Длительное силовое сопротивление и безопасность сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, доктор технических наук Ларионов, Евгений Алексеевич

• Ларионов, Евгений Алексеевич
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Ларионов, Евгений Алексеевич

Введение

Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования

Глава II. Некоторые вопросы ползучести и виброползучести

1. Уравнения состояния материалов

2. К вопросу виброползучести

3. Дифференциальное уравнение для коэффициента виброползучести

4. Виброползучесть при больших и малых частотах колебаний

5. Деформационный инвариант при вибрационных нагрузках

6. Вибрационный модуль мгновенных деформаций

7. Влияние кратковременной ползучести на коэффициент виброползучести

Глава 1Ш Длительное силовое сопротивление железобетонных элементов

1. К вопросу о длительной прочности и выносливости

2. Диссипативный подход к вопросу длительной прочности материалов

3. Длительное силовое сопротивление материалов

4. Длительная выносливость материалов

5. Некоторые вопросы силового сопротивления сжатых элементов железобетонных конструкций

6. Интегральные характеристики силового сопротивления сечений железобетонных элементов

Глава IV. Коррозионные и силовые повреждения материалов

1. К вопросу коррозионных повреждений железобетонных элементов

2. Длительная прочность и выносливость материалов при коррозионных повреждениях

3. Остаточный ресурс силового сопротивления элементов железобетонных конструкций

Глава V. Некоторые вопросы конструктивной безопасности сооружений

1. Энергетический запас прочности конструктивных элементов сооружений

2. Динамические догружения элементов при запректных воздействиях

3. Демпфированные колебания сооружений

4. Динамическая устойчивость сооружений при крутильном взаимодействии

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Длительное силовое сопротивление и безопасность сооружений»

Проблема обеспечения безопасности и живучести эксплуатируемых зданий и сооружений занимает важное место среди задач прогноза силового сопротивления строительных конструкций."

В последнее десятилетие она заметно обострилась во многих странах, и особенно в России, в силу многих причин, например, воздействий техногенного характера, чрезвычайных ситуаций, землетрясений.

V >, •

Следует отметить также, что задача безопасности и живучести сооружений примыкает к общей проблеме сбережения ресурсов, реализуемой в процессе их реконструкции.

Вопросы теории расчета и прогнозирования безопасности железобетонных сооружений освещены во многих отечественных и зарубежных работах, например в (1 -9,21,23,29,31).

Эти расчеты, неизбежно связанные с прочностью бетона - его основной физико-механической характеристикой - не отражают в полной мере динамику этой прочности во времени, зависящих от многих факторов: режимов силового нагружения, воздействий окружающей среды и т.п.

В данной работе на основе новых подходов расширены критериальные оценки механических свойств материалов в условиях нагружения, и повреждений и уточнены нормативные расчетные характеристики. конструкций по прочности и деформированию, существенно важные для практических расчетов; сформулирована и реализована новая самостоятельная расчетная модель силового сопротивления железобетонных конструкций, отличная от существующих, с прямым учетом предыстории существования - в частности режимов нагружения, старения, неравновесных процессов деформирования, износа и коррозионных повреждений.

Динамика прочности во времени является существенной для количественной оценки- текущего и длительного ресурса силового сопротивления элементов сооружений, связанной с прогнозированием их безопасности.

Повышение безопасности проектируемых конструкций при одновременном, более экономном использовании ресурсов остается одной из главных и важных задач строительной отрасли и, следовательно, теории и практики расчета сооружений. Этот расчет, согласно действующим нормам, реализуется по предельным состояниям и ставит. целью исключение (# наступления этих состояний.

Однако практика эксплуатации зданий и сооружений свидетельствует о том, что когда они были запроектированы в соответствии с нормативными документами, возникают воздействия, не предусмотренные проектом, влекущие частичное или полное их обрушение. Такие воздействия называются запроектными (9, 22, 26, 29, 31, 44, 47).

Снижение числа аварийных ситуаций и ущерба при их возникновении тесно связаны с разработкой подходов к исследованию конструкций, максимально обеспечивающих безопасность сооружений. Значимая роль здесь отводится созданию методов расчета, учитывающих транформацию конструкций при выключении из работы отдельных ее элементов, связей, • ■ закреплении и т.п. и последующему синтезу адантивных конструктивных систем, в которых исключено полное (или так называемое лавинообразное) разрушение.

