Прочность и деформативность железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Галяутдинов Дауд Рашидович

• Галяутдинов Дауд Рашидович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Галяутдинов Дауд Рашидович

1. Состояние вопроса

1.1. Кратковременные динамические нагрузки на здания и сооружения

1.2. Методы расчета железобетонных конструкций на действие кратковременных динамических нагрузок

1.3. Предельные состояния и способы их нормирования

1.4. Прочностные и деформативные свойства материалов при кратковременном динамическом нагружении

1.4.1. Арматурная сталь

1.4.2. Бетон

1.4.3. Податливые опоры

1.5. Способы повышения взрывостойкости железобетонных конструкций39

1.6. Обзор исследований железобетонных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении

1.7. Анализ результатов исследования железобетонных конструкций с распором при статическом и кратковременном динамическом нагружении

1.8. Выводы по первой главе

2. Экспериментальные исследования железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении

2.1. Цель и задачи экспериментальных исследований

2.2. Программа экспериментальных исследований. Опытные образцы и их конструирование

2.3. Программа и методика экспериментальных исследований податливых опор и анализ их результатов при кратковременном динамическом нагружении

2.4. Методика проведения статических и динамических испытаний

2.5. Анализ результатов испытания балок при статическом нагружении

2.6. Анализ результатов испытания балок при кратковременном динамическом нагружении

2.6.1. Динамическое деформирование железобетонных балок с распором и без распора на жестких опорах

2.6.2. Динамическое деформирование железобетонных балок с распором на упругопластических податливых опорах

2.6.3. Динамическое деформирование железобетонных балок с распором на упругопластических податливых опорах с отвердением

2.7. Выводы по второй главе

3. Метод расчета железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах

3.1. Расчетные предпосылки

3.2. Расчет железобетонной балки с распором в условно упругой стадии на податливых опорах

3.3. Расчет железобетонной балки с распором в пластической стадии на податливых опорах

3.4. Алгоритм расчета железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах115

3.5. Оценка достоверности метода расчета железобетонных конструкций с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах

3.5.1. Расчеты железобетонной балки с распором при кратковременном динамическом нагружении. Исследования Попова Н.Н., Расторгуева Б. С

3.5.2. Расчет железобетонных балок с распором при динамическом нагружении на податливых опорах. Опыты автора

3.6. Выводы по третей главе

4. Численный анализ прочности и деформативности железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых

опорах

4.1. Условно упругая балка на упругих податливых опорах

4.2. Условно упругая балка на упругопластических податливых опорах

4.3. Условно упругая балка на податливых опорах, деформируемых в стадии отвердения

4.4. Упругопластическая балка на упругих податливых опорах

4.5. Упругопластическая балка на упругопластических податливых опорах

4.6. Упругопластическая балка на податливых опорах, деформируемых в стадии отвердения

4.7. Оценка эффективности применения податливых опор в балочных конструкциях с распором. Расчет железобетонного ригеля покрытия

4.8. Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Заключение

Список литературы

Приложение А. Патенты

Приложение Б. Документы, подтверждающие внедрение результатов

диссертационной работы

Приложение В. Пример расчета железобетонной балки с распором на податливых

опорах при кратковременном динамическом нагружении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прочность и деформативность железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Вследствие непрерывного развития химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности увеличивается вероятность возникновения и воздействия на конструкции зданий и сооружений случайных кратковременных динамических нагрузок большой интенсивности.

Одновременно с этим осуществляется совершенствование конструктивных решений сооружений гражданской обороны и специального защитного назначения, основной нагрузкой для которых является кратковременная динамическая нагрузка от современных средств поражения. К этому классу сооружений предъявляются особые эксплуатационные требования: конструкция должна выдержать однократное действие динамической нагрузки, не вызвав обрушения сооружения.

Сооружения, проектируемые на особые динамические воздействия, часто возводятся из сборного и сборно-монолитного железобетона по каркасной схеме. Для стыков сборных элементов характерна податливость вследствие обжатия бетона по контактным поверхностям и других факторов. При этом в изгибаемых конструкциях вследствие ограничения горизонтального смещения в опорных закреплениях возникает реакция - распор.

