Прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Аветисян, Левон Аветисович

• Аветисян, Левон Аветисович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Аветисян, Левон Аветисович

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................5

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ...............................................................................12

1.1 Анализ экспериментальных и теоретических исследований железобетонных элементов, работающих при динамических нагружениях в условиях огневых воздействий................................12

1.1.1 Анализ исследований динамической работы бетона и арматуры в нормальных условиях и в условиях высокотемпературного нангрева...............................................................................13

1.1.2 Анализ исследований работы железобетонных конструкций, работающих при динамических нагружениях в условиях огневых воздействий и после остывания.....................................................26

1.2 Анализ методов расчета сжатых железобетонных элементов на кратковременные динамические нагрузки.....................................40

1.3 Анализ методов расчета железобетонных конструкций в условиях огневых воздействий.................................................................43

1.4 Анализ существующих методов расчета железобетонных конструкций на прогрессирующее обрушение..................................................48

1.5 Выводы по Главе 1...................................................................54

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ ОГНЕВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ......................55

2.1 Программа проведения эксперимента...........................................55

2.2 Методика проведения экспериментальных исследований динамического поведения центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях..............................................................58

2.3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ................67

2.3.1 Результаты статической и динамической прочности бетонных кубиков и призм в нормальных условиях и после температурного нагрева.................................................................................67

2.3.2 Испытание арматурных стержней класса А500 при статических и динамических нагружениях в условиях высокотемпературного нагрева и после остывания......................................................................72

2.3.3 Влияние огневых воздействий на прочность центрально и внецентренно сжатых железобетонных колон - образцов....................76

2.3.4 Результаты статических и динамических испытаний центрально и внецентренно сжатых железобетонных образцов (колонн) в нормальных условиях..................................................................................78

2.3.5 Результаты испытаний центрально и внецентренно сжатых железобетонных колонн при статических и динамических нагружениях после остывания..........................................................................84

2.4 Коэффициент динамического упрочнения сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях и после остывания.......................91

2.5 Выводы по главе II.......................................................................................94

ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С УЧЕТОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ........................................95

3.1 Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов на динамически нарастающую нагрузку с учетом нелинейных свойств материалов.................................................................................96

3.2 Аналитический расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов на динамически нарастающую нагрузку по деформированной схеме.......................................................................................103

3.3 Методика и алгоритм расчета внецентренно сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий..............................................................................109

3.4 Численный пример динамического расчета внецентренно сжатых железобетонных элементов - колонн, в условиях огневых воздействий и после остывания.........................................................................123

3.5 Сопоставление аналитических результатов расчета с численными методами в программном комплексе Ansys 14.0.......................................132

3.6 Выводы по главе III................................................................135

ГЛАВА IV. РАСЧЕТ МНОГОЭТАЖНОГО КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ОГНЕВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ....................................136

4.1 Алгоритм нелинейного статического и динамического расчета монолитного многоэтажного железобетонного каркаса на устойчивость к прогрессирующему обрушению.....................................................136

4.1.1 Нелинейный статический расчет железобетонного многоэтажного каркаса в нормальных условиях и в условиях огневых воздействий.....143

4.1.2 Нелинейный динамический расчет железобетонного 25-этажного каркаса при прогрессирующем обрушении с помощью Sap 2000.........155

4.1.3 Расчет монолитного 25-этажного каркаса на прогрессирующее обрушение при Т = 5 00° С и Т = 900° С с помощью ПК Sap 2000.......167

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................180

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................183

Приложение А. Программа: «Динамический расчет сжатых железобетонных элементов с учетом огневых воздействий»; Язык: Встроенный в ПК Wolfram

Mathematica......................................................................................197

Приложение Б. Свидетельство о регистрации программы............................212

Приложение В. Справка о внедрении.......................................................................213

Приложение Г. Сертификат об участии в международной конференции.........214

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Практика возведения и эксплуатации высотных зданий показывает, что во всем мире в последние годы увеличилось число чрезвычайных ситуаций техногенного характера (аварийные взрывы и удары внутри здания, аварии, вызванные низким качеством проектирования или строительства, пожары и т.п.). Расчет конструкций при разных сочетаниях нагружений должен проводиться с учетом прочностных и деформативных характеристик материалов. Огневые воздействия, которые достигают 800-900°С в помещениях жилых и общественных зданий, меняют не только статические, но и динамические прочностные и деформативные свойства несущих элементов. Несмотря на большое количество исследований, посвященных статической работе железобетонных элементов с учетом температуры, совместная работа динамического нагружения на центрально и внецентренно сжатые железобетонные элементы в условиях повышенных температур мало изучена. Тем самым исследование прочностных и деформативных свойств сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий является актуальным.

Учет изменения динамических прочностных и деформативных характеристик материалов в условиях огневых воздействий, несомненно, повысит уровень безопасности зданий и позволит оценить стойкость конструкции зданий при чрезвычайных ситуациях.

К настоящему времени не существует методики для расчета несущей способности центрально и внецентренно сжатых железобетонных колонн, работающих при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий.

Такая методика динамического расчета сжатых железобетонных элементов позволит правильно оценить несущую способность конструкции здания при разных термосиловых воздействиях, а также эксплуатационные риски.

Степень разработанности темы исследования. Экспериментально-теоретическими исследованиями железобетонных элементов при динамических

нагружениях занимались Жарницкий В.И., Кумпяк О.Г., Мамин А.Н., Попов Г.И., Попов H.H., Плевков B.C., Плотников А.И., Расторгуев Б.С., Ржаницын А.Р., Снитко Н.К., Тамразян А.Г., Травуш В.И., Трекин H.H., Hachem М.М., Mahin S.A., Lokuge W.P. и Setunge S., Majevski Т. и другие.

Исследованиям поведения железобетонных элементов при огневых воздействиях посвящены работы Бушева В.П., Курлапова Д.В., Милованова А.Ф., Пчелинцева В.А., Панюкова Э.Ф., Романенкова И.Г., Ройтмана В.М., Тамразяна А.Г., Федорова B.C.

Экспериментальные исследования Баженова Ю.М. и Удальцова B.C., посвященные работе бетонных образцов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий, позволили выявить эффект разупрочнения у бетонных стандартных восьмерок. Проведенные исследования ограничивались только испытаниями бетонных образцов, при этом не изучалось динамическое поведение железобетонных образцов при повышенных температурах.

Методики расчета остаточной прочности железобетонных элементов, поврежденных пожаром, позволяют достаточно точно оценить влияние огневых воздействий только на статическую прочность несущих элементов здания.

Несмотря на большое количество экспериментальных и теоретических работ, посвященных исследованию НДС центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов при статических и динамических нагружениях в нормальных условиях, до сих пор работа таких элементов при динамических нагружениях с учетом температурных воздействий в полной мере не исследовалась. Возникает необходимость проведения экспериментальных и теоретических исследований для выявления влияния огневых воздействий на динамическую прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов.

Научно-техническая гипотеза диссертации заключается в понижении прочности сжатых железобетонных элементов при динамических нагружениях в условиях огневых воздействий.

Целью диссертационной работы является исследование прочностных и деформативных характеристик сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях и после остывания.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1 экспериментальные исследования внецентренно сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях и после остывания при статических и динамических нагружениях;

2 исследование динамических прочностных и деформативных характеристик бетона и арматуры при огневых воздействиях и после остывания;

3 исследование коэффициента динамического упрочнения центрально и внецентренно сжатых железобетонных колонн при огневых воздействиях и после остывания;

4 Сравнительный статический расчет монолитных высотных зданий в нормальных условиях и при огневых воздействиях с учетом геометрической и физической нелинейности;

5 расчет динамической прочности и деформативности сжатых железобетонных элементов в составе железобетонного каркаса при огневых воздействиях;

6 использование прочностных и деформативных характеристик сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях при оценке стойкости монолитного высотного здания к прогрессирующему обрушению.

Решение перечисленных задач позволит точнее оценить прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов при динамических нагружениях в условиях огневых воздействий.

Объектом исследования являются центрально и внецентренно сжатые железобетонные элементы.

Предметом исследования являются прочностные и деформативные характеристики сжатых железобетонных элементов при динамических нагружениях в условиях огневых воздействий и после остывания.

Научная новизна данной работы:

1 Результаты экспериментальных исследований влияния огневых воздействий на прочность и деформативность центрально и внецентренно сжатых железобетонных колонн при статических и динамических нагружениях.

2 Зависимости динамической прочности сжатых бетонных и железобетонных элементов от повышенной температуры.

