаты.

1. Проведен анализ современных отечественных и зарубежных теоретических и экспериментальных исследований. Сделан вывод о том, что методики, представленные в существующих нормативных документах, не в полной мере отражают специфику определения величины и характера взрыва конденсированного взрывчатого вещества, расположенного в ближней зоне взрыва, на конструкции зданий и сооружений и нуждаются в уточнении. Выполнен анализ Российских и зарубежных нормативных документов, и рекомендаций по вопросам предотвращения прогрессирующего обрушения. Проведено сравнение основных требований по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения.

2. Выполнено сравнение результатов численного решения и апробированных аналитических методик определения давления во фронте воздушной ударной волны от взрыва конденсированного взрывчатого вещества, расположенного в ближней зоне взрыва. Сделан вывод о возможности применения численных решений, основанных на методике определения взрывной нагрузки CONWEP при расчетах строительных конструкций. Исследована чувствительность давления во фронте ударной волны к различным параметрам, таким как положение заряда в пространстве, масса заряда.

3. Проведено сравнение результатов применения выбранной математической модели материала с экспериментальными данными и результатами, полученными при решении по методикам, принятым в нормативных документах. Сделан вывод о возможности применения подобного подхода для решения статических и высокоскоростных задач.

4. Решена задача об определении напряженно-деформированного состояния железобетонной шарнирно-опертой балки под действием статической нагрузки и динамического воздействия от взрыва. Произведено сравнение

напряженно-деформированного состояния и верификация используемых моделей.

5. Решена задача об определении напряженно-деформированного состояния прямоугольной бетонной и железобетонной плиты, шарнирно опертой на четыре канта, под воздействием взрывной нагрузки. Определена критическая масса заряда взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте. Проведен анализ результатов, полученных аналитическим и численными методом.

6. Выполнено численное моделирование динамического отклика железобетонного каркаса многоэтажного здания на разрушении одной из колонн взрывом, с учетом воздействия взрывной волны на все окружающие элементы, что позволило проанализировать напряженно-деформированное состояние и процесс перераспределения усилий во времени, в том числе используя критерий прочности, учитывающий трехмерное напряженное состояние. Выявлен ряд важных параметров динамического деформирования рассматриваемого каркаса.

7. Определены основные тенденции и зависимости при перераспределении внутренних усилий в расчетной схеме перекрестно-стержневого рамного многоэтажного железобетонного каркаса, вызванные удалением несущей колонны первого этажа:

- критическими элементами вторичной расчетной схемы являются ригели, в особенности их приопорные зоны, а наибольшие усилия возникают в элементах, опирающихся одним концом на разрушенную колонну;

- при внезапном удалении колонны статические нагрузки, приложенные к рассматриваемой ячейке, становятся динамическими.

- несущая способность пространственной системы ригелей значительно выше, чем несущая способность плоской рамы, что связано с перераспределением нагрузок на соседние колонны.

8. Для железобетонного каркаса показано:

- статический линейный и квазистатический линейный расчеты стержневых систем являются достаточно консервативными, невозможность пластического перераспределения усилий между ярусами приводит к чрезмерной перегрузке ригеля первого яруса, что влечет за собой значительный перерасход материалов. Предельная нагрузка, полученная при статическом линейном расчете, далее называет эталонной, а предельные несущие способности систем вычисляться в долях от нее;

- статический нелинейный расчет показывает запас несущей способности в сравнении с эталонной нагрузкой. Предельная статическая нагрузка на систему, при аналогичном армировании увеличивается в 1,8 раз. Квазистатический нелинейный расчет, напротив показывает, что система переходит в состояние механизма, всего лишь при 0,7 эталонной нагрузки;

- динамический расчет стержневой системы с учетом физической и геометрической нелинейности показывает, что система переходит в состояние механизма при нагрузке в 1,3 раза превышающей эталонную;

- динамический физически и геометрически нелинейном расчет системы, состоящей из объемных конечных элементов и дискретной стержневой арматуры показал наибольшую эффективность. Вантовая работа арматуры, а также частичное разрушение перенапряженных участков бетона привели к наиболее адекватному варианту перераспределения усилий, а критическая нагрузка для такой системы оказалась в 1,7 раз превышающей эталонную.

Определен коэффициент динамичности рассматриваемой расчетной схемы для стержневой модели и модели из объемных конечных элементов. Коэффициент определялся как отношение максимального вертикального перемещения узла над разрушенной колонны при внезапном удалении колонны и вертикального перемещения при статическом расчете. Показано, что неучет явления динамичности и кинематического упрочнения материала приводит к значительным погрешностям при вычислении основных характеристик напряженно-деформированного состояния.

Анализируя вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что решение задачи механической безопасности многоэтажным монолитных железобетонных зданий наиболее эффективно проводить с использованием объемных бетонных тел и дискретной арматуры, что связано с адекватным моделированием проявляющихся эффектов, таких как вантовая работа перекрытий, разрушение материала бетона, различную работу на растяжение и сжатие, пластическое течение арматуры.

6. Список литературы

1 . Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 1. М.: Изд-во АСВ. 1995. 320 с.