Известно, что явление распора приводит к повышению несущей способности изгибаемых железобетонных конструкций и достаточно хорошо изучено при статическом нагружении. При однократном кратковременном динамическом нагружении действие распора на работу конструкции неоднозначно. С одной стороны, действие распора повышает несущую способность конструкции, с другой понижается ее деформативность. Снижение деформативности отрицательно сказывается на пластических свойствах железобетонной конструкции и часто приводит к уменьшению ее динамической прочности.

Повышение динамической несущей способности железобетонных конструкций традиционно осуществляется путем увеличения размеров поперечного сечения, процента армирования, прочностных характеристик материалов. Данный способ можно рассматривать как пассивный. Возможны также

активные способы повышения взрывостойкости конструкций, направленные на снижение интенсивности динамической нагрузки. Активная защита способна обеспечить восприятие динамических нагрузок конструкциями без их разрушения. При этом появляется возможность проектировать сооружения с заданной степенью остаточных деформаций.

Таким образом исследования по разработке и экспериментальной оценке метода расчета железобетонных изгибаемых балочных конструкций с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении являются актуальными и представляют научное и практическое значение.

Работа выполнена в рамках проекта грантовой поддержки Российского фонда фундаментальных исследований договор № 19-31-90097/19 от 25 августа 2019.

Работа выполнена при поддержке госзадания Министерства науки и высшего образования РФ FEMN-2022-0004.

Степень разработанности темы. Совершенствование методов динамического расчета железобетонных конструкций представлено в работах таких ученых, как А.С. Абдуль-Рахман, В.В. Адищев, И.В. Балдин, И.К. Белобров, Ю.М. Баженов, Т.Н. Виноградова, З.Р. Галяутдинов, А.А. Гвоздев, Г.С. Григорян,

A.Н. Добромыслов, А.В. Забегаев, Н.В. Клюева, Вл.И. Колчунов, В.И. Колчунов,

B.А. Котляревский, О.Г. Кумпяк, Н.В. Мещеулов, А.В. Педиков, В.С. Плевков, А.И. Плотников, Я.Ф. Погребной, Н.Н. Попов, Г.И. Попов, И.М. Рабинович, Б.С. Расторгуев, В.В. Родевич, А.Е. Саргсян, А.Г. Тамразян, И.Н. Тихонов, Г.П. Тонких, Н.Н. Трекин, А. Усманов, K.P. Christiansen, B. Chiaia, S. Foster, V.T. Frederiksen, L. Huynh, А. Kezmane, L. Placidi, R. Rendall, H. Valipour и др. ученых.

В работах А.С. Абдуль-Рахмана, И.В. Балдина, З.Р. Галяутдинова, А.В. Забегаева, В.А. Котляревского, О.Г. Кумпяка, В.Б. Максимова, Н.В. Мещеулова, А.В. Педикова, В.С. Плевкова, Н.Н. Попова, Б.С. Расторгуева, Г.П. Тонких, A. Kezmane, B. Chiaia, L. Placidi изучалось влияние вертикальной податливости опорных закреплений железобетонных конструкций при кратковременном динамическом нагружении на их несущую способность и

деформативность. Исследования изгибаемых железобетонных конструкций с распором при кратковременном динамическом воздействии представлены в работах Т.Н. Виноградовой, З.Р. Галяутдинова, А.А. Гвоздева, Г.С. Григоряна, А.В. Забегаева, Л.Н. Зайцева, А.М. Зулпуева, В.А. Котляревского, О.Г. Кумпяка, Я.Ф. Погребного, Н.Н. Попова, Б.С. Расторгуева, И.Н. Тихонова, K.P. Christiansen, L. Huynh, R. Rendall, H. Valipour и др. ученых

Однако особенности деформирования железобетонных балочных конструкций с учетом реакции распора при вертикальной податливости опор при кратковременном динамическом нагружении в достаточной степени не изучены.