3 Адаптированная методика и алгоритм динамического расчета сжатых железобетонных элементов с учетом огневых воздействий, на основе которого создана вычислительная программа, реализованная в программном комплексе Wolfram Mathematica.

4 Результаты динамического расчета прочности и деформативности сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях.

5 Результаты расчета многоэтажного каркасного здания на прогрессирующее обрушение с учетом прочностных и деформативных свойств сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях.

Теоретическая значимость работы заключается в возможности изучать процессы изменения прочностных и деформативных характеристик сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий и после остывания, при различных схемах нагружения (в том числе при внецентренном сжатии).

Практическая ценность выполненной работы:

■ разработана адаптированная методика динамического расчета центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов с учетом повышенных температур;

■ возможность применения результатов исследования при разработке и совершенствовании норм и стандартов в рамках обеспечения функциональных характеристик строительных конструкций и конструктивной безопасности зданий и сооружений в случае прогрессирующего обрушения при огневых воздействиях.

Методологической основой диссертационного исследования послужили: труды отечественных и зарубежных авторов в области научных исследований

железобетонных конструкций при разных условиях работы, гипотезы, принятые в строительной механике, теории упругости и пластичности, общепринятые методы статических и динамических расчетов железобетонных конструкций с учетом нелинейных свойств материалов.

Конкретное личное участие автора в полученных научных результатах заключается в постановке данного исследования, выборе объектов и методов исследования, разработке основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость работы, разработке программы экспериментальных испытаний, проведения экспериментальных исследований, получении результатов исследования, их обобщений и анализа, разработке адаптированной методики динамического расчета центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов при и после огневых воздействий, расчете железобетонного каркаса при динамических воздействиях с учетом высоких температур.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в ООО «ДАКОР» при разработке рабочей документации и расчете несущих железобетонных конструкций 18-ти этажного монолитного жилого здания по адресу: г. Владимир, ул. Ставровская, д. 1.

Степень достоверности результатов и выводов диссертационной работы подтверждается применением: стандартных методов испытаний; современных методов исследования прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры; использованием аттестованного испытательного оборудования и приборов; обработкой результатов экспериментальных данных; достаточным количеством проведенных опытов, обеспечивающих адекватность и воспроизводимость результатов. Результаты динамического расчета сжатых железобетонных элементов при огневых воздействиях и после остывания по разработанной методике были основаны на коэффициенте динамического упрочнения, значения которого получены экспериментальным путем. Результаты расчетов железобетонных конструкций основываются: на базовых теориях железобетона; положениях динамики упругопластических систем; на

идентичности результатов аналитических и численных методов; на тестовых примерах. Кроме того, результаты проверялись путем сравнения с решениями аналогичных задач, опубликованных в российских и зарубежных источниках. Выводы и результаты работы получили положительную оценку и были внедрены в строительную практику.

Положения, выносимые на защиту:

1 результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов при статических и динамических нагружениях при огневых воздействиях;

2 зависимость величины коэффициентов динамического упрочнения бетона и арматуры от температуры;

3 методика динамического расчета центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов с учетом прочностных и деформативных свойств материалов при огневых воздействиях и после остывания;

4 результаты динамических расчетов сжатых железобетонных элементов-колонн при огневых воздействиях и после остывания;

5 результаты нелинейных статических и динамических расчетов многоэтажного железобетонного каркасного здания с учетом изменения прочностных и деформативных свойств центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов в условиях огневых воздействий.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены на XVI Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство — формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2013); Международном научном семинаре 19-20 сентября «Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений» (Курск, 2013); Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения П.Ф. Дроздова, «Современные проблемы расчета и проектирования железобетонных конструкций многоэтажных зданий» (Москва, 2013); XVII Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов

«Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2014); III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - взгляд в будущее» (Москва, 2014); Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (Москва, 2014); I Брянском международном молодежном форуме «Инновации в строительной индустрии» (Брянск, 2014); XVIII Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2015); VI международной научной конференции «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность» (Москва, 2015).

В полном объеме диссертационная работа докладывалась на научном семинаре кафедры Железобетонных и каменных конструкций ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (Москва, 2015).

Публикация работы. Материалы диссертации изложены в 16 опубликованных работах, из них 4 опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и одна статья в журнале, включенного в базу данных и систем цитирования Scopus, в том числе одно Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ (№2015615847).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 134 наименований, в том числе 36 зарубежных источников. Общий объем работы - 215 страниц, в том числе 169 страниц основного текста, включающего 74 рисунка и 40 таблиц, 18 страниц 4-х Приложений.

Содержание диссертации соответствует п.п. 2, 3, 4 Паспорта специальности 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения.

Работа выполнена на кафедре «Железобетонные и каменные конструкции» ФГБОУ ВПО «МГСУ» под руководством доктора технических наук, проф. А. Г. Тамразяна.

ГЛАВА I. Анализ состояния проблемы и задачи исследования

1.1 Анализ экспериментальных и теоретических исследований железобетонных элементов, работающих при динамических нагружениях

в условиях огневых воздействий

С середины XX века было проведено большое количество испытаний конструкций на огнестойкость, главным образом, под руководством А.И.Яковлева (ВНИИПО) [96,97], А.Ф. Милованова [42-44] и В.В.Жукова (НИИЖБ) [19,20]. Была исследована огнестойкость разрезных и неразрезных балок, панелей-перекрытий с различными статическими схемами, колонн при центральном и внецентренном приложении сжимающего усилия и других конструкций, выполненных как из обычного тяжелого бетона, так и эффективного высокопрочного, а также легкого бетона, армированных обычной и высокопрочной арматурой.

Путем обобщения результатов исследований постепенно были стандартизованы методы испытаний, и сформирована нормативная база для оценки пожарной безопасности строительных конструкций по огнестойкости [13].

Согласно [106] температура стандартного температурного режима определяется по следующей логарифмической зависимости:

Т=3451ё(8 т + 1) + Хе, (1.1)

где Т - температура среды, °С;

т - время нагрева, ч.;

^ - начальная температура, °С.

Кривая, показывающая изменение температуры при стандартном температурном режиме, показана на рис. 1.1.

Температура (°С)

Рисунок 1.1. Зависимость температуры пожара от времени при стандартном температурном режиме

Оценка огнестойкости строительных конструкций относится к сложным комплексным задачам, решение которых находится на стыке фундаментальных научных дисциплин как теория тепло-массопереноса, физика прочности и разрушения твердых тел. Поэтому для разработки инженерных решений потребовались усилия нескольких поколений ведущих специалистов в области пожарной безопасности зданий и сооружений, в том числе: Бушев В.П. [9], Олимпиев В.Г. [48], ПчелинцевВ.А. [9,58,59], Федоренко B.C. [9], Панюков Э.Ф. [49], Романенков И.Г. [66], Сегалов А.Е. [68], Соломонов В.В. (НИИЖБ) [44], Ройтман В.М. [22,65], Тамразян А.Г. [22,74,76-79], Федоров B.C. [95].

Проблема расчета железобетонных сооружений с учетом температуры состоит в разработке методов, учитывающих нелинейность деформирования железобетона с учетом изменения физико-механических свойств бетона и арматуры в зависимости от времени температурного воздействия.

1.1.1 Анализ исследований динамической работы бетона и арматуры в нормальных условиях и в условиях высокотемпературного нагрева

Поведение бетона при динамическом воздействии может быть различным: он может разрушиться по мере возрастания нагрузки и при спаде ее, но может выдержать динамическую нагрузку, не разрушаясь. Если эта нагрузка весьма кратковременна, то она может превысить статическую разрушающую нагрузку,

но не разрушить образец. Время, в течение которого бетон может выдержать такую динамическую нагрузку, обычно составляет доли секунды или несколько секунд и зависит от степени перегрузки. Если за это время нагрузка не уменьшится, то бетон разрушится.

Главным критерием, определяющим поведение бетона при динамическом нагружении, служит коэффициент динамического упрочнения Кд, т.е. отношение

прочности бетона при динамическом нагружении к статической прочности. Этот критерий зависит от скорости динамического нагружения, структуры бетона и других факторов.

Для объяснения поведения бетона при различных режимах динамического нагружения прежде всего необходимо знать его свойства при однократном динамическом нагружении. В настоящее время на основе проведенных исследований можно высказать ряд гипотез и развить некоторые элементы теории, объясняющие причины разрушения бетона при динамическом нагружении и особенности его поведения, например, эффект повышения предела прочности с увеличением скорости нагружения и эффект задержки разрушения.