2. Айзенберг Я.М., Кодыш Э.Н., Никитин И.К., Смирнов В.И., Трекин Н.Н. Сейсмостойкие многоэтажные здания с железобетонным каркасом. Москва: Издательство АСВ, 2012. 264с

3. Айзенберг Я.М., Кодыш Э.Н., Никитин И.К., Смирнов В.И., Трекин Н.Н. Сейсмостойкие многоэтажные здания с железобетонным каркасом. Москва: Издательство АСВ, 2012. 264с.

4. Александров А.В., Матвеев А.В. О критериях поведения отдельных стрежней в момент потери устойчивости упругой системы // Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном производстве: труды годичного собрания РААСН. Москва-Казань, 2003. С 428-431.

5. Алмазов В.О. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов / В. О. Алмазов, К. К. Зуй - М.: АСВ, 2013. - 128с.

6. Алмазов В.О. Сопротивление прогрессирующему разрушению: расчёты и конструктивные мероприятия / Алмазов В.О. // Вестник ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко «Исследования по теории сооружений» - 2009. - № 1 (XXVI) - С.179- 194.

7. Андросова Н.Б. Анализ исследований и требований по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в законадательно- нормативных документах России и странах Евросоюза / Андросова Н.Б., Ветрова О.А. // Строительство и реконструкция - 2019. - № 1(81) - С.85-96.

8. Баженова Т.В. и др. Ударные волны в реальных газах. - М., «Наука», 1968. - 198 с.

9. Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия: В 2-х кн. Пер. с англ. / Под ред. Я.Б. Зельдовича, Б.Е. Гельфанда. -М.: Мир, 1986. - 319с., ил.

10. Белов Н.Н., Копаница Д.Г., Кумпяк О.Г., Югов Н.Т. Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки. — Нортхэмптон-Томск, 2004. - 465 с.

11. Белов Н.Н., Югов Н.Т., Копаница Д.Г., Кабанцев О.В., Югов А.А., Овечкина А.Н. Расчет прочности сталебетонных колонн на взрывные и ударные нагрузки. Вестник ТГАСУ №2, 2007. с. 132 - 138.

12. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М.: Госстройиздат., 1961. 96 с.

13. Бирбраер А.Н., А.Н. Шульман С.Г.. Прочность и надежность конструкций АЭС при особых динамических воздействиях.-М.:Энергоатомиздат. 1989. 304 с.

14. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Концепция и направления развития теории конструктивной безопасности зданий и сооружений при силовых и сре-довых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2013. №2. С 28-24.

15. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Расчетные модели силового сопротивления железобетона. - М.: Издательство АСВ, 2004. - 472 с.

16. Ведяков И.И. Расчет строительных конструкций на прогрессирующее обрушение: нормативные требования / Ведяков И.И., Еремеев П.Г., Одесский П.Д., Попов Н.А., Соловьев Д.В. // Промышленное и гражданское строительство - 2019. - № 4 - С.16-24.

17. Володин Г.Т. Действие взрыва зарядов конденсированных ВВ в газовой и жидкой средах. Ч. II. Взрывостойкость и гарантированное разрушение элементов конструкций. Тула: Левша. 2005. 160 с.

18. Володин Г.Т. Моделирование гарантированного разрушения пластин взрывом неконтактных зарядов конденсированных взрывчатых веществ // Известия ТулГУ. Естественные науки. 2012. №1-1.

19. Волошенко-Климовицкий Ю.Я. Динамический предел текучести / Ю. Я. Волошенко-Климовицкий - М.: Наука, 1965. - 179c.

20. Галяутдинов, З. Р. Расчет опертых по контуру железобетонных плит на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / З. Р. Галяутдинов // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения: Материалы Международных академических чтений, Курск, 18 ноября 2020 года / Под редакцией С.И. Меркулова. - Курск: Закрытое акционерное общество "Университетская книга", 2020. - С. 56-61.

21. Галяутдинов, З. Р. Динамический критерий прочности бетона при плоском напряженном состоянии / З. Р. Галяутдинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2019. - Т. 21. - №2 4. - С. 138-145

22. Галяутдинов, З. Р. Численно-экспериментальные исследования податливых опор при кратковременном динамическом нагружении / З. Р. Галя-утдинов, Д. Р. Галяутдинов, М. В. Гандзий // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2018. - Т. 20. - № 4. - С. 103-110.

23. Галяутдинов, З. Р. Исследование работы железобетонных плит на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / З. Р. Га-ляутдинов // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения: Материалы Международных академических чтений, Курск, 20 ноября 2015 года / Курский государственный университет. - Курск: Курский государственный университет, 2015. - С. 130-138.

24. Гениев Г.А. Метод определения динамических пределов прочности бетона / Гениев Г.А. // Бетон и железобетон - 1998. - Т. 1 - С.18-19.

25. Гениев Г.А. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях / Г. А. Гениев, В. И. Колчунов, Н. В. Клюева, А. И. Никулин, К. П. Пятикрестовский - М.: АСВ, 2004. - 216с.