Цель работы - разработка и экспериментальная проверка метода расчета по прочности железобетонных балочных конструкций с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом воздействии. Задачи исследования:

- на основе анализа собственных экспериментальных исследований и других ученых получить диаграммы сопротивления податливых опорных устройств;

- разработать программу и провести экспериментальные исследования прочности и деформативности железобетонных балочных конструкций при поперечном кратковременном динамическом нагружении с учетом ограничения горизонтального смещения на опорах, а также стадий деформирования опор, при их вертикальной податливости;

- разработать аналитический метод динамического расчета железобетонных балок с распором в условно упругой и пластической стадиях с учетом деформирования податливых опор в упругой стадии, упругопластической и стадии отвердения;

- на основе численного эксперимента выполнить анализ влияния на прочность и деформативность балочных конструкций с распором по нормальным сечениям при кратковременном динамическом нагружении следующих факторов:

-вертикальной податливости опор при разных стадиях их деформирования: упругой, упругопластической и отвердения;

-величины горизонтальной податливости конструкции на опорах. - дать оценку эффективности применения податливых опорных устройств для изгибаемых железобетонных балочных конструкций с распором при кратковременном динамическом воздействии.

Научная гипотеза состоит в предположении наличия зависимости величины снижения прогибов и усилий изгибаемых железобетонных элементов с распором при кратковременном динамическом нагружении от стадии деформирования податливых опор.

Объектом исследования являются железобетонные балки с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении.

Предметом исследования является прочность и деформативность железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении.

Методология и методы исследования.

Методологической основой диссертационной работы являются экспериментально-теоретические исследования отечественных и зарубежных ученых в области расчета железобетонных конструкций при динамических воздействиях, механики деформирования железобетона, моделирования свойств бетона, арматуры и железобетона в условиях скоростного нагружения. Проведение экспериментальных исследований, обработка и анализ полученных результатов.

Экспериментальные исследования проводились с использованием сертифицированных и поверенных средств испытаний, измерений и обработки показаний приборов, в том числе: копровая установка с регулируемой высотой сбрасывания и массой падающего груза, с системой фиксации величины действующей нагрузки и опорной реакции во времени; средства измерения деформаций (тензорезисторы), перемещений (датчики перемещений Waycon RL150), ускорений (акселерометры DHE 100023); средства фиксации и обработки показаний средств измерений - информационно-вычислительные комплексы MIC-300, MIC-036R.

Научная новизна работы заключается в получении новых знаний о прочности и деформативности железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении, а именно:

- экспериментально получены функции сопротивления податливых опор в виде цилиндрических вставок кольцевого профиля, позволяющие аналитически определить их жесткость для каждой стадии динамического деформирования (упругая, упругопластическая, отвердения);

- впервые получены и систематизированы экспериментальные данные о влиянии вертикальной податливости на прочность и деформативность железобетонных балок с ограничением горизонтального смещения на опорах по нормальным сечениям при кратковременном динамическом нагружении;

- разработан аналитический метод динамического расчета железобетонных балок с распором в условно упругой и пластической стадиях с учетом деформирования податливых опор в упругой стадии, упругопластической и стадии отвердения;

- численным экспериментом установлено влияние величины горизонтальной податливости конструкций на опорах, а также вертикальной податливости опор на прочность и деформативность балочных конструкций с распором при кратковременном динамическом нагружении.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке аналитического метода динамического расчета изгибаемых железобетонных конструкций с распором и вертикальной податливостью опор; в получении коэффициентов динамичности, позволяющих выполнять расчеты изгибаемых железобетонных конструкций с распором по нормальным сечениям на податливых опорах.

Практическая значимость работы включает в себя разработанный алгоритм и программу расчета железобетонных изгибаемых элементов с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении; а также новые опытные данные, характеризующие процесс динамического

деформирования распорных изгибаемых конструкций в зависимости от стадии деформирования податливых опор (упругопластическая и отвердения).

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается корректным использованием основных положений теории железобетона, сопротивления материалов, строительной механики; комплексом экспериментальных исследований с применением сертифицированных приборов и установок; применением современных средств регистрации исследуемых параметров; использованием лицензионного и верифицированного программного обеспечения; сравнительным анализом и сходимостью результатов физических экспериментов и численных исследований, выполненных на основании разработанного метода расчета.

Реализация результатов исследований.