Одним из основных вопросов этого направления исследований, наряду с анализом конструктивных схем сооружений в аспекте возможного характера разрушения, является оценка максимальных динамических догружений элементов системы вследствие мгновенного разрушения отдельных ее элементов.

В (44, 47) на основе энергетических соображений, восходящих к идеям Г.А. Гениева (46), построены теоретические зависимости для определения динамических догружений в сечениях балочных и стержневых железобетонных элементов при мгновенном хрупком выключении из работы отдельных элементов.

• Идея энергетического подхода для выявления зависимостей определяющих поведение сооружений, является емкой и перспективной и, по-видимому, будет одной из основных в проблеме безопасности и живучести сооружений и возникает необходимость дальнейших исследований для ее развития и применения.

Понятие «конструктивная безопасность» было сформулировано Ю.Н. Работновым (26, 75) и В .М. Бондаренко, отметившим существенное влияние предыстории конструкции на ее безопасность и потребовалось развитие и корректировка существующих теоретических методов прогноза влияния предыстории существования сооружения, включая режим силового нагружения и коррозионные воздействия, на характеристики силового сопротивления конструкций и сооружений.

В данной диссертации введен, сформулирован и разработан новый принцип оценки безопасности конструкций, определяемый сопоставлением предельной энергии сопротивления материала - энергии его целостности — включая ее уменьшение за счет диссигации, с работой внешних воздействий.

Это вводит принципиально новый интегральный показатель для оценки безопасности сооружений.

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Ларионов, Евгений Алексеевич

выводы.

1. Предложен и развит новый подход к оценке текущей и длительной прочности бетона, обеспечивающий учет влияния режимов силового нагружения и коррозионных повреждений.

2. Введен деформационный инвариант, эффективный в теории виброползучести и обоснована его эквивалентность известному энергетическому инварианту Н.И. Давиденкова.

3. Развит энергетический подход Г.А. Гениева - В.И. Колчунова для оценки максимальных динамических догружений при внезапных силовых воздействиях на стержневые конструкции.

4. Предложен уточненный способ прогноза динамики продвижения коррозионных повреждений бетона с учетом его силового нагружения. При этом выявлена инвариантность от времени уровней критериальных напряжений в теории разрушения бетона О.Я. Берга -Ю.Н. Хромца, обеспечивающая при нахождении функции влияния силового воздействия вместо предварительно рассчитываемых предельных величин независимо взять экспериментально определяемые в момент наблюдения величины.

5. Введен новый способ для текущей количественной оценки безопасности сооружений.

6. Предложен новый подход получения интегральных характеристик « силового сопротивления сечений железобетонных элементов, развивающий известный метод В.М. Бондаренко.

7. Обоснована независимость от режима деформирования отношения предельных относительных деформаций, существенно важная в теории силового сопротивления сжатых железобетонных сооружений.

8. Развитые в диссертации подходы и расчетные предложения обеспечивают более высокую степень достоверности, прогноза динамики повреждений элементов железобетонных конструкций и, следовательно, более уточнено оценивать безопасность сооружений.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Ларионов, Евгений Алексеевич, 2005 год

1. Аванесов М.П., Бондаренко В.М., Римшин В.И. Теория силового сопротивления железобетона. Алтайский ГТУ, Барнаул, 1996

2. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия с учетом ползучести. Стройиздат, Москва, 1973

3. Александровский C.B., Бондаренко В.М., Прокопович В.М Приложение теории ползучести к практическим расчетам железобетонных конструкций. Сб. «Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций», Стройиздат, Москва, 1976

4. Александровский C.B. Прикладные методы теории теплопроводности и влагопроводности бетона. Изд. Компании «Спутник», Москва, 2001

5. Арутюнян Н.Х. Некоторые вопросы теории ползучести. Изд. «Машиностроение», Москва, 1952

6. Арутюнян Н.Х., Колмановский В.Б. Теория ползучести неоднородных тел. Изд. «наука», Москва, 1983

7. Арутюнян Н.Х., Наумов В.Ф. Механика растущих вязкоупругих тел. Институт проблем механики АН СССР, Москва, 1984