26. Голышев А.Б. Сопротивление железобетона / А. Б. Голышев, В. И. Колчунов - К.: Основа, 2009. - 432с.

27. ГОСТ 27751—2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основ-ные положения»

28. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия/М.Ф. Бранштейн, Н.И. Бородачев, Л.Х. Блюмина и др. М.: Стройиздат. 1981.

29. Дорожинский В.Б. Вероятностный расчет элементов конструкций на случайное взрывное воздействие в нелинейной динамической постановке: ав-тореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.23.17) / Дорожинский Владимир Богданович; ФГБОУ "Московский государственный строительный университет".- Москва, 2012. - 19с.

30. Емельянов С.Г. Методика определения параметров живучести железобетонных каркасов многоэтажных зданий / Емельянов С.Г., Клюева Н.В., Кореньков П.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности - 2016. - № 3(363) - С.252-258.

31. Емельянов С.Г. Особенности проектирования узлов конструкций жилых и общественных зданий из панельно-рамных элементов для защиты от прогрессирующего обрушения / Емельянов С.Г., Федорова Н.В., Колчунов

B.И. // Строительные материалы - 2017. - № 3 - С.23-26.

32. Еремеев П.Г. Предотвращение лавинообразного (прогрессирующего) обрушения несущих конструкций уникальных большепролетных сооружений при аварийных воздействиях / Еремеев П.Г. // Строительная механика и расчет сооружений - 2006. - № 2 - С.65-72.

33. Журавлев, Г.М. К расчету взрывозащитных железобетонных сооружений на основе высокоскоросных моделей деформирования бетона / Г.М. Журавлев, В.Г. Теличко, Н.С. Куриен // Сборник материалов XX Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства, строительной индустрии и промышленности». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2020. -

C. 178-186

34. Журавлев, Г.М. Математическое моделирование взрывного воздействия в ANSYS/AUTODYN / Г.М. Журавлев, Н.С. Куриен // Сборник материалов XX Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства, строительной индустрии и промышленности». -Тула: Изд-во ТулГУ, 2019. - С. 191-194

35. Зайцев Л.Н. Исследования трещинообразования, деформаций и несущей способности неразрезных железобетонных плит. Воздействие статических, динамических и многократно повторяющихся нагрузок на бетон и элементы железобетонных конструкций . М., Стройиздат, 1972.

36. Зенин С.А. Расчёты крупнопанельных зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения методами предельного равновесия и конечного элемента / Зенин С.А., Шарипов Р.Ш., Кудинов О.В., Шапиро Г.И., Гаса-нов А.А. // Academia. Архитектура и строительство - 2016. - Т. 4 - С.109-113.

37. Ильюшин, А. А. Механика сплошной среды / А. А. Ильюшин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГУ, 1978.-287 с.

38. Ильюшин, А. А. Пластичность: Основы общей математической теории / А. А. Ильюшин. - М.: Изд-во МГУ, 1963.-272 с.

39. Карпенко Н.И. К определению деформаций изгибаемых железобетонных элементов с использованием диаграмм деформирования бетона и арматуры / Карпенко Н.И., Соколов Б.С., Радайкин О.В. // Строительство и реконструкция - № 2 - С.11.

40. Клюева Н.В. Концептуально-методологические подходы к оценке живучести железобетонных конструкций с учетом физических моделей сопротивлений / Клюева Н.В., Емельянов С.Г., Колчунов В.И. // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура - 2013. - № 31-2 - С.46-51.

41 . Клюева Н.В. Некоторые предложения для конструктивной защиты зданий и сооружений от прогрессирующего разрушения / Клюева Н.В., Андросова Н.Б. // Строительство и реконструкция - 2015. - № 4 - С.72-78.

42. Клюева Н.В. Экспериментальные исследования железобетонных балок сплошного и составного сечения в запредельных состояниях / Клюева Н.В., Демьянов А.И. // VII Международный научно-методический семинар «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь» - 2001. - С.167-172.

43. Кодыш Э.Н. Защита многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения / Кодыш Э.Н., Трекин Н.Н., Чесноков Д.А. // Промышленное и гражданское строительство - 2016. - № 6 - С.8-13.

44. Кодыш Э.Н. Проектирование защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения с учетом возникновения особого предельного состояния / Кодыш Э.Н. // Промышленное и гражданское строительство - 2018. - Т. 10 - С.95-101.

45. Кодыш Э.Н., Никитин И.К., Трекин Н.Н. Расчет железобетонных конструкций из тяжелого бетона по прочности, трещиностойкости и деформациям. М.: Издательство АСВ, 2010. 352с.

46. Кодыш Э.Н., Трекин Н.Н., Никитин И.К. Проектирование многоэтажных зданий с железобетонным каркасом. М.: Издательство АСВ, 2009. 346с.

47. Колчунов В.И. Анализ динамических нагружений в арматуре изгибаемых железобетонных элементов при хрупком разрушении бетонной матрицы / Колчунов В.И., Андросова Н.Б. // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура - 2016. - № 4 - С.11-20.