Результаты экспериментально-теоретических исследований железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении использованы при разработке в 2022 году стандарта организации ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) СТО 8.1-4.7-2022 «Проектирование защитных сооружений гражданской обороны с податливыми опорами в виде сминаемых вставок кольцевого сечения». Разработанный стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование защитных сооружений гражданской обороны.

Результаты исследований используются в научной работе студентов, дипломном проектировании и при чтении спецкурса для специалистов и магистров по направлениям 08.05.01 и 08.04.01 «Строительство» ФГБОУ ВО «Томский государственный архитектурно-строительный университет». Личный вклад диссертанта состоит в: - получении функции сопротивления податливых опор в виде цилиндрических вставок кольцевого профиля, включающие характерные стадии динамического деформирования;

- разработке методики и проведении экспериментальных исследований железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении;

- в обосновании предпосылок и разработке аналитического метода расчета железобетонных балок с распором в условно упругой и пластической стадии с учетом деформирования податливых опор в упругой стадии, упругопластической и стадии отвердения;

- анализе и обобщении результатов экспериментальных исследований железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении;

- в проведении численных исследований и анализе напряженно-деформированного состояния железобетонных балок в зависимости от вертикальной податливости опор и горизонтальной податливости конструкции на опорах.

Положения, выносимые на защиту:

- методика и результаты экспериментальных исследований податливых опор на кратковременные динамические нагрузки;

- методика проведения экспериментальных исследований железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении, при разных стадиях деформирования податливых опор;

- новые экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении в зависимости от стадии деформирования податливых опор (упругая, упругопластическая и отвердение);

- предпосылки и аналитический метод динамического расчета железобетонных балок с распором в условно упругой и пластической стадиях на податливых опорах с учетом деформирования опор в упругой стадии, упругопластической и стадии отвердения;

- результаты численных исследований железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении с учетом деформирования податливых опор в упругой стадии, упругопластической и стадии отвердения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку: на научных семинарах кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» Томского государственного архитектурно-строительного университета (2020 - 2022 гг.); на XIII - XV и XVII Международной конференции молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, НИ ТПУ, 2017 г., 2020 г.); на I и IV Международной конференции молодых ученых «Молодежь, наука, технологии: новые идеи и перспективы»(г. Томск, ТГАСУ, 2014 г., 2017 г.); на Международной научно-практической конференции «Лолейтовские чтения-150» (г. Москва, МГСУ, 2018 г.); на Международной научно-практической конференции «Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование» (ICMSSTE) (г. Ялта, 2020 г., 2021 г.); на Международной научно-практической конференции «Современные строительные материалы и технологии» (г. Калининград, БФУ имени И. Канта, 2020 г.); на Международных академических чтениях РААСН «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения.» (г. Курск, КГУ, 2020 г.); на «XXI Всероссийская научно-практическая конференция» (г. Киров, ВГУ, 2021 г.); на «XXIV International Scientific conference on Advance In Civil Engineering» (F0RM-2021) (г. Москва, МГСУ, 2021 г.); на объединенном научном семинаре кафедр «Железобетонные конструкции», «Строительная механика» и «Металлические конструкции» (декабрь 2022 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 печатных работ, включая 5 статей в журналах, входящих в перечень ВАК, 6 статей в изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science, 12 патентов, в том числе 3 на изобретение РФ, 3 патента на изобретение зарегистрированные в Евразийской патентной организации (ЕАПО).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности: в

соответствии с формулой специальности в диссертации выполнены научно-технические исследования и разработки в области рационального проектирования конструктивных решений железобетонных конструкций зданий, обеспечивающее повышение их конструктивной безопасности. Полученные в диссертационном исследовании результаты соответствуют следующим пунктам паспорта научной специальности 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения:

- создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальных исследований вновь возводимых, восстанавливаемых и усиливаемых строительных конструкций наиболее полно учитывающих специфику воздействий на них, свойства материалов, специфику конструктивных решений и другие особенности.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, списка литературы из 143 наименований, в том числе 21 зарубежный источник. Работа представлена на 221 странице печатного текста, содержит 104 рисунка, 6 таблиц, 96 формул и 20 страниц приложений.