Анализируя экспериментальные исследования, посвященные динамической работе бетона, приходим к следующей характеристике динамического разрушения: с повышением скорости нагружения процессы релаксации напряжений (возникающие при статическом нагружении) в местах их концентрации и изменение вторичного поля напряжений не успевают протекать в полном объеме, т.к. в бетоне создается более неравномерное поле напряжений. Чем выше скорость нагружения, тем больше эта неравномерность, отдельные участки бетона оказываются сильно перенапряженными. В этих условиях возрастает роль первоначальной дефектности структуры. Бетон разрушается более хрупко, часто с резким звуком и разлетом отдельных кусков и частиц. Это вызывается тем, что при разрушении бетона нет сплошного объемного разрушения материала, а разрушаются объемы более слабые или более перенапряженные. Соседние участки, сохраняющие свою сплошность (например, зерна песка, заполнителя и т.д.), к моменту разрушения аккумулируют

значительную энергию, которая освобождается при разрыве бетона, и вследствие резкого расширения сохранившихся объемов они разлетаются в разные стороны.

Прочность и другие свойства бетона изменяются в зависимости от быстроты процесса нагружения. При расчете конструкций на динамическое воздействие следует применять зависимость прочности бетона от времени нагружения, т. е. от продолжительности возрастания нагрузки от нуля до максимальной разрушающей, или зависимость прочности от скорости роста напряжений или деформаций. Последние точнее характеризуют процесс разрушения бетона. Однако для практических расчетов первая более удобна, так как в ряде случаев известно лишь время действия нагрузки, и тогда требуются дополнительные расчеты, чтобы определить скорость возрастания напряжений и деформаций в конструкциях.

В дальнейшем, в основном, рассматривается зависимость прочности бетона от времени нагружения. При этом легко можно перейти к другим зависимостям.

где о" - скорость возрастания нагрузки, т - время нагружения в сек., Я - предел прочности бетона в кг/см2.

С определенной степенью приближения можно также полагать, что при этом режиме в большинстве случаев происходит плавное возрастание деформаций (особенно при высоких скоростях нагружения, когда увеличивается доля упругой деформации). Наблюдающиеся иногда в опытах некоторое замедление роста деформаций в начале и ускорение в конце процесса не может существенно повлиять на прочность бетона, так как для этого необходимы более заметные изменения скорости деформации. Поэтому определить ориентировочную скорость деформирования можно деля величину предельной деформаций на величину времени нагружения.

где £ - скорость деформирования бетона в абсолютном или относительном выражении,

е - предельная деформация, т - время нагружения.

В отличие от стандартной статической прочности бетона его прочность при быстром нагружении, когда время нагружения менее 1 сек, называют динамической прочностью. Динамическая прочность в большей мере зависит от времени или скорости нагружения бетона, чем его прочность при более медленном нагружении.

Для получения усредненной зависимости Яд = f (т) , Баженов Ю.М. [5]

провел опыты и обработал результаты, применив методы математической статистики. Всего было испытано более 500 образцов различных бетонов. Бетоны испытывали при естественной влажности (после выдержки в течение нескольких суток на воздухе) и нормальной температуре - около 20°С.

Зависимость коэффициента динамического упрочнения от времени нагружения г не линейная и может быть выражена формулой:

КДу = 1,58-0,351Вг + 0,07(1ёг)2. (М)

Формула справедлива для интервала г = 1 ч- 2000 мсек.

Опыты зарубежных ученых [113,118] показывают значительный рост прочности бетона в зависимости от времени испытания, чем среднее статистическое значение коэффициента Кд по результатам многих

исследователей (см. табл. 1.1):

Таблица 1.1- Значения Кд у от времени нагружения

т, сек КДу (по опытам Т. ЬШапо и Н. Тенили)

1 1,22 1,11

0,1 1,32 1,15

Кф - средние значения коэффициента динамического упрочнения.

Г.В. Беченева [7] изучала прочность тяжелого бетона марки 75 в пределах времени испытаний от 0,4 до 4 сек. При нагружении за 0,4 сек прочность увеличивалась по сравнению со статическими испытаниями (при скорости нагружения 3 кг/см2-сек) на 20%, что соответствует средним значениям Кд .

В своих работах H.H. Попов и Б.С. Расторгуев [53] приводят график R = f(cr), обобщающий некоторые опыты и литературные данные. Кривая (см. рис. 1.2) соответствует средним значениям Кд , если прочность бетона будет составлять 100-200 кг/см2.

FVRct 1.8

1.6

1.4

1.2 1

кг/см сек

Рисунок 1.2. Зависимость прочности бетона от скорости испытания, по данным [53]

Анализ теоретических исследований показывает, что при расчете сооружений можно использовать зависимости динамической прочности бетонов не от скорости, а от времени нагружения.

Значительные изменения динамической прочности бетона происходят при высокотемпературных воздействиях Нагревание бетона свыше 100°С обычно приводит к появлению в его структуре дефектов и снижению прочности. Особенно может снизиться динамическая прочность бетона. В работе [5] стандартные восьмерки из цементного камня при В/Ц=0,27 и раствора 1:2 при В/Ц=0,4 после месячного выдерживания в воде при температуре 20°С были высушены и затем нагреты в термической печи до 500°С (продолжительность

нагрева 6 ч). После этого они были испытаны на пружинной динамической установке и на приборе Михаэлиса.

Испытания показали, что при нагреве до 500°С структура бетона значительно нарушилась, хотя внешние признаки разрыхления структуры отсутствовали. Это проявилось в том, что резко снизилась прочность бетона, особенно динамическая, которая была равна статической, а в некоторых случаях оказалась меньше её (табл. 1.2).

Таблица 1.2 - Результаты испытаний бетонных призм после нагревания до 500°С

Материал Состояние образцов в момент испытания Я кг/см2 ст Я кг/см2 д т макс Кд,

Цементный камень После прогрева 20 17 3 0,85

Без прогрева 48 85 6 1,77

Раствор После прогрева 9 9 2 1,00

Без прогрева 26 66 4 2,54

В тяжелом бетоне [32] при прогреве до 200°С возникают физико-химические процессы, сопровождающиеся его упрочнением за счет дополнительной гидратации клинкерных минералов, повышением прочности заполнителей, нарушением структуры бетона из-за разности температурных деформаций цементного камня и заполнителей, обезвоживанием бетона, сопровождающимся его усадкой.

Внутренние напряжения и микротрещины, возникающие при нагреве из-за различия температурных деформаций составляющих бетона, значительно снижают прочность и увеличивают деформативность бетона под нагрузкой.

При нагревании до 100°С происходит испарение свободной воды, находящейся в порах бетона. При 200°С начинает выделяться химически и физически связанная вода. Основная масса связанной воды теряется при температурах свыше 350°С.

При 600-800°С существенное влияние на развитие трещин оказывает разность температурных деформаций вяжущего и заполнителей. Все это снижает прочность и модуль упругости, способствуя развитию пластических деформаций бетона.

При нагреве выше 800°С в структуре бетона появляется жидкая фаза, и бетон начинает размягчаться. Это вызывает дальнейшее снижение прочности и модуля упругости бетона, значительно увеличивает пластические деформации.

В бетоне после остывания в результате гидролиза трехкальциевого силиката портландцемента при его взаимодействии с влагой воздуха выделяется окись кальция, которая увеличивается в объеме и вызывает нарушение структуры бетона.

Анализ прочностных и деформативных характеритик [63], происходящих в бетоне в процессе нагревания, а также экспериментальных данных по изменению прочности на сжатие, модуля упругости и развитию пластических деформаций бетона при нагреве и последующем охлаждении, позволил рекомендовать достаточно непротиворечивые значения коэффициентов уы,У,/Зь, учитывающих эти свойства для различных видов бетона при высокотемпературном кратковременном нагреве при пожаре и после пожара в охлажденном состоянии

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аветисян, Левон Аветисович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аветисян, JI.A. Влияние динамического эффекта на несущую способность железобетонных колонн, работающих в условиях огневых воздействий/ J1.A. Аветисян, А.Г. Тамразян // Вестник МГСУ.-2013.- №10.- С. 13-24.

2. Алмазов, В.О. Сопротивление прогрессирующему обрушению: расчетные и конструктивные мероприятия/ В.О. Алмазов // Вестник ЦНИИСК имени В.А. Кучеренко «Исследования по теории сооружений».- 2009. - №1 (XXXVI).- С. 179-194.

3. Алмазов, В.О. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов/ В.О. Алмазов, Као Зуй Кхой// ПГС.- 2010.- № 4.- С. 52-56.