48. Колчунов В.И. Вопросы расчетного анализа и защиты крупнопанельных зданий от прогрессирующего обрушения / Колчунов В.И., Емельянов С.Г. // Жилищное строительство - 2016. - № 10 - С.17-20.

49. Колчунов В.И. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях / В. И. Колчунов, Н. В. Клюева, Н. Б. Андросова, А. С. Бухтия-рова - М.: АСВ, 2014. - 208c.

50. Котляревский В.А., Ганнушкин В.И., Костин А.А., и др. Убежища гражданской обороны. Конструирование и расчет. М.:Стройиздат. 1989.

51. Круглов В.М., Ерофеев В.Т., Ватин Н.И., Аль Дулайми Салман Давуд Салман Вариант деформационной теории пластичности бетона в плоском напряжённом состоянии // Интернет-журнал «Транспортные сооружения», 2019 №4, https://t-s.today/PDF/11 SATS419.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/11SATS419

52. Лужин О.В., Попов Н.Н., Расторгуев Б.С. Расчет конструкций сооружений на действие взрывных волн //Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. Справочник проектировщика. -М. : Стройиздат, 1981. - с.5-28.

53. Мкртычев О.В., Дорожинский В.Б. Безопасность зданий и сооружений при взрывных воздействиях. Вестник НИЦ «Строительство». Исследования по теории сооружений: Сб. статей. Вып. 3 - 4 (XXVIII) / под ред. И.И. Ведякова и Г.С. Варданяна. - М.: НИЦ «Строительство», 2011. с. 21 - 34.

54. Мкртычев О.В., Дорожинский В.Б., Лазарев О.В. Расчет конструкций железобетонного здания на взрывные нагрузки в нелинейной динамической постановке. Научно-технический журнал Вестник МГСУ, №4. 2011. Периодическое научное издание./ М., МГСУ, 2011. с. 243 - 247.

55. Моделирование пожаров и взрывов/ Под ред. Брушлинского Н.Н. и Корольченко А.Я. - М.: Изд-во «Пожнаука», 2000. - 383 с.

56. Муйземнек А.Ю., Богач А.А. Математическое моделирование процессов удара и взрыва в программе LS-DYNA : учебное пособие. / - Пенза : Информационно-издательский центр ПГУ, 2005. - 106 с.

57. Цветков, Константин Александрович. Влияние динамического нагружения на прочностные и деформативные свойства бетона при одноосных и двухосных напряженных состояниях : диссертация ... кандидата технических наук : 01.02.04 / Цветков Константин Александрович; [Место защиты: Моск. гос. строит. ун-т].- Москва, 2007.- 268 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1584

58. Мутока Кяло Ндунда. Живучесть многоэтажных каркасных железобетонных гражданских зданий при особых воздействиях : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01.- Москва, 2005.- 185 с.: ил. РГБ ОД, 61 065/1020

59. Кореньков Павел Анатолиевич. Живучесть монолитных железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем многоэтажных зданий:

диссертация ... кандидата Технических наук: 05.23.01 / Кореньков Павел Ана-толиевич;[Место защиты: ФГБОУ ВО Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева], 2017

60. Орленко Л.П. Физика взрыва / Под ред. — Изд. 3-е, испр. - В 2 т. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 832 с.

61. Орлов.Г.Г., Стрельчук Н.А. Защита промышленных зданий взрывоопасных производств легкосбасывамыми конструкциями. // В кн. Динамический расчет специальных инженерных сооружений и конструкций. Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1986.-С. 116-126.

62. Перельмутер А.В. Прогрессирующее обрушение и методология проектирования конструкций . // Сейсмостойкое Строительство. Безопасность сооружений, 2004, № 6 , с.38 -41 .

63. Попов Н.Н. Расчет железобетонных конструкций на действие кратковременных динамических нагрузок / Н. Н. Попов, Б. С. Расторгуев - М.: Стройиздат, 1964. - 151c.

64. Райзер В.Д. К оценке надежности железобетонных конструкций при нелинейном деформировании / В.Д. Райзер, О.В. Мкртычев // Бетон и железобетон. 2000. - №3. - С. 15 - 19.

65. Расторгуев Б.С. Динамика железобетонных плит при взрывных нагрузках.// Аварии и Катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствии дом 6. М.: издательство Ассоциации строительных ВУзов, 2003, с. 343 -365.

66. Расторгуев Б.С., Плотников А.И., Хуснутдинов Д.З. Проектирование зданий и сооружений при аварийных взрывных воздействиях. Учебное пособие. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. - 152 с.

67. Рахманов В.А. Влияние скорости деформации на динамический предел текучести / Рахманов В.А., Попов Н.Н., Тябликов Ю.Е. // Бетон и железобетон - 1979. - № 9 - С.31-32.

68. Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения» Москомархитектура, М., 2006.

69. Садовский М.А. Механическое действие воздушных ударных волн по данным экспериментальных исследований. Сб. «Физика взрыва». М., АН СССР, 1952, с. 20 - 111.

70. Саламахин Т.М. Разрушение взрывом элементов конструкций. М.: ВИА, 1961. 275 с.

71. Саламахин Т.М. Физические основы механического действия взрыва и методы определения взрывных нагрузок. М.: ВИА, 1974. 255 с.