Работа выполнена на кафедре «Железобетонные и каменные конструкций» строительного факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) под руководством советника РААСН, д.т.н. профессора Кумпяка О.Г.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору отделения электроэнергетики и электротехники инженерной школы энергетики НИТПУ Однокопылову Г.И. за возможность использования созданных с соавторским участием экспериментальных установок и методов регистрации данных.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Кратковременные динамические нагрузки на здания и сооружения

Кратковременные динамические нагрузки возникают в результате взрыва пыле- и газовоздушной смеси. В сооружениях гражданской обороны динамическая нагрузка создается при взрыве боеприпасов. Эти нагрузки характеризуются высокой интенсивностью (давлением), малой продолжительностью действия (£ < 1с) и могут быть отнесены к аварийным воздействиям, однократно действующим на конструкцию. В этих случаях сооружение должно отвечать основному требованию: выдержать нагрузки без обрушения. При этом в конструкциях допускается возникновение значительных деформаций, из-за которых они могут оказаться непригодными к дальнейшей нормальной эксплуатации, однако сооружение в целом уже выполнило свою функцию, обеспечив защиту людей и оборудования. Допущение же работы конструкций в пластической стадии позволяет полностью использовать их несущую способность и запроектировать экономичные сооружения.

Проблема расчета сооружений на кратковременные динамические нагрузки высокой интенсивности возникла в 50-е годы в связи с необходимостью проектирования специальных сооружений. В эти же годы были получены данные о параметрах взрывных нагрузок (интенсивность, давление, продолжительность действия и закон изменения давления во времени). Реальные законы изменения давления весьма разнообразны, в практических расчетах их заменяют несколькими обобщенными зависимостями (см. рисунок 1.1)[86].

Кратковременную динамическую нагрузку принимают равномерно распределённой по площади и приложенной нормально к конструкции.

Применяемые при расчетах функции р(£) зависят от расположения конструкции относительно направления движения фронта волны, значений шв, швг, шв2 и других факторов (здесь ш - круговая частота колебаний конструкции низшего тона).

Рисунок 1.1 - Расчетные законы изменения динамической нагрузки во времени: при постепенном нарастании и далее постоянном уровне (а); при постепенном нарастании и спаде (б); при мгновенном нарастании (в)

Нагрузки (см. рисунок 1.1, а, б) включают только фазу сжатия и применяются при внутреннем взрыве газо-, паро- и пылевоздушных смесей. График на рисунке 1.1,а описывает нагрузку на несущие и ограждающие конструкции при наличии безинерционных предохранительных конструкций (остекление). График на рисунке 1.1,б описывает нагрузку на конструкции зданий при использовании инерционных предохранительных конструкций (легкосбрасываемые, легкооткрываемые). Этот график также используется для описания нагрузок при затекании взрывной волны в отверстия (пунктирная линия) и за тыльную стену при внешнем взрыве. График на рисунке 1.1,в определяет изменение динамической нагрузки во времени на покрытие, боковые и фронтальную стены при внешнем взрыве.

При относительно большом времени нарастания динамической нагрузки, когда швг > 20 , ее действие на сооружение практически эквивалентно действию статической нагрузки интенсивностью р. Зависимость вида (см. рисунок 1.1, б) вводят в расчет при швг > 1. Если швг < 1, то расчет на нагрузку, которая описывается представленной на рисунке 1.1, б зависимостью, может быть заменен расчетом на нагрузку представленную на рисунке 1.1, в. При расчетах нагрузку вида (в) рекомендуется принимать постоянной во времени (пунктирная прямая на рисунке 1.1, в) при шв > 50. Часто в расчетах встречаются динамические нагрузки, время действия которых прекращается значительно раньше времени достижения конструкцией максимальных упругих перемещений. Если шв < то действие

нагрузок можно рассматривать как действие мгновенного импульса

Q

интенсивностью i = fQ P(t)dt.

Для пошагового численного расчета железобетонных балок с распором на податливых опорах примем функцию p(t) позволяющую описывать любой расчетный закон изменения динамической нагрузки во времени в виде:

P(t) = Pi- (j^) ï - С1-1- D

где p(t) - величина нагрузки в заданный момент времени t; t - текущая координата времени; pt, р2 - значение нагрузки на рассматриваемом участке в начале и конце соответственно для соответствующего шага расчета; tl5 t2 - значение времени на рассматриваемом участке в начале и конце, соответственно.