4. Алмазов, В.О. Железобетонные каркасы без прогрессирующего разрушения/ В.О. Алмазов //- М.: МГСУ, 2008,- С.32.

5. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении/Ю.М. Баженов // - М.: Стройиздат, 1970. - С. 292.

6. Белов, Г.В. Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные воздействия/ Г.В. Белов, Д.Г. Копаница, О.Г. Кумпяк, Н.Т. Югов // - Томен.: STT, 2004. - С.484.

7. Беченева, Г.В. Прочность бетона при немногочисленных повторных нагружениях/ Г.В. Беченева // Труды ЦНИИСК, вып. 6. Госстройиздат.-1961. - С.260.

8. Бондаренко, В.М. Принцип наложения деформаций при структурных повреждениях элементов конструкций/ В.М. Бондаренко, Е.А. Ларионов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений.- 2011.- № 2.- С. 16-22

9. Бушев, В.П. Огнестойкость зданий /В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, B.C. Федоренко, А.И. Яковлев// - М.: Стройиздат, 1968. - С. 261.

Ю.Вольмир A.C. Сборник задач по сопротивлению материалов./С.А. Вольмир и

др. // - М.: Наука, 1984. - 407 с. 11 .Гвоздев, A.A. К расчету конструкций на действие взрывной волны/ Строительная промышленность, 1943.- №1-2. - С. 18-21.

12.Гениев, Г. А. Вопросы конструктивной безопасности железобетонных конструкций при внезапных запроектных воздействиях Г.А. Гениев [и др.] // Бетон н железобетон - пути развития. Научные труды 2-й Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону. Т.2. - М.: 2005. -С. 359-367.

13.ГОСТ 30247-94. Методы испытаний строительных конструкций на огнестойкость. - Взамен CT СЭВ 1000-78; Введ. 01.01.96.

14.Голованов, В.И., Яйлиян P.A., Павлов В.В., Пехотиков A.B. Расчет деформации стальных балок из сталей с повышенными показателями огнестойкости в условиях огневого воздействия — М.: Пожарная безопасность.- 2006.- №5.- С.28-35.

15.Граник, Ю.Г. Обзор зарубежного строительного опыта по высотному домостроению/Ю.Г. Граник, A.A. Магай// Уникальные и специальные технологии в строительстве.- 2004.- № 1.- С. 20-31.

16.Гусев, A.A. Свойства тяжелого бетона после пожара: дис. ... канд. техн. наук. /A.A. Гусев // - М., 1983. - 274 с.

17.Дроздов П.Ф. Здание большой этажности. [Текст]. Гл. III специального курса Железобетонные конструкции; под ред. В.Н. Байкова.- М.: Стройиздат, 1974. -С. 101.

18.Жарницкий, В.И. Оценка сейсмостойкости здания и повреждений его конструкций на основе динамического расчета с учетом упругопластических деформаций материалов / В.И. Жарницкий, Ю.Л. Голда, С.О. Курнавина // Сейсмостойкое строительство.. - 1999. - №. 4. - С. 7-8.

19.Жуков, В.В. Основы стойкости бетона при действии повышенных и высоких температур: дисс. ... докт. техн. наук / НИИЖБ. - М., 1982. - С. - 437 .

20. Жуков, В.В., Гамаюнов A.B. Влияние последовательности воздействия температуры и нагрузки на прочность и деформативность бетона в железобетонных конструкциях// Строительство и архитектура. - Сер.8. Строительные конструкции: Экспресс-информ. ВНИИИС Госстроя СССР. -М., 1987. -Вып.6. - С. 2-7.

21. Забегаев, A.B. Основные положения рекомендаций по проектированию железобетонных конструкций, подверженных аварийным ударным

воздействиям/А.В. Забегаев, А.Г. Тамразян// Методы расчета и конструирования железобетонных конструкций: сборник научных трудов МГСУ. - М., 1996 г. - С. 42-57.

22.Забегаев, A.B. Разработка способов снижения риска от пожаров зданий и сооружений /A.B. Забегаев, А.Г. Тамразян, Ю.П. Дронов, В.М. Ройтман// Жилищное строительство.- 2002.- №2 - С.26-29

23.3енков, Н.И. Строительные материалы и поведение их в условиях пожара. -М.: ВИПТШ МВД СССР.- 1974. - 76 с.

24.Ильин, H.A. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции /H.A. Ильин // - М.: - Стройиздат, 1979 - С. 125.

25.Камбаров, Х.У. Огнестойкость изгибаемых и сжатых элементов из армированного конструкционного керамзитобетона. дис. ... канд. техн. наук. -М.: НИИЖБ, 1977. - 168 с.

26.Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона / Н. И. Карпенко. -М.:Стройиздат, 1996. - 416 с.

27.Клюева, Н.В. Основы теории живучести железобетонных конструктивных систем при запроектных воздействиях: дис. ... д-ра техн. наук. / Н.В. Клюева //-Орел. 2009.- С. 454.

28.Клюева, Н.В. К оценке приращений динамических усилий в железобетонных оболочках с внезапно выключающимися элементами [Текст] / Н.В. Клюева, М.Ю. Прокуров// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2006. - №1. - С. 51-56.

29.Кодыш, Э.Н. Обеспечение устойчивости сборных железобетонных связевых каркасных зданий от прогрессирующего обрушения / Э.Н. Кодыш, H.H. Трекин // Предотвращение аварий зданий и сооружений.- 2009.- С

30.Колчунов, В.И. Экспериментально-теоретические исследования живучести железобетонных рам при потере устойчивости отдельного элемента / В.И. Колчунов, Н.О. Кожаринова, Н.О. Прасолов // Вестник МГСУ.- 2011.- Т. 2.-С. 109-115.

31.Копаница, Д.Г. Прочность и деформативность железобетонных пространственных сооружений при кратковременном действии динамических нагрузок: дис. ... д-ра техн. наук / Копаница Д.Г. - Томск.: - 2003.- С. 412.

32.Кузнецова, И.С. Прочность и деформативность железобетонных конструкций поврежденных пожаром: дис. ... канд. техн. наук. / И.С. Кузнецова II- М., 1999. - С. 155.

33.Кумпяк, О.Г. Прочность и деформативность железобетонных сооружений при кратковременном динамическом нагружении /О.Г. Кумпяк, Д.Г. Копаница // Томск: БТТ, 2002.-С. 336.

34.Курлапов, Д. В. Воздействие высоких температур пожара на строительные конструкции / Д. В. Курлапов // Инженерно-строительный журнал, №4, 2009.-С.41-43.

35.Курлапов, Д. В. Примеры расчета элементов железобетонных конструкций, поврежденных пожаром. Стр.87-89. [Текст] / Д. В. Курлапов // Бетон и железобетон - взгляд в будущее. III Всероссийская (II Международная) конференция по бетону и железобетону. (Москва, 12-16 мая 2014г.).Том II. Москва: МГСУ,2014. С -456.

36.Курлапов Д. В. Огневое воздействие на железобетонные конструкции при пожаре / Д. В. Курлапов // «Проблемы современного бетона и железобетона» Третий международный симпозиум «Проблемы современного бетона и железобетона». 9-11 ноября 2011 Минск.

37.Левитский, В. Е. Диаграммный метод решения статической задачи расчёта огнестойкости железобетонных конструкций: дис. ... канд. техн. наук. / В. Е. Левитский //-М.: - 2006. - С. 216.

38.Мадатян, С.А. Диаграмма растяжения арматуры и несущая способность железобетонных конструкций /С.А. Мадатян//Бетон и железобетон.-1985.-№5. - С.12-13

39.Мамин А.Н. Автоматизированный расчет железобетонных плосконапряженных конструкций методом сосредоточенных деформаций. / А.Н. Мамин // В сб. науч. трудов ЦНИИпромзданий. "Совершенствование конструктивных решений многоэтажных зданий". Москва, 1992. - С. 50-53.

40.Мамин А.Н. Применение метода дискретных связей при нелинейных расчетах железобетонных конструкций / А.Н. Мамин // «Промышленное и гражданское строительство», №6, 2004. - С.27-28.

41.Мамин, А. H. Расчет железобетонных конструкций многоэтажных зданий с учетом нелинейности и изменяющейся податливости на основе многоуровневой дискретизации несущих систем: автореф. дис. на соиск. учен, степ. д.т.н.: спец. 05.23.01 / Мамин Александр Николаевич //; [Центр, н.-и. и проект.-эксперим. ин-т пром. зданий и сооружений]. - Москва: 2005. - 43 е.: ил.; 21 см.