72. Смирнов А.А. Моделирование взрывного воздействия на конструкцию в LS-DYNA. МГТУ им. Н.Э. Баумана. http://www.niism-kb.narod.ru/

73. Смирнов А.Ф. Статическая и динамическая устойчивость сооружений. Трансжелдориздат 1947. с 308

74. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. - М., Министерство регионального развития Российской Федерации: ЦПП, 2011. - 80 с.

75. СП 296.1325800.2017. Здания и сооружения. Особые воздействия. -М.: Стандартинформ, 2017. - 23с.

76. СП 385.1325800.2018. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования. Основные положения. - М.: Минстрой России, 2018. - 33с.

77. СТО-008-02495342-2009. Предотвращение прогрессирующего обрушения железобетонных монолитных конструкций зданий.

78. Тамразян А.Г. Основные принципы оценки риска при проектировании зданий и сооружений / Тамразян А.Г. // Вестник МГСУ - 2011. - № 2 -С.21-27.

79. Тамразян А.Г. Рекомендации к разработке требований к живучести зданий и сооружений / Тамразян А.Г. // Вестник МГСУ - 2011. - № 2 - С.77-83.

80. Тамразян А.Г. Ресурс живучести-основной критерий проектных решений высотных зданий / Тамразян А.Г. // Жилищное строительство - № 1 -С.15-18.

81. Травуш В.И. Некоторые направления развития теории живучести конструктивных систем зданий и сооружений / Травуш В.И., Колчунов В.И., Клюева Н.В. // Промышленное и гражданское строительство - 2015. - Т. 3 -С.4- 11.

82. Травуш В.И. Проектирование защиты крупнопанельных зданий от прогрессирующего обрушения / Травуш В.И., Шапиро Г.И., Колчунов В.И., Леонтьев Е.В., Федорова Н.В. // Жилищное строительство - 2019. - № 3 -С.40-46.

83. Травуш В.И. Расчет параметра живучести рамно-стержневых конструктивных систем / Травуш В.И., Федорова Н.В. // Научный журнал строительства и архитектуры - 2017. - № 1 - С.21-28.

84. Трекин Н.Н. Несущая способность колонн, армированных высокопрочной сталью, при динамическом воздействии: Дисс. канд.техн.наук. - М., 1987. - 150 с.

85. Тур В.В. Оценка рисков конструктивных систем в особых расчетных ситуациях / Тур В.В. // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F, Строительство. Прикладные науки - 2009. - № 6 - С.2-14.

86. Учет внешних событий, вызванных деятельностью человека, при проектировании атомных электростанций. Руководство по безопасности. № 50-SG-S5. Вена: МАГАТЭ. 1983.

87. Федеральный закон от 30.12.2009 г. № Ф3384 Технический регламент о безопасности зданий и сооружений

88. Abbasnia R. A theoretical method for calculating the compressive arch capacity of RC beams against progressive collapse / Abbasnia R., Nav F.M. // Structural Concrete - 2016. - Т. 17 - № 1 - С.21-31.

89. Baker W.E., Cox P.A., Westine P.S., Kulesz J.J., Strehlow R.A. Explosion Hazards and Evaluation, Elsevier, Amsterdam, 1983.

90. Choi H. Progressive collapse-resisting capacity of RC beam-column subassemblage / Choi H., Kim J. // Magazine of Concrete Research - 2011. - Т. 63 -№ 4 - С.297-310.

91. Jun Xu. A new method for reliability assessment of structural dynamic systems with random parameters [Text] / Jun Xu // Structural Safety. - 2016. - Vol. 60. - P. 130-143.

92. Kokot S. Static and dynamic analysis of a reinforced concrete flat slab frame building for progressive collapse / Kokot S., Anthoine A., Negro P., Solomos G. // Engineering Structures - 2012. - T. 40 - C.205-217.

93. Peng Z. Experimental Study of Dynamic Progressive Collapse in Flat-Plate Buildings Subjected to an Interior Column Removal / Peng Z., Orton S.L., Liu J., Tian Y. // Journal of Structural Engineering - 2018. - T. 144 - № 8.

94. Adam J.M. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century / Adam J.M., Parisi F., Sagaseta J., Lu X. // Engineering Structures - 2018. - T. 173 - C.122-149.

95. Adamik V., Vagenknecht J., Vavra P., Trzcinski W. Effect of TNT charges orientation on generated air blast waves. Numerical simulation using LS-DYNA. ANSYS User's Meeting, 2004.

96. Adamik V., Vagenknecht J., Vavra P., Trzcinski W. Effect of TNT charges orientation on generated air blast waves. Numerical simulation using LS-DYNA. ANSYS User's Meeting, 2004.

97. Alia A., Souli M. High Explosive Simulation Using Multi-material Formulations. Applied Thermal Engineering. Vol. 26. p. 1032 - 1042

98. Alia A., Souli M. High Explosive Simulation Using Multi-material Formulations. Applied Thermal Engineering. Vol. 26. p. 1032 - 1042

99. Alogla K. A new mitigation scheme to resist progressive collapse of RC structures / Alogla K., Weekes L., Augusthus-Nelson L. // Construction and Building Materials - 2016. - T. 125 - C.533-545.