Таким образом, возможен расчет железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении при любом характере изменения нагрузки (мгновенное нарастание, постепенное нарастание и т.д.) с учетом влияния развития распора в процессе нагружения.

1.2. Методы расчета железобетонных конструкций на действие кратковременных динамических нагрузок

Впервые исследования железобетонных конструкций при кратковременном динамическом нагружении за пределом упругости проведены А.А. Гвоздевым, на основании которых разработан жесткопластический метод расчета. Данный метод является развитием кинематического подхода метода предельного равновесия на решение задач динамики сооружений. Развитие методов пластического деформирования конструкций отражено в работах Гольденблата И.И.[19], Диковича И.Л. [24], Жарницкого В.И. [25, 27], Забегаева А.В.[28, 29], Котляревского В.А. [36], Николаенко Н.А.[25], Попова Г.И. [74], Попова Н.Н.[78, 80], Расторгуева Б.С. [86], и других ученых. Подробный обзор работ, посвященных исследованию конструкций на основе жесткопластического метода, приведен в монографии [81].

Упругая стадия в данном случае в расчете не рассматривается. Движение конструкции изучается в стадии деформирования, начинающейся в момент достижения напряжениями в арматуре предела текучести. При этом в расчетах конструкция представляется совокупностью жестких дисков, соединенных по линиям излома шарнирами пластичности. На начальных этапах развития положение шарниров пластичности принималось стационарным, в соответствии с эпюрами распределения усилий или экспериментальными данными. В дальнейшем в расчетах учитывалась последовательность образования пластических шарниров. В этом случае первые пластические шарниры образуются в местах действия максимальных изгибающих моментов, дальнейшее деформирование приводит к образованию вторичных пластических шарниров по мере достижения в сечениях усилиями предельных значений. Для нормирования предельного состояния использовался угол раскрытия в пластическом шарнире.

В жесткопластическом методе упругая стадия деформирования конструкции не учитывается, что в свою очередь влияет на точность полученных результатов и зависит от соотношения пластических и упругих деформаций конструкции. Повышение точности полученных результатов достигается при пластических деформациях на порядок и выше превышающих упругие, т.е. когда упругие деформации оказывают незначительное влияние на общие перемещения конструкции. Таким образом, дальнейшее развитие методов расчета железобетонных элементов при кратковременном динамическом нагружении получило в упругопластической модели деформирования конструкций.

Существенное развитие теории динамического сопротивления железобетонных конструкций на основе упругопластических диаграмм деформирования отражено в работах Алмазова В.О. [3], Балдина И.В. [5], Белоброва И.К.[6], Ганушкина В.И. [37], Галяутдинова З.Р. [11] Жарницкого В.И.[25, 27], Забегаева А.В. [28, 29], Котляревского В .А. [36, 37], Кумпяка О.Г. [40, 80], Колчунова В.И. [33, 34], Копаницы Д.Г. [41], Костина А.А. [37], Педикова А.В. [70], Попова Г.И. [74], Попова Н.Н и Расторгуева Б.С. [76, 77, 78, 79, 80, 81, 83, 86], Плевкова В.С. [72, 80], Саргсяна А.Е. [92], Тамразяна А.Г. [100], Тихонова И.Н.

[105], Тонких Г.П. [107], Трекина Н.Н. [111], Усманова А. [113], Чернова Ю.Т. [114] и других ученых.

На начальном этапе конструкция рассматривается в условно упругой стадии, далее после перехода в пластическую стадию она представляется совокупностью жестких дисков, соединенных пластическими шарнирами. При этом результаты упругого расчета являются начальными условиями для расчета конструкции в пластической стадии. Критерием перехода конструкции из упругой в пластическую стадию является достижение напряжениями в растянутой арматуре физического или условного предела текучести. В качестве расчетной диаграммы деформирования конструкции используется зависимость сопротивления конструкции от соответствующей деформации, например, для изгибаемых элементов используется зависимость «момент-кривизна». Динамический характер деформирования материалов учитывается соответствующими коэффициентами динамического упрочнения.