42.Милованов, А.Ф. Влияние кратковременного нагрева на прочностные и упругопластические свойства высокопрочного бетона/А.Ф. Милованов, В.Н. Зиновьев// Жаростойкие бетоны, материалы и конструкции. Челябинск:-1981. -С. 159-163.

43.Милованов, А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре / А.Ф. Милованов // - М: Стройиздат, 1998. - С. 296.

44.Милованов, А.Ф. Огнестойкость и огнесохранность зданий и сооружений/ А.Ф. Милованов, В.В. Соломонов, И.С. Кузнецова // Промышленное и гражданское строительство. - 2002. - №9. - С. 39-40.

45.Мурашев, В.И. Оценка огнестойкости железобетонных конструкций. /В.И. Мурашев // Пожарное дело. - 1956. - № 7. - С. 94.

46.Мутока, К.Н. Живучесть многоэтажных каркасных железобетонных гражданских зданий при особых воздействиях : дис.... канд. техн. наук./ К.Н. Мутока // - М.: МГСУ, 2006г. - С. 185.

47.Некрасов, К.Д. Тяжелый бетон в условиях повышенных температур/ К.Д. Некрасов, В.В. Жуков, В.Ф. Гуляева/ - М.: Стройиздат, 1972. - С. 128.

48.0лимпиев, В.Г. О методике исследования прочности и деформативности бетона при высоких температурах в условиях пожара // Огнестойкость строительных конструкций. - М.: ВНИИПО, 1973. - Вып. 1. - С.44-64.

49.Панюков, Э.Ф. Оценка состояния железобетонных конструкций после пожара [Текст] : дис. ... д-ра техн. наук 05.23.01/ Панюков Эмилий Фёдорович; Крымский институт природоохранного и курортного строительства., М., 1991.-389 с.

50.Перельмутер, A.B. Прогрессирующее обрушение и методология проектирования конструкций/ A.B. Перельмутер // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2004.- № 6.-С. 18-25.

51.Плотников, А.И. Динамика упруго-пластичных железобетонных балок при действии интенсивных кратковременных нагрузок аварийного характера. М : Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М. 1994. 25 с.

52.Плотников, А.И. Расчет несущих конструкций монолитных железобетонных зданий на прогрессирующее разрушение с учетом динамических эффектов [Текст] / А.И. Плотников. Б.С. Расторгуев // Сборник научных трудов ИСА. МГСУ. - М.: 2008.- С. 127-135.

53.Попов H.H. Расчет конструкций на динамические специальные нагрузки/ H.H. Попов, Б.С. Расторгуев, A.B. Забегаев //М. Высшая школа .1992.- С.319.

54.Попов, H.H. Расчет железобетонных элементов на кратковременные динамические нагрузки с учетом реальных свойств материалов / H.H. Попов, Б.С. Расторгуев, О.Г. Кумпяк // Строительная механика и расчет сооружений. - 1979.-№3.-С. 7-11.

55.Попов, H.H., Вопросы динамического расчета железобетонных конструкций/ H.H. Попов, О.Г. Кумпяк, B.C. Плевков.//. -Томск: Изд-во ТГУ, 1990.- 288 с.

56.Попов, Г.И. Железобетонные конструкции подверженные действию импульсних нагрузок.- М.: Стройиздат, 1986. - С. 128.

5 7.Пугачев, В.И. Расчет внецентренно сжатых гибких железобетонных элементов на действие кратковременных динамических нагрузок: дис.... канд. техн. наук / В.И. Пугачев// -М.: - 1987. - С. 180.

58.Пчелинцев, A.B. Влияние совместной работы конструкций на огнестойкость зданий и сооружений /A.B. Пчелинцев // Обеспечение огнестойкости зданий и сооружений при применении новых строительных материалов и конструкций: Материалы семинара. -1.1.: МДНТП. 1988. - С. 5-20.

59. Пчелинцев, A.B. Исследование остаточной несущей способности изгибаемых преднапряженных железобетонных конструкций после высокотемпературного воздействия (пожара): дис.... канд. техн. наук. / A.B. Пчелинцев // - М., 1988. - С. 203.

60.Рабинович, И.М. Расчет сооружений на импульсные воздействия /И.М. Рабинович, А.П. Синицын, О.В. Лужин, Б.М. Теренин//. М.: Стройиздат, 1970. -С. 304.

61.Расторгуев, Б.С. Предельные динамические нагрузки для каркасных производственных зданий при внешних взрывах /Б.С. Расторгуев // Динамика железобетонных конструкций и сооружений при интенсивных кратковременных воздействиях: МИСИ, М.,1992. - С. 18 - 37.

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

63.Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром / НИИЖБ Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1987. - С.76.

64.Ржаницын, А.Р. Колонна под действием бокового импульса// Исследования по строительной механике. - М.: Госстройиздат, 1962.- С. 6-22.

65.Ройтман, В.М. Возникновение и развитие теории стойкости конструкций и зданий при комбинированных особых воздействиях с участием пожара /В.М. Ройтман, Д.М. Приступюк, В.В. Агафонова // ПГС.- № 10.- 2010. - С. 4-12.

66.Романенков, И.Г. Методы огневых испытаний строительных материалов и конструкций. /И.Г. Романенков//- М.: ЦНТИ по гражданскому строительству и архитектуре, 1984. - С. 56.

67.Самойленко, В.Н. Пути повышения огнестойкости железобетонных П-образных панелей /В.Н. Самойленко, A.B. Пчелинцев// Обеспечение огнестойкости зданий и сооружений при применении новых строительных материалов и конструкций: Материалы семинара. - М.: МДНТП, 1988. - С. 2427.

68.Сегалов, А.Е. Учёт влияния режимов нагрева на критические температуры арматурных и строительных сталей // Жаростойкие и обычные бетоны при действии повышенных и высоких температур. - М.: НИИЖБ, 1988. - С. 60-67.

69.Снитко, Н.К. Строительная механика. - 3-е изд., перераб. — М.: Высш. школа, 1980.-С. 431.

70. Стандарт организации. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций / СТО 36554501-006-2006. /ФГУП "НИЦ "Строительство". - М.: ФГУП ЦПП, 2006.

71.Страхов, В. JI. Руководство по пожарной безопасности подземных сооружений: в 5 т. /В.Л.Страхов, A.M. Крутов, Н.Ф. Давыдкин// Т.2: Огнезащита строительных конструкций - М.: 2000.- С.435.

72.Тамразян, А.Г. Анализ риска обрушения зданий и сооружений от критических дефектов и различных техногенных воздействий. М.: МГСУ, 2004. - С. 106.

73.Тамразян, А.Г. Основополагающие свойства конструктивных систем, понижающих риск отказа элементов здания /А.Г. Тамразян, Н.В. Клюева // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. - № 5. - С. 126-131.

74.Тамразян, А.Г. Снижение рисков в строительстве при чрезвычайных ситуациях природного н технического характера / А.Г. Тамразян, С.Н. Булгаков, И.А. Рахман, А.Ю. Степанов // Научное издание. Под общ. ред. Тамразяна А.Г. Издание второе. - М.: Издательство АСВ, 2012. - 304 с.

75.Тамразян, А.Г. Безопасность конструкций на основе анализа рисков н обеспечение устойчивости элементов зданий / А.Г. Тамразян, А.Ю. Степанов // Журнал «Строительная безопасность».-2008.- С. 94-96.

76.Тамразян, А.Г. К оценке огнеударостойкостн несущих железобетонных конструкций высотных зданий / А.Г. Тамразян // Жилищное строительство.-№4.- 2005.-С.7-8.

77. Тамразян, А.Г. Особенности проявления огневых воздействий при расчете конструкций на прогрессирующее обрушение зданий с переходными этажами [Текст] /А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех// Пожаровзрывобезопасность. -2012.-№12. -С. 41-44.

78.Тамразян, А.Г. Особенности проявления огневых воздействий при расчете на прогрессирующее обрушение зданий с переходными этажами [Текст] / А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. - Материалы международных академических чтений. -Курск.- 2012.-С. 79-85.

79.Тамразян, А.Г. Влияние огневых воздействий на динамическую устойчивость зданий с переходными этажами/А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех // Доклад на XI Международной специализированной выставки. Пожарная безопасность XXI века. -М.,-2012.

БО.Тамразян, А.Г., Аветисян JI.A. Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов на кратковременную динамическую нагрузку// Строительство: наука и образование.- 2013.- № 4.- С. 2.

81.Тамразян, А.Г, Аветисян J1.A. Экспериментальные исследования внецентренно сжатых железобетонных элементов при кратковременных динамических нагружениях в условиях огневых воздействий // Промышленное и гражданское строительство.- 2014.-№ 4.- С.24-28.