100. Alogla K. Theoretical assessment of progressive collapse capacity of reinforced concrete structures / Alogla K., Weekes L., Augusthus-Nelson L. // Magazine of Concrete Research - 2017. - T. 69 - № 3 - C.145-162.

101. Alshaikh I.M.H. Progressive collapse of reinforced rubberised concrete: Experimental study / Alshaikh I.M.H., Abu Bakar B.H., Alwesabi E.A.H., Akil H.M. // Construction and Building Materials - 2019. - T. 226 - C.307-316.

102. Baker W.E. Explosions in the Air, University of Texas Pr., Austin, 1973.

103. Baker W.E., Cox P.A., Westine P.S., Kulesz J.J., Strehlow R.A. Explosion Hazards and Evaluation, Elsevier, Amsterdam, 1983.

104. Bi K. Domino-type progressive collapse analysis of a multi-span simp-lysupported bridge: A case study / Bi K., Ren W.X., Cheng P.F., Hao H. // Engineering Structures - 2015. - T. 90.

105. Colomer Segura C. Determination of Loading Scenarios on Buildings Due to Column Damage / Colomer Segura C., Hamra L., D'Antimo M., Demonceau J.F., Feldmann M. // Structures - 2017. - T. 12 - C.1-12.

106. EN 1990. Eurocode 0 - EN 1990: Basis of structural design, 2002.

107. EN 1991-1-7. Eurocode 1 - EN 1991-1-7: Actions on structures - Part 17: General actions - Accidental actions, 2009.

108. Experimental investigation of progressive collapse resistance of oneway reinforced concrete beam-slab substructures under a middle-column-removal scenario

109. Fu Q.N. Numerical simulations on three-dimensional composite structural systems against progressive collapse / Fu Q.N., Tan K.H., Zhou X.H., Yang B. // Journal of Constructional Steel Research - 2017. - T. 135 - C.125-136.

110. GSA.Alternate path analysis and design guidelines for progressive collapse esistance. Washington, 2016. 203 p.

111. Hallquist, J. LS-DYNA: Theoretical Manual / J. Hallquist. - 1998. - May

112. Henrich J. The dynamics of explosions. Elsevier, Amsterdam, 1979.

113. Hughes B.P. Compressive strength and ultimate strain of concrete under impact loading / Hughes B.P., Watson A.J. // Magazine of Concrete Research -1978. - T. 30 - № 105 - C.189-199.

114. International Ammunition Technical Guideline (IATG), Formulae for ammunition management 01.80, United Nations, 2011.

115. Jian H. Simplified models of progressive collapse response and progressive collapse-resisting capacity curve of RC beam-column substructures / Jian H., Zheng Y. // Journal of Performance of Constructed Facilities - 2014. - T. 28 - № 4

116. Jose M. Adam , Fulvio Parisi, Juan Sagaseta, Xinzheng Lu Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century // Engineering Structures. 2018. Vol. 173. Pp. 122-149.

117. Kang S.B. Progressive collapse resistance of precast beam-column subassemblages with engineered cementitious composites / Kang S.B., Tan K.H., Yang E.H. // Engineering Structures - 2015. - T. 98 - C.186-200.

118. Khuyen H.T. An approximate method of dynamic amplification factor for alternate load path in redundancy and progressive collapse linear static analysis for steel truss bridges / Khuyen H.T., Iwasaki E. // Case Studies in Structural Engineering - 2016. - T. 6 - C.53-62.

119. Kingery C. N., Bulmash G., (1984) "Technical report ARBRL-TR-02555: Air blast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical burst", AD-B082 713, U.S. Army Ballistic Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, MD.

120. Kulkarni S.M. Response of reinforced concrete beams at high strain rates / Kulkarni S.M., Shah S.P. // ACI Structural Journal - 1998. - T. 95 - № 6 - C.705-715.

121. Kulkarni S.M. Response of reinforced concrete beams at high strain rates / Kulkarni S.M., Shah S.P. // ACI Structural Journal - 1998. - T. 95 - № 6 - C.705-715.

122. Kupfer H.B. Das nicht-lineare Verhalten des Betons bei zweiachsiger Beanspruchung//Beton und Stahlbetonbau. - 1973.

123. Lapoujade V., Van Dorsselaer N., Kevorkian S., Cheval K. A study of mapping tachnique for air blast modeling. 11th International LS-DYNA Users Conference.

124. Lewis W.J. Condensed phase explosions and their blast characteristics// Paper at Euromech 139, 1981 . p. 7.

125. Lewis W.J. Condensed phase explosions and their blast characteristics// Paper at Euromech 139, 1981 . p. 7.

126. Li S. Experimental and numerical study on progressive collapse process of RC frames with full-height infill walls / Li S., Shan S., Zhai C., Xie L. // Engineering Failure Analysis - 2016. - T. 59 - C.57-68.