8. Арнольд В.И. Теория катастроф, Москва, Наука, 1990

9. Ахметзянов Ф.Х. К оценке прочности и долговечности поврежденных бетонных и железобетонных элементов. Изд. «Новое знание», Казань, 1997

10. Ю.Баженов Ю.М. Влияние влажности на прочность бетона при различной скорости нагружения. Журнал «Бетон и железобетон», Москва, 1966, №12

11. П.Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. Стройиздат, Москва, 1970

12. Баженов Ю.М., Новичков П.И., Ерофеев В.Г. Кинетика движения диффузионного фронта реакции в бетоне, материалы Третьей Международной научно-практической конференции, Москва 2005-06-22 Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем, Москва, 1956

13. Бамбура А.Н. Диаграмма «напряжения-деформации» для бетона при центральном сжатии. Сб. Вопросы прочности, деформативности и трещиностойкости железобетона», РИСН, Ростов-на-Дону, 1980

14. Байков A.A. О действии морской воды на сооружения. Сб. гр. Стройиздат, Москва, 1948

15. Байков В.Н. О дальнейшем развитии общей теории железобетона. Журнал «Бетон и железобетон», Москва, 1974, №7

16. Берг О.Я.Физические основы теории прочности бетона и железобетона. Стройиздат, Москва, 1962

17. Берг О.Я. Исследования прочности железобетонных конструкций при воздействии на них многократно повторной нагрузки, Сб, «труды ЦНИИС». Вып. 19, Москва, 1956

18. Берг О .Я., Хромец Ю.Н. Влияние длительного загружения на прочностные и деформативные свойства бетона, Сб, труды ЦНИИС, вып. 60, Москва, 1986

19. Берг О.Я., Писанко Г.И., Хромец Ю.Н. Исследование физического процесса разрушения бетона под действием статической и многократно повторяющейся нагрузки, Сб, труды ЦНИИС, вып. 60, Москва, 1986

20. Боголюбов H.H., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний, Москва, 1963

21. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем, Москва, 1956

22. Болотин В.В. Механика разрушения композиционных материалов. Справочник «Композиционные материалы». Изд. «Машиностроение», Москва, 1990

23. Болотин В.В. Оценка сейсмичности поврежденных зданий и сооружений по отношению к повторным толчкам. Вестник РААСН, №3, Москва, 2000

24. Бондаренко В.М., Шашин В.В. Влияние предыстории деформирования на развитие собственных колебаний реальных тел. Сб. «Железобетонные конструкции», вып. 1/30, изд. ХГУ, Харьков, 1964

25. Бондаренко В.М. О деформациях виброползучести бетона. Сб. «Структура, прочность и деформации бетонов», Стройиздат, Москва, 1996

26. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Изд. ХГУ, Харьков, 1968

27. Бондаренко В.М., Демьянова A.A. Влияние окружающей среды на долговечность железобетонных конструкций. Журнал «Строительство и архитектура», 1980, №4

28. Бондаренко В.М., Иоселевский Л.И., Чирков В.П. Надежность строительных конструкций и мостов. Изд. РААСН, Москва, 1997

29. Бондаренко В.М., Боровских A.B. «Износ повреждения и безопасность сооружений», Москва, 2000.

30. Бондаренко В.М., Бондаренко C.B. Инженерные методы нелинейной теории железобетона, Стройиздат, 1982

31. Бондаренко В.М., Боровских A.B., Марков C.B., Римшин В.И. Элементы теории реконструкции железобетона. РААСН, Москва, 2002

32. Бондаренко В.М., Залесов A.C., Серых P.JI. Тенденции будущего развития сборного строительства. Бетон и железобетон, 1998

33. Бондаренко В.М. О нелинейных деформациях бетона и расчета железобетонных конструкций. Сб. ЦНИИСК, Совещание по вопросам ползучести, 1962

34. Бондаренко В.М. Сухарев A.A. Длительная прочность и выносливость бетона конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений, Материалы конференции МИКХиС, ч.1. Москва, 2003

35. Бондаренко В.М. Адаптированные конструктивные решения, причины и расчеты. Журнал ПН, 1994, №7

36. Бондаренко C.B., Санжаровский P.C. Усиление железобетонных конструкций при реконструкции зданий. Стройиздат, Москва, 1990

37. Боровских A.B., Назаренко В.Г., Теория силового сопротивления сжатых железобетонных конструкций. МИКХиС. Москва, 2000