82.Тамразян, А.Г. К учету коэффициента динамического упрочнения при расчете железобетонных колонн в условиях огневых воздействий/ А.Г. Тамразян, JI.A. Аветисян // Вестник Иркутского государственного технического университета.- 2014.- № 9 (92).- С. 133-138.

83.Тамразян, А.Г. Учет особенностей огнеударостойкости железобетонных колонн при расчете каркаса железобетонного здания/А.Г. Тамразян, JI.A. Аветисян // Строительство и реконструкция.- 2014.- №6 (56). - С 70-75.

84.Тамразян, А.Г. Частота свободных колебаний многоэтажных зданий при расчете на прогрессирующее обрушение в нелинейной динамической постановке с учетом времени локального повреждения [Текст] / А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех // Сборник докладов Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения П.Ф. Дроздова. - М.: МГСУ, 2013. - С. 235-244.

85. Тамразян, А.Г. Динамический анализ многоэтажных зданий с учетом времени локального повреждения несущих конструкций при расчете на прогрессирующее обрушение [Текст] / А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех// Бетон и железобетон - взгляд в будущее. III Всероссийская (II Международная) конференция по бетону н железобетону. Том II. М., - 2014. -С. 142-149.

86. Тамразян, А.Г. Особенности влияния времени локального повреждения при расчете зданий на прогрессирующее обрушение [Текст] / А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех// Вестник гражданских инженеров.- 2013. - № 6 (41). - С. 4246.

87. Тамразян, А.Г. Определение шага переходных этажей по высоте в зависимости от возможности обрушения при выходе из строя колонны с

учетом огневых воздействий [Текст] / А.Г. Тамразян, А.Б. Мехрализадех // Строительство и реконструкция. - 2013.- № 4(48). - С. 51-55.

88.Тамразян, А.Г. Особенности работы высотных зданий // Жилищное строительство. - 2004. - № 3. - С. 19-20.

89.Тамразян, А.Г. Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов на кратковременную динамическую нагрузку/ А.Г. Тамразян, JI.A. Аветисян // Строительство: наука и образование.- 2013.- № 4.- С. 2.

90.Тамразян, А.Г, Аветисян J1.A. Экспериментальные исследования внецентренно сжатых железобетонных элементов при кратковременных динамических нагружениях в условиях огневых воздействий / А.Г. Тамразян, JI.A. Аветисян // Промышленное и гражданское строительство.- 2014.- № 4.-С.24-28.

91.Тамразян, А.Г. Расчет внецентренно сжатых элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий // Промышленное и гражданское строительство.- 2015.- № 3.- С.29-35.

92.Травуш, В.И. Некоторые направления развития теории живучести конструктивных систем зданий и сооружении/ В.И. Травуш, В.И. Колчунов, Н.В. Клюева// Промышленное и гражданское строительство.- 2015.- № 3.-С.4-11.

93.Трекин, H.H. Несущая способность колонн, армированных высокопрочной сталью, при динамическом воздействии: дис.... канд.техн.наук./Н.Н. Трекин// -М., 1987. - 150 с.

94.Трекин H.H. Работа узловых сопряжений полносборных быстромонтируемых зданий / H.H. Трекин, Э.Н. Кодыш, О.В. Вавилов // ЦНИИПромзданий. - М., 2001. - 12с.: ил. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ

95.Федоров, B.C. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций [Текст] / Федоров B.C., Левитский В.Е., Молчадский И.С., Александров A.B. - М.: Изд. АСВ, 2009. - 408 с.

96.Яковлев, А.И. Расчет пределов огнестойкости сжатых железобетонных конструкций по критическим деформациям /А.И. Яковлев // Поведение строительных конструкций в условиях пожара. Сб. тр. ВНИИПО МВД СССР.-М., 1987.-С. 5-16.

97.Яковлев, А.И. Основы расчета огнестойкости железобетонных конструкций: дисс... докт. техн. наук / А.И. Яковлев // МИСИ. - М., 1968. - С.168.

98.Capua DD, Mari AR. Nonlinear analysis of reinforced concrete cross-sections exposed to fire. Fire Saf J 2007;42(2): 139-49.

99.Chung J.H., Consolazio G.R., McVay M.C. Finite element stress analysis of a reinforced high-strength concrete column in severe fires Comput Struct, 84 (8) (2006), pp. 1338-1352.

100. Colombo A. and Negro, P. A damage index of generalised applicability. Engineering Structures, 27(8), (2005), pp. 1164-1174.

101. Davie C.T., Zhang H.L., Gibson A. Investigation of a continuum damage model as an indicator for the prediction of spalling in fire exposed concrete Comput Struct, 94-95 (3) (2012), pp. 54-69.

102. Department of Defense (DoD) Unified facilities criteria (UFC): Design of buildings to resist progressive collapse, UFC 4-023-03, U. S. DoD. 2010.

103. Due Toan Pham, Patrick de Buhan, Céline Florence, Jean-Vivien Heck, Hong Hai Nguyen// Interaction diagrams of reinforced concrete sections in fire: A yield design approach // Engineering Structures, Volume 90, 1 May 2015, pp. 38-47.

104. ECCS — Technical Committee 3 Fire Safety of Steel Structures Technical Note.№55.-1988.-158p.

105. Ellingwood В., and Leyendecker, E.V., (1978). "Approaches for Design Against Progressive Collapse," Journal of the Structural Division, ASCE,V. 104, No. ST3, pp. 413-423.

106. EN 1992-1-2, "Eurocode 2, Design of concrete structures, Part 1-2: General rules - Structural fire design", Commission of the European Communities, Brussels, 2004.

107. ENV 1992-1. Eurocode 1: Basis of design and actions of structures. - Part 2-2: Actions of structures exposed to fire. - Brussels: CEN 1994.

108. ENV 1992-1. Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1. General rules and rules for buildings. - Brussels: CEN 2003. - 225 p.

109. Hachem M.M., Mahin S.A. Dynamic Response of Reinforced Concrete Columns to Multidirectional Excitations. 12WCEE, 2000.

110. Harada K., 1992. A Study on the Prediction of Temperature Rise in Fire Resistance Test, Ph.D. thesis, Kyoto University.

111. Hatano T. Dynamical compressive deformation and failure of concrete under dynamic load./ T.Hatano, H. Tsutsumi //Proc., Second World Conference on Earthquake Engineering, Tokyo, Vol. 3.1960.pp 1963-1978.

112. Hongyu Wanga,*,Youpo Sub ,Qingshen Zengc// Design Methods of Reinforce-concrete Frame Structure to Resist Progressive Collapse in Civil Engineering// Systems Engineering Procedia// Volume 1, 2011, Pages 48-54.

113.Kang S.W., Hong S.G./ Material Model and Thermal Response Analysis of Concrete at Elevated Temperatures // Journal of the Korea Concrete Institute, 6 (2001), p. 267.

114. Kim H. Progressive Collapse Behavior of Reinforced Concrete Structures with Deficient Details (PhD thesis), University of Texas at Austin, Austin, Texas, 2006.

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

116. Kruppa I. Coolapse Temperature of Steel Structures. Journal of the Structural Division. 1979.v. 105, pp 1769-1788.

117. Kwasniewski Leslaw // Nonlinear dynamic simulations of progressive collapse for a multistory building// Volume 32, Issue 5, May 2010, pp 1223-1235.

118. Kwon, Y.J., Kim, N.H., Lee, J.Y., Kim, D.J., Harada, K., 2010. "Temperature Dependency Thermal Properties of High-strength Concrete," Proceedings of Fire Science and Engineering in Japan Association, pp. 282-283.

119. Lokuge W.P., Setunge S., et al.(2003). "Modeling eccentrically loaded high-strength reinforced concrete columns"-Magazine of concrete research 55(4): pp. 331-341.

120. Li yi, Lu Xingzheng, Li yi. Design method to resist progressive collapse for a three story RC frame. Journal of PLA University of Science and Technology, (2007) 8(6): pp 659-664.

121. Lie, T.T., Lin, T.D., Allen D. E., Abrams, M.S., 1984. Fire resistance of Reinforced Concrete Columns, National research Council Canada Division of Building research, Ottawa.

122. Majevski T., Bobinski J., et al.(2008).FE analysis of failure behavior of reinforced concrete columns under eccentric compression. "Engineering Structures 30(2): pp. 300-317.

123. Malaikah A., Al-Saif K., Al-Zaid R. Prediction of the Dynamic Modulus of Elasticity of Concrete under Different Loading Conditions. International Conference on Concrete Engineering and Technology. University Malaya, 2004, pp. 32-39.