127. Malvar L.J. Review of static and dynamic properties of steel reinforcing bars / Malvar L.J. // ACI Materials Journal - 1998. - T. 95 - № 5 - C.609-616.

128. Marchand K.A. Progressive Collapse Criteria and Design Approaches Improvement / Marchand K.A., Stevens D.J. // Journal of Performance of Constructed Facilities - 2015. - T. 29 - № 5 - C.B4015004.

129. Mills C. A. (1987) "The design of concrete structures to resist explosions and weapon effects". Proceedings of the 1st Int. Conference on concrete for hazard protections, Edinburgh, UK.

130. Mohsen Rashki, Alireza Ghavidel, Hamed Ghohani Arab, Seyed Roo-hollah Mousavi. Low-cost finite element method-based reliability analysis using adjusted control variate technique [Text] / Mohsen Rashki, Alireza Ghavidel, Hamed Ghohani Arab, Seyed Roohollah Mousavi // Structural Safety. - 2018. - Vol. 75. - P. 133-142.

131. Müller M., Charypar D., Gross M. Particle-Based Fluid Simulation for Interactive Applications. Eurographics / SIGGRAPH Symposium on Computer Animation (2003). D. Breen, M. Lin (Editors).

132. Müller M., Charypar D., Gross M. Particle-Based Fluid Simulation for Interactive Applications. Eurographics / SIGGRAPH Symposium on Computer Animation (2003). D. Breen, M. Lin (Editors).

133. Naaman A. E., Siriaksorn A. Reliability of Partially Prestressed Beams and Serviceability Limit States [Text] / Naaman A. E., Siriaksorn A. // Journal of PCI. - 1982. - V. 27. - N 6. - P. 66- 85.

134. Paolo Castaldo, Diego Gino, Gabriele Bertagnoli, Giuseppe Mancini. Partial safety factor for resistance model uncertainties in 2D non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures [Text] / Paolo Castaldo, Diego Gino,

Gabriele Bertagnoli, Giuseppe Mancini // Engineering Structures. - 2018. - Vol. 176.

- P. 746- 762.

135. Qian K. Effects of Masonry Infill Wall on the Performance of RC Frames to Resist Progressive Collapse / Qian K., Li B. // Journal of Structural Engineering

- 2017. - T. 143 - № 9 - C.04017118

136. Sasani M., Kazemi A., Sagiroglu S., Forest S. Progressive collapse resistance of an actual 11-story structure subjected to initial damage // Engineering Structures. 2011. Vol. 137. Pp. 893-902.

137. Savin S.Y. Stability analysis of reinforced concrete building frames damaged by corrosion under static-dynamic loading / Savin S.Y., Fedorov S.S. // Journal of Physics: Conference Series - 2019. - T. 1425.

138. Schwer L. A brief introduction to coupling load blast enhanced with MultiMaterial ALE: the best of both worlds for air blast simulation. LS-DYNA Forum. Bamberg 2010.

139. Slavik T. A Coupling of Empirical Explosive Blast Loads to ALE Air Domains in LS-DYNA. 7th European LS-DYNA Conference Salzburg Austria, 2009.

140. Slavik T. A Coupling of Empirical Explosive Blast Loads to ALE Air Domains in LS-DYNA. 7th European LS-DYNA Conference Salzburg Austria, 2009.

141. Starossek U. Progressive collapse of structures: Nomenclature and procedures / Starossek U. // Structural Engineering International: Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE) - 2006.

142. Stefan Reh, Jean-Daniel Beley, Siddhartha Mukherjee, Eng Hui Khor. Probabilistic finite element analysis using ANSYS [Text] / Stefan Reh, Jean-Daniel Beley, Siddhartha Mukherjee, Eng Hui Khor // Structural Safety. - 2006. - Vol. 28.

- Issues 1-2. - P. 17-43.

143. Strehlow R.A., Baker W.E. The characterization and evaluation of accidental explosions. Prog. Energy Comb. Sci. 1976, v.2, № 1, p. 27 - 60.

144. Strehlow R.A., Baker W.E. The characterization and evaluation of accidental explosions. Prog. Energy Comb. Sci. 1976, v.2, № 1, p. 27 - 60.

145. U.S. Department of the Army, (1990) "Structures to resist the effects of accidental explosions", Technical Manual 5-1300.

146. UFC 2-023-03. Unified facilities criteria (UFC). Design of buildings to resist progressive collapse, 14 july 2009, change 3, 1 november 2016.

147. UFC 4-023-03. Design of buildings to resist progressive collapse. 2016.

245 p.

148. Unified Facilities Criteria (2008), "UFC 3-340-02 Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions", U.S. Army Corps of Engineers, Naval Facilities Engineering Command, Air Force Civil Engineer Support Agency

149. Williams George Daniel, II. Analysis and Response Mechanisms of BlastLoaded Reinforced Concrete Columns. The University of Texas at Austin. May, 2009.

150. Xiao Chen, Zhiping Qiu. Reliability assessment of fiber-reinforced composite laminates with correlated elastic mechanical parameters [Text] / Xiao Chen, Zhiping Qiu // Composite Structures. - 2018. - Vol. 203. - P. 396-403.