38. Боровских A.B., Федоров B.C. Силовое сопротивление конструкций и композиционных материалов при высокотемпературном нагреве, РААСН, Москва, 2001

39. Васильев П.И. К вопросу выбора феноменологической теории ползучести бетона. Сб. «Ползучесть строительных материалов и конструкций», Стройиздат, 1969

40. Гвоздев A.A. Ползучесть бетона и пути ее исследования. Сб. «Исследование прочности, пластичности и ползучести строительных материалов», ЦНИПС, Стройиздат, 1955

41. Гвоздев A.A. Некоторые особенности деформирования бетона и теории ползучести. Сб. «Ползучесть строительных материалов и конструкций», Стройиздат, 1964

42. Гениев Г.А., Клюева Н.В. К оценке резерва несущей способности железобетонных статически неопределимых систем после запредельных воздействий. Сб. «Критические технологии в строительстве», РААСН,1. МПХ, Москва, 1998

43. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. Стройиздат, Москва, 1974

44. Гениев Г.А. О динамических эффектах в стержневых системах из физически нелинейных хрупких материалов. Промышленное и гражданское строительство, 1999, №9

45. Гениев Г.А., Колчунов В.И., Клюева Н.В., Никулин А.И. Пятикрестовский. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях, Москва. Издательство АСВ, 2005 год

46. Карпенко Н.И. Общие методы механики железобетона. Стройиздат, Москва, 1996

47. Карпенко Н.И., О расчете деформаций ползучести бетона. Строительная механика и расчет сооружений, Москва, 1979

48. Крейн М.Г., Лангер Г.К. О некоторых математических принципах линейной теории демпфированных колебаний континуумов, Труды межд. Симп. Тбилиси, 1964 г., изд-во «Наука», 1965

49. Комохов П.Г., Латыпов В.И., Латыпова М.В. Долговечность бетона и железобетона. Изд. «Белая река», Уфа, 1998

50. Колчунов В .И., Воробьев Е.Д. К анализу деформирования и разрушения эксплуатируемых железобетонных балочных конструкций при запроектных воздействиях, Материалы Третьей международной научно-практической конференции, Москва, 2005

51. Ларионов Е.А. О принципах локализации частот и принципе полноты и двукратной полноты корневых функций в задачах линейной теории колебаний сплошных сред, Труды института ЦНИИСК, вып. 36, Москва, 1974

52. Ларионов Е.А. К вопросу эксплуатации объектов недвижимости в зонах вибрационных техногенных воздействий. Сборник научных докладов, МИКХиС, вып 2, М, 2005.

53. Ларионов Е.А. Об одном критерии устойчивости решений дифференциальных уравнений, ДАНСССР, 1968

54. Ларионов Е.А. О базисах, составленных из корневых векторов операторного пучка, ДАНСССР, 1972

55. Ларионов Е.А., Бондаренко В.М. Развитие методов интегральной оценки силового сопротивления железобетонных конструкций, сборник трудов ГОТУ, г. Орел, 2004

56. Ларионов Е.А. К теории операторных пучков, СМЖ, 1976

57. Ларионов Е.А. Асимптотика собственных чисел при слабом возмущении, ДАНОССР, 1989

58. Ларионов Е.А., Бондаренко Е.А. Некоторые вопросы силового сопротивления сжатых элементов железобетонных конструкций. Сб. трудов международных академических чтений «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения.» Курск, 2005.

59. Ларионов Е.А. Некоторые особенности силового сопротивления бетона, существенно важные для теории железобетона. Сб. трудов МИКХиС, 2005

60. Ларионов Е.А. О демпфированных колебаниях сооружений. Сб. трудов МИКХиС, 2005.

61. Ларионов Е.А. Динамическая устойчивость сооружений при крутильном взаимодействии. Сб. трудов МИКХиС, 2005 г.

62. Ларионов Е.А., Бондаренко В.М. К вопросу о глубине коррозионных повреждений бетона, Бетон и железобетон, №4, 2005.