124. Marjanishvili SM. Progressive analysis procedure for progressive collapse. J Perform ConstrFac ASCE 2004; 18(2): pp 79-85.

125. Methode de Prevision par le Calcul du Comportement au feu des Structures en Acier.Paris: 1987.-43p.

126. Mindeguia, J.C., Carré, H., Pimienta, P. & La Borderie, C. (2006), "Nouvelle technique de mesure des déformations radiales du béton à hautes températures", In Rencontres Universitaires de Génie Civil. La Grande Motte. June 1—2 2006.

127. Mohamed Bikhiet M., Nasser F. El-Shafey *, Hany M. El-Hashimy // Behavior of reinforced concrete short columns exposed to fire// Alexandria Engineering Journal (2014) 53, pp 643-653

128. Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Expansion Projects, prepared by Applied Research Associates for GSA, Washington D.C., 2003, p. 119.

129. Salema H.M., El-Foulyb A.K., Tagel-Dinb H.S. // Toward an economic design of reinforced concrete structures against progressive collapse//Engineering Structures// Volume 33, Issue 12, December 2011, pp 3341-3350.

130. Santafe Iribarren, B., Berke, P., Bouillard, Ph.,Vantomme, J., Massart, T. J.,Investigation of the influence of design and material parameters in the progressive collapse analysis of RC structures Engineering Structures,Vol. 33, pp. 2805-2820,2011.

131. Sin Y.S., Park J.E., Kim J.Y. M, H.S. // Experimental Studies on the Effect of Various Design Parameters on Thermal Behaviors of High Strength Concrete

Columns under High Temperatures// Journal of the Korea Concrete Institute, 23 (2011), p. 37.

132. Tamrazyan A.G. Estimation of load bearing capacity of eccentrically compressed reinforced concrete elements under dynamic loading in fire conditions/ A.G. Tamrazyan, L.A. Avetisyan //Applied Mechanics and Materials Vol. 638-640 (2014) pp.Trans Tech Publications, Switzerland .

133. Tamrazyan A. G. Reduce the impact of dynamic strength of concrete under fire conditions on bearing capacity of reinforced concrete columns. ICSMIM 2013. 2nd International Conference on Sensors, Measurement and Intelligent Materials. Guangzhou, China, November 16-17, 2013.

134. Xie, J.,J. G. MacGregor, et al. (1996). "Numerical investigation of eccentially loaded High-strength concrete tied columns"- Structural journal 93(4): pp 449-461.

Приложение А.

Программа: «Динамический расчет сжатых железобетонных элементов с

учетом огневых воздействий» Язык: Встроенный в ПК Wolfram Mathematica

Ь = 0 . 1 ;

h = 0 . 1 ;

1 = 0.6;

Rb = 22 000;

Rbt = 1750;

Eb = 3.2 * 10Л7;

Rs = 435 000;

Rsc = 435 000;

Es = 2 * 10"8;

As = 1. 006 * 10Л ( -4) ;

Ass = 1. 006 * 10 Л (-4)

Nm = 61;

e0 = 0.035;

teff1 = 0.4;

kdb = 1.19;

а = 0.008;

as = 0.008;

h0 = 0.088;

xR = 0.8;

рос = 2500;

r = 1000(*1800*) ;

TO = 20;

d = О.008; w = 4.6; Ter = 450;

(*1. Определение температуры в теле железобетонной колонны*)

Atemp = 1.2 - 0. 00035 Тег; (*1*) Ctemp = 710 + 0 . 83 * TT; (*2*) Atemp

ared = -; (* 3 *)

(Ctemp + 50 . 4 w) * рое

TT = 345 Log[10, 0.133 t + 1] + TO; (*4*)

(TT - txr) (TT-fcxr)

txyr = TT--; ( *1* )

TT - TO

KK = 39;

= 1---

O.SbtKKVored

ared * г F0 = -;

0 . 5 * b + KK * Vared )

f r fll ■, r2-fll, txr = 1250 - (1250 - TO) Erfl- I + Erf I -1-1 ;

l 2 VFO 2 VFO

ared

2 . 66023 x 10"7

xll = 0.5b-a-0.5d( «арматура*)

0.038

FO

0.0541121

xll

£11 = 1 - -

0.5b+ KK Vared

0.458035

( Г 1 r 2 - £11 -I txrll = 1250- (1250 - TO) Erf I-I +Erf|-I -

[ 2 VFO~ 2 Vfo"

221.512

TT

753.851

(TT-txr) (TT - bxz)

txyrarm = TT--(«температура арматуры*)

TT - TO

367.69

txyz

367.69

(*нахождение параметров для бетонных слоев*)

TTi = List[l, 2, 3, 4, 5] ;

(*КК=39;

(.£=1--

0. 5b+KKV ared FQ=-————--- ; *)

(о . 5*Ь+КК* Vared j

X [n_] := (5 - n) * b / 10 + b / 20; F0

0.0541121

(5 - n) *b / 10 +b / 20

f[n_] :=1--;

0.5b + KK* Vared

f[n] т r2-f[n]

txrsl[n_] := 1250- (1250-TO) Erf| " "

г 6 l"j i r

:[-J + Erf[

2 Л/FO 2 VFO

tXLSlfl]

359.76

г г (TT-txcsl[i]) (ТТ - tXESl[i]) ,

For i = 1, i < 6, i + +, Print TT--;

L I TT - TO J

(TT - txtsl[i]) (TT-txrsl[i]) TT - TO

542.217

(TT - txrsl[i]) (TT - txrsl[ij) -I

TTi [ [i] ] = TT--

ТФ _ ТП J

300.951 139.002 61.4586 34.4077

TTi[[3]]

139.002

If[txytarm<100, jt = 20;

kdb = 1.2410687249331551" - 0.0 02 5356700407435694" t+ 9 . 438039136108984 *A-6t2 1.6496785077667422 *A-8t3 + 8 . 96567433791698'*A-12t4 ;

В = 1 j (V2 Pi * Nmj ;

I tl - tef f 1 * 2

EEE[tl_] :=0.4809*-

v в

(* 1. Вычисление геометрических характеристик*)

а = Es / ЕЬ; Print[" а=" , а] ; ц = цв = As / (b * h) ; Print[11 ц=ца=" , ц] ; m = Ь * h * 25 ;

Ared = Ь * h + а * (As + Ass) ; Print[" Ared=" , Ared] ; Ired = b*h3/l2 + 2*a*As* (h / 2 - а) Л 2 ; Print [" Ired= " , Ired] ; yO = h / 2 ;

Wred = Ired / yO ; Print [" Wred=" , Wred] ; Wpl = 1.75* Wred;

r = 0.8 * Wred/Ared; Print[" r=", r] ; B1 = Eb* Ired; Print [" B1=",B1];

(* 2. Построение расчетной диаграммы деформаций*)

Mcrcd = kdb * Rbt * Wpl; Print [" Mcrcd=" , Mcrcd] ;

Mcrce = Mcrcd + Nm * r; Print[" Mcrce=" , Mcrce] ;

Nm + (1.2-1.1) Rs * As

xd = -; Print[" xd=" , xd] ;

kdb * Rb * b

Clear[fd];

fyd = xd / hO ; Print [" fyd= " , fyd] ; wd = 0.85 - 0.008 * kdb * Rb / 1000; Print [" wd=" , o>d] ;

0-8 xR

£Rd--(*fRd=?|*) ;

1 + 1.2 Rs / (Es * 0.0035) h0

Print[" £Rd=", £Rd] ;

г Nm + (1.2 - 1.1) Rs * As

If kyd < £Rd, xd = -,

L kdb * Rb * b

( 1 + fRd \ /

xd = Nm + 1. 2 Rs * As *--1.1 Rsc * Ass /

I 1 - £Rd )/

/ 2 * 1. 2 Rs * As

kdb * Rb * b + -

V hO * (1 - £Rd)

Printf" xd=", xd] ;

Ms = kdb * Rb * b * xd * (hO - xd / 2) +1.1* Rsc * Ass * (hO - as) ;

Print[" Ms=", Ms] ; Mu = Ms - Nm (h / 2 - a) ; Print[" Mu=" , Mu] ; ipf = a* Ass / (2 * 0 . 45 * b * hO) ; Printf" <pf=" , tp£ ] ;

z = hO *

2 a * <pf / hO + fyd A 2 '

1--I ; Printf" z = " , z ] ;

2 (<pf + £yd)

hO * z * Es * As

BO = - ; Printf B0=", BO] ;

^ 0.9*ц*а

<pf+fyd

kO = 0.85;

BOlon = (BO * kO) / (l - Nm / Mu * (-—-- - + a] ] ;

/V \hO * Es * As 2 J/

Printf" B01on=", BOlon];

kriviznaBl = Mcrce / B1 (*l/rl*);

Printf" kriviznaBl=" , kriviznaBl];

kriviznaBOlon = Ms / BOlon - Nm / (h0*Es*As) (*l/r0*);

Printf" kriviznaB01on=", kriviznaBOlon];

Mu - Mcrce

B2 = -; Printf" B2=" , B2] ;

kriviznaBOlon - kriviznaBl

(* 3. Учет гибкости элемента*)

A = e0 /h; Printf" A=",A];

II = b * hA3 / 12; Printf" II=" , II] ;

Is = 2a*b*h*fj (h/2-а) A2; Printf" Is=", Is] ;

= 6. 4* 1.15* Eb* ill*—— + Is)/ (1A2);

I 1.1 + 0.1 )/

Printf" Ncr=", Ncr] ; 77 = 1 / (1 - Nm / Ncr) ; Printf" Г]-" , П] !