151. Yi W.J. Experimental study on progressive collapse-resistant behavior of reinforced concrete frame structures / Yi W.J., He Q.F., Xiao Y., Kunnath S.K. // ACI Structural Journal - 2008. - T. 105 - № 4 - C.433-439.

152. Yu J. Experimental and numerical investigation on progressive collapse resistance of reinforced concrete beam column sub-assemblages / Yu J., Tan K.H. // Engineering Structures - 2013. - T. 55 - C.90-106.

153. Yu J. Special Detailing Techniques to Improve Structural Resistance against Progressive Collapse / Yu J., Tan K.H. // Journal of Structural Engineering - 2014. - T. 140 - № 3 - C.04013077.

154. Yu J. Structural behavior of RC beam-column subassemblages under a middle column removal scenario / Yu J., Tan K.H. // Journal of Structural Engineering - 2013. - T. 139 - № 2 - C.233-250.

155. Zhihua Yi. Blast load effects on highway bridges. The City University of New York, 2009.

156. Zubair I. Syed, Priyan Mendis, Nelson T.K. Lam, Tuan Ngo. Concrete damage assessment for blast load using pressure-impulse diagrams. University of Melbourne. Earthquake Engineering in Australia, Canberra 24-26 November 2006. p. 265 - 274.

157. Zubair I. Syed, Priyan Mendis, Nelson T.K. Lam, Tuan Ngo. Concrete damage assessment for blast load using pressure-impulse diagrams. University of Melbourne. Earthquake Engineering in Australia, Canberra 24-26 November 2006. p. 265 - 274.

Результаты определения НДС железобетонной балки

Время, С

Рисунок П1.1 - Зависимость балочного момента в середине пролета от времени, Н*м

О- - ~-!--1-----!--!---

О 2 4 6 8 10

Время, С

Рисунок П1.2 - Зависимость напряжений в арматурном стержне от времени, Па

+ ш

с рГ

X

О) ^

ЕЕ

О.

« Ъ

X

л

с

III £ а. о X

.. \ ..........

ч

__________; ч

V ! : \

-.........|.......... ..........|......\

\

V ;

\

Л

\

\

ч

• 1 1 1 1

2 4 6 8

Время, С

Рисунок П1.3 - Зависимость нормальных напряжений в бетоне от времени, Па

ю

0 ЬБ-ОУМА кеучгогс! йеск Ьу ЬЗ-РгеРоэ{

■0.01

г -0.02 и

3

а>

| -0.03

а. и

а, -0.04

3

г

ц -0.05

в

2

а -0.06

а> Ш

-0.07

8

10

0 2 4 6

Время, С

Рисунок П1.4 - Зависимость вертикальный перемещений от времени, м

Доля нагрузки Рисунок П1.5 - Зависимость балочного момента в середине пролета от нагрузки, Н*м

400

350

го 300

с

250

пГ

X ф 200

*

о- 150

с

га

X 100

50

0

340.07988

о

0.2

0.4

0.8

0.6

Доля нагрузки

Рисунок П1.6 - Зависимость напряжений в арматурном стержне

от нагрузки, Па

1.2

о

-1000 -2000 Го -3000

с

пГ

го X

-4000

щ -5000

эе

к о.

-6000 -7000 -8000 -9000 -10000

< 0 2 0 4 0 6 0 8 1.

-9034.03

Доля нагрузки

Рисунок П1.7 - Зависимость напряжений в бетоне от нагрузки, Па

0.2

0.4

о.б

0.8

1.2

о

-0.001 -0.002 5 -0.003 I -0.004

О!

3" -0.005

О!

1 -0.006

о.

0)

С -0.007 -0.008 -0.009 -0.01

-0.00915

Доля нагрузки

Рисунок П1.8 - Зависимость вертикальный перемещений от нагрузки, м

Результаты определения НДС плиты под действие взрывной нагрузки

1_8-0УМА кеу«югй (1еск Ьу 1_$-РгеРозг

/ : X

/

-........Т^ргт-^тгг: ............ ;..........|........./ /..........|.............

-...........:............ ........../.........

1

< "(0.00220,-2.51 е-К »7) !

2 3

Время, С (Е-03)

Рисунок П2.1 - Зависимость напряжений в верхней зоне плиты

от времени, Па

LS-DYNA кеуюогс! deck Ьу ЬБ-РгеРс^

/ \

I

0 1 ш.ии^/и.-и.ии^и 2 1 1 ' 4

Время, С (Е-03)

Рисунок П2.2 - Зависимость максимального прогиба плиты от времени, м

15-0ГЫА кеуиогй (¡еек Ьу ЬЭ-РгеРоз!

\

\

\

......••И'"........

.................\

X : ^

\ : ; ^^

\ 1 уг

V X \

\ ' /

V / :

"" ; '

; (о.ооз 39,-1.406+07)

< 1 | | I

О 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

Время, С

Рисунок П2.3 - Зависимость напряжений в верхней зоне плиты

от времени, Па

кеужогс! с)еск Ьу ЬЗ-РгеРоэ!

-..........;........... ^......|............

/

\ !

( Ч-—

ИЛ У