Дальнейшим развитием методов расчета железобетонных конструкций стала замена пластических шарниров зонами пластического деформирования, участки конструкции между которыми считаются жесткими. Данные вопросы впервые рассмотрены Котляревским В.А. [36, 37]. Развитие этого направления при расчете балок получило в работах Попова Н.Н. и Расторгуева Б.С. [1, 81, 83].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Галяутдинов Дауд Рашидович, 2023 год

- 55 с.

37. Котляревский, В.А. Убежища гражданской обороны. Конструкции и расчет // В.А. Котляревский, В.И. Ганушкин, А.А. Костин, А.И. Костин, В.И. Ларионов - М.: Стройиздат, 1989. - 606 с.

38. Котляревский, В.А. Прочность и защитные свойства специальных сооружений. Методы расчета и программные средства - Магнитогорск, ООО «ВЕЛД», 2014. - 86 с.

39. Крылов, С. М. Перераспределение усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях. - М.: Госстройиздат, 1964. - 416 с.

40. Кумпяк, О.Г. Совершенствование методов расчета железобетонных плоскостных конструкций при статическом и кратковременном динамическом нагружении // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Томск, 1996. - 473 с.

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

42. Кумпяк, О.Г. Экспериментально-теоретическое исследование сжатых железобетонных балок на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, А.П. Малиновский, А.В. Педиков // Вестник ТГАСУ. -Томск. - 2006. - №2. - с. 110 - 114.

43. Кумпяк, О.Г. Экспериментальные исследования железобетонных балок по наклонным сечениям при кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, Д.Н. Кокорин // Вестник ТГАСУ. - Томск. - 2011. - № 1. - с. 116 -129.

44. Кумпяк, О.Г. Расчет железобетонных плит на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении. / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов // Вестник ТГАСУ. - Томск. - 2012. - № 2. - с. 107 - 111.

45. Кумпяк, О.Г. Исследование железобетонных плит, опертых по контуру на жесткие и податливые опоры, при кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов, В.Б. Максимов // Вестник ТГАСУ - Томск. - 2013. - № 1. - с. 69 - 76.

46. Кумпяк, О.Г. Деформирование железобетонных балок на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов // Материалы международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительных материалов, конструкций, механики грунтов и сложных реологических систем» 19-20 апреля 2013 г., Кн. 1 «Современные проблемы строительных материалов и конструкций». - Самарканд. - 2013. - с. 31 - 35.

47. Кумпяк, О.Г. Динамический расчет железобетонных плит на податливых опорах / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов // Механика разрушения строительных материалов и конструкций: Материалы VIII Академических чтений РААСН -Международной научно-технической конференции. - Казань: КГАСУ. 2014. - с. 151 - 154.

48. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Галяутдинов, Д.Р. Стенд для испытания железобетонных элементов с фиксированной степенью горизонтального обжатия на кратковременный динамический изгиб // Патент России № 147262, 2014. Бюл. № 30.

49. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Галяутдинов, Д.Р. Стенд для испытания железобетонных элементов с фиксированной степенью горизонтального обжатия на статический изгиб // Патент России № 148401, 2014. Бюл. № 34.

50. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Мещеулов, Н.В., Кудяков, К.Л., Невский, А.В., Галяутдинов, Д.Р. Устройство для измерения опорных реакций // Патент России № 156561, 2015. Бюл. № 31.

51. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Мещеулов, Н.В., Кудяков, К.Л., Невский, А.В., Галяутдинов, Д.Р. Стенд для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов // Патент России № 158496, 2016. Бюл. № 1.

52. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Мещеулов, Н.В., Кудяков, К.Л., Невский, А.В., Галяутдинов, Д.Р. Устройство для измерения опорных реакций // Патент России № 161908, 2016. Бюл. № 13.

53. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Мещеулов, Н.В., Галяутдинов, Д.Р. Стенд для испытаний железобетонного элемента на кратковременное динамическое воздействие // Евразийский патент № 027864, 2017.

54. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Максимов, В.Б., Галяутдинов, Д.Р. Способ испытания и определения живучести железобетонной конструкции при сверхнормативном однократном динамическом воздействии // Евразийский патент № 030362, 2018.

55. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Максимов, В.Б., Галяутдинов, Д.Р. Система защиты строительных конструкций от сверхнормативных взрывных, ударных и сейсмических воздействии // Патент России № 26490207, 2018. Бюл. № 10.

56. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Мещеулов, Н.В., Галяутдинов, Д.Р. Устройство для измерения опорной реакции с податливой опорой // Патент России № 176603, 2018. Бюл. № 3.

57. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Саркисов, Д.Ю., Галяутдинов, Д. Р. Способ испытаний строительной конструкции при сверхнормативном ударном воздействии // Патент России № 2695590, 2019. Бюл. № 21.

58. Кумпяк, О.Г., Однокопылов, Г.И., Галяутдинов, З.Р., Саркисов, Д.Ю., Галяутдинов, Д.Р. Способ испытаний строительной конструкции на податливых опорах с распором при сверхнормативном ударном воздействии // Патент России № 2698517, 2019. Бюл. № 25.

59. Кумпяк, О.Г. Экспериментальные исследования опертых по контуру железобетонных плит с распором / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов // Вестник ТГАСУ. - Томск. - 2015. - № 3. - с. 113 - 120.

60. Кумпяк, О.Г. Физические уравнения железобетона с трещинами для динамического расчета конструкций/ О.Г. Кумпяк, Д.Н. Кокорин // Вестник ТГАСУ. - Томск. - 2015. - № 4. - С. 101 - 112.

61. Кумпяк, О. Г. Прочность и деформативность железобетонных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / О. Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов, Д.Н. Кокорин - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2016. - 270 с.

62. Кумпяк, О.Г. Деформирование железобетонных плит на податливых опорах при динамических / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений - 2017. - №1 - с. 28 - 34.

63. Кумпяк О.Г. Экспериментальные исследования железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / Кумпяк О.Г., Галяутдинов Д.Р. // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. Т. 23. № 6. С. 143-156. ёо1: 10.31675/1607-1859-2021-23-6-143-156

64. Мадатян, С.А. Учет эффектов преднапряжения арматуры при расчете прочности изгибаемых элементов // Бетон и железобетон. - 1978. - №6. - с. 12-15.

65. Мордич, А.И. Новая универсальная каркасная система многоэтажных зданий / А.И. Мордич, Р.И. Вигдорчик, В.Н. Белевич, А.С. Залесов // Бетон и железобетон. - М. - 1999. - №1. - с. 2 - 4.

66. Мартемьянов, А.И. Восстановление сооружений в сейсмических районах. - М.: Стройиздат - 1990. - 260 с.

67. Мещеулов, Н.В. Прочность сжато-изгибаемых железобетонных конструкций по наклонным сечениям на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 2020. - 279 с.

68. Однокопылов, Г.И. Определение параметров живучести защищенных ответственных строительных конструкций при ударно-волновом нагружении. / Г.И. Однокопылов, О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов, Д.Р. Галяутдинов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - Томск. -2019. - Т. 330, - № 4. - с. 110 - 125.

69. Однокопылов, Г.И., Саркисов, Д.Ю., Радченко, П.А., Галяутдинов, Д.Р., Бутузов, Е. А. Способ испытаний строительной конструкции при

сверхнормативной кратковременной динамической нагрузке // Евразийский патент № 033840, 2019.

70. Педиков, А.В. Исследование сжато-изгибаемых железобетонных балочных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 2006. - 171 с.

71. Плевков, В.С. Динамическая прочность бетона и арматуры железобетонных конструкций. // Томск: Изд-во Том. ЦНТИ, 1996. - 65 с.

72. Плевков, В.С. Прочность и трещиностойкость эксплуатируемых железобетонных конструкций зданий и сооружений при статическом и кратковременном динамическом нагружении: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Томск, 2003. - 536 с.

73. Погребной, Я.Ф. Расчет балочных систем с горизонтально неподвижными опорами - Л.: Издательство ЛПИ, 1957. - 72 с.

74. Попов Г.И. Железобетонные конструкции, подверженные действию импульсных нагрузок. - М.: Стройиздат, 1986. - 128 с.

75. Попов, Н.Н. Влияние трещин на деформации и