(* 4. Расчет в упругой стадии*)

СС = Mcrce / (Nm * е0 * rj) ;

Ncr

n2 * Pi2 / B1 ш[п ] = -Л/ — ; Printf" ш[1] =" , wfl] ] ;

l2 V m

= wfl];

г /tl - teff1\2 r

soltl = FindRootj^ (tl - teffl) A2 + 0.4809* |-J * BA2 *Log|^CC +

teff1A 2

13 . 5 * Exp Г--1 * Cos [ш1 * tl] 1 =0, {tl, teffl / 60} 1 ;

L 0.4809* («^¡«i)2*BA2J J J

^ = /. 8о1М.; Рг±1Щ" tl=", Ы.] ; ЕЕ = ЕЕЕ[1:1];

(*5. Расчет в стадии с трещинами в растянутой зоне*)

пг * Р12 / В1

[II *

п = 1,п<49,п = п + 2,шп1 = -

1 л2 V т

п2 * Р±2 / В2

Шп,2 =

1л 2 V т

= 1'

Юга * еО * т) * I2 г 1 I Ъе££1 \ 2

Т [п_] := -* Ехр--*|-I |*

8 В1 1 ЕЕ V В

( 2 £1

-— * Соз [шп,1 * Ь1] - (0ц/1 * ЭгпСшп,! * tl] I ;

V ЕЕ * В2

Рзтд.пЪ[11 Т[1]=" , Т[1]]

Рзгд.п£ [" Т[3]=",Т[3]]

Рг1г^[" Т [5] = " , Т[5]]

N01 *е0 * п * I2 * (Ь1 - teffl) Г 1 /*:1-1:е££1*2

У1 = - ■

4 ЕЕ * В1 * В2

Рзгд.п£ [" У1 = ",У1]; У1 = N[У1];

Сп[п_] :=

г 1 (Ы-Ье££1\2,

Ехр--* - I + Бит[Т[п] , {п, 1, 5,

ЕЕ \ В /

N14 * еО * 77 * I2 * - Ъе££1) г 1 /tl-teffl^2^

У1+-* Ехр---

4 ЕЕ * В2 * В2 1 ЕЕ V В 1 *

№п * еО * ?7 * I2 г 1 (Ы - Ье££1\2-,

Оп[п_] :=-* Ехр--- ;

8 ЕЕ 1 ЕЕ V В I '

1

*

С1 = Сп[1] ; Рзгз.п'Ь[" С1 = " , N[01] ] ;

С3 = Сп[3] ; Рг±Ш:[" С3=" , N[03] ] ;

05 = Сп[5] ; Рзгд-пЪ[" С5=" , N[05] ] ; 01 = Оп[1] ; Ргхг^[" 01 = ", N[01]]

ОЗ = Оп[3] ; Рг1п*:[" 03=" , N[03] ] ;

Р5 = Оп[5]; Рг1пЪ[" 05 = ", N[05]];

1зп1 = tl + Бит

, 1 г Оп[п] 2 , ,

-* АгсСоэ I - , {п, 1, 5, 2} ;

1шп2 1 М Оп[п]л2+Сп[п] л2 J J

Рзг [ " 1зп1 = " , N[^1] ] ;

(* 6. Вычисляем значение коэффициента К*)

К = (Mu - Mcrce) / (Mm * eO * 77) ;

(Pi x 2 —

*

(CI* Sin[Wi,2 * (t2 - tl) ] + Dn[1] *Cos[wi,2 * (t2 - tl) ])] , {t2, teffl / 6>J ;

t2 = t2 /. solt2; Print[" t2 = ", N[t2]];

T2 [n_, ti_] : = Cn [n] * Sin[ii)„;2 * (ti - tl) ] + Dn[n] * Cos [wn,2 * (ti - tl)]; Printf T2[1,tml]=", N[T2[1, tml]]];

(Pi A 2

—J * Sum [n2 * Sin [Pi * n/ 2] * T2 [n, tml] , {n, 1, 5, 2}] ; Print[" M=", N[M] ] ;

Printf" Mu=", N[Mu]];

(* 7. Вычисляем полный угол раскрытия шарнира*)

DT2 [n_, ti_] : = (Cn [n] * Cos[wn,2 * (ti - tl) ] - Dn[n] * Sin[wnj2 * (ti - tl) ]) * шп,2 .

Nm*eO*r?*l* (t2 - teffl) r 1 /12 - tef f 1 \ 2-,

<f>0 =--* Exp--- +

1.5 EE * B2 * ВЛ 2 L EE V В / 1

8 r 1 ■)

-* Sum - * DT2 [n, t2] , {n, 1, 5, 2} ;

Pi * 1 L n J

Printf" ф0=" , N[<*>0] ] ;

24 * Nm * eO * r)

Asc = -; Printf" Asc=", NfAsc] ] ;

m * l3

MuO = Rs * As * (eO *r/ + h/2-a) -

Rsc * Ass * (eO * Г7 - h / 2 + as) - Rb * b * h * (eO * rj - h / 2 + xd / 2) ; Printf" Mu01= " , N[Rs * As * (eO * T) + h / 2 - a) ] ] ; Printf Mu02=" , N [Rsc * Ass * (e0*)7-h/2 + as) ] ] ; Printf" Mu03=" , N [Rb * b * h * (eO * rj - h / 2 + xd / 2) ] ] ; Printf" MuO=", N[MuO]];

Abs [фО] * Nm * eO * rj TT = -——-; Printf TT= " , N[TT] ] ;

MuO * VAsc

1 r 1 + TT -I

tm = t2 + -* Log - ; Printf tm-" , N[tm] ] ;

Li-ttJ

G = Abs [<p0] J VAsc ; Printf G=" , N [G] ] ;

Q = MuO / (Nm * (eO * r] + h / 2 - a) ) ; Printf Q=" , N[Q] ] ; R = -Q; Print[" R=" ,N[R]]; V[ti_] : = G* Sinh^VAsc * (ti - t2) j + Q * Cosh [ VAsc" (ti - t2) j +R; фшах = ip [tm] ; Print[" <pmax=" , N[<pmax] ] ;

фтах = 2 * фтах; Print [" фта.х=" , N [i/max] ] ;

lpl = (1 + 0.5*20 / 45) * (1 / hO)1/4 * hO; Print[" lpl=", N[lpl]]

фи =

0.0035

1. 2 * Rs

xd Es (hO - xd) ,

lpl; Print[" фи=" , N[1/01]] ;

Nm*eO*rj*lA2 r 1 /teffl\2-,

Tch [n ] : = -* Exp - — -I | *

8 B1 L EE V В

( 2 teffl

Cos[wn i * tl] - -* Sin[o)n x * tl] I ;

\ ' EE * В A 2 * шп, l

z = 1 / 2 ;

Nm * eO * r) r 1 (tl - tef f 1 \2 yl = - (1 * z - zA2) *Exp--I-I | +

------L F.F

ri

2 B1 L EE V В

Sun [Tch[n] * Sin [Pi * n * z / 1] , {n, 1, 3, 2}] ; y2 = Sum [T2 [n, t2] * Sin[Pi * n * z / 1] , {n, 1,3,2}];

ymax = yl + y2 + фтах * 1 / 2 ; Print [" ymax= " , N [ymax] ] ;

If [t/anax < фи, Print [ "прочность обеспечена"] , Print [ "Колонна разрушается"]] ;

r , 1 /ti-teffl^2, ,