63. Ларионов Е.А., Бондаренко Е.А. К вопросу конструктивной безопасности сооружений, «Промышленное и гражданское строительство», №9, 2005

64. Марков C.B. Силовое сопротивление поврежденных коррозией бетона и арматуры железобетонных элементов. Сб. трудов «Актуальные проблемы строительства», Мордовский Госуниверситет, Саранск, 2002

65. Марков C.B., Римшин В.И., Бондаренко В.М. Ресурс силового сопротивления и усиления поврежденных коррозией железобетонных конструкций. Сб. трудов, УРО РААСН, вып. 1, Москва, 2002

66. Малмейстер Л.К., Упругость и неупругость бетона, Рига, 1957

67. Моисеев H.H. Асимптотические методы нелинейной механики, Москва, 1981

68. Москвин В.М. Коррозия бетона, Стройиздат, Москва. 19522 09

69. Мурашев В.И. Трещиностойкость, жесткость, прочность железобетона. Машстройиздат, Москва, 1980

70. Назаренко В.Г., Боровских A.B. Диаграмма деформирования бетонов с учетом ниспадающей ветви. Журнал «Бетон и железобетон», 1998, № 8.

71. Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел. Изд. «Наука», Москва, 1977

72. Работнов Ю.Н., Милейко С.Е. Кратковременная ползучесть. Изд. «Наука», Москва, 1970

73. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика, «Знание», Москва, 1960

74. Римшин В.И. Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций. МИКХиС, Москва, 2001

75. Рекомендации по учету ползучести и усадки бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций, Стройиздат, Москва, 1988.

76. Санжаровский P.C. Устойчивость элементов строительных конструкций при ползучески. Ленинградский университет, Ленинград, 1984

77. Селяев В.П., Окшина Л.М. Химическое сопротивление цементных композитов при совместном действии нагрузки и агрессивных сред. Мордоский госуниверситет. Саранск, 1997

78. Серых Р.Л., Ярмаковский В.Н. Нарастание прочности бетона во времени, бетоны и железобетоны, 1992, №3

79. Серых Р.Л. Научно-технические аспекты ресурсосбережения в строительстве, Вестник отделения строительных наук, вып.2, Москва, 1998

80. Чирков В.П., Шавыкина М.П. Метод расчета сроков службыжелезобетонных конструкций при коррозии арматуры. МГУПС, Москва, 1998

81. Чирков В.П. Надежность и долговечность железобетонных конструкций зданий и сооружений. РАСЭ, том 5, Москва, 1998

82. Фрайфельд С.Е. Собственные напряжения в железобетоне. Стройиздат, 1941

83. Фрайфельд С.Е. Современные задачи развития теории расчета строительных конструкций. АСИА УССР, Киев, 1962

84. Хромец Ю.Н. О физических основах теории прочности бетона. Сб. труды ЦНИИС Промзданий, Москва, 1981

85. Persoz B.Le princope de superposition de Bolzmann Cahier Groupe franritudes rhieh, 1957, 2N1

86. Reiner M. Weisen bergk. Kheolog. Leatlet, 1939,N10,12

87. Бондаренко C.B. Теория сопротивления строительных конструкций режимным нагружением. М., Стройиздат, 1984.

88. Шкербелис К.К. «О связи между деформациями ползучести и скоростью нагружения, исследования по бетону и железобетону, сб. 3. Изд. АН ЛатвССР, Рига, 1959.

89. Н.Н. Давиденков «О рассеянии энергии при вибрациях, ж-л ЖЭТФ, 1938.

90. Ларионов Е.А., Бондаренко В.М. «Влияние режима нагружения на силовое деформирование бетона, ж-л «Бетон и железобетон», №6,2004, с.27-30.

91. Бондаренко В.М., Ларионов Е.А. «Виброползучесть бетона». Изв. вузов «Строительство», № 4, 2004.

92. Бондаренко В.М., Ларионов Е.А., К вопросу виброползучести. Сборник трудов секции «Стр-во» РИА, Вып. 5, ч. 2, 2004, с. 299-308.

93. Ларионов Е.А., К вопросу длительной прочности бетона, Изв. Вузов, «Строительство», № 3, 2004, с. 4-9.

94. Pekau О. A., Syamal Р.К., Non-linear torsional coupling in symmetric structures, J. Sound and Vibration, 1984, V. 94, No.l, p. 1-18.

95. W.K. Tso, Induced torsional oscillations in symmetrical structures, Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1975, p. 337-346.

96. Айзенберг Я.М, Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов, М., Стройиздат, 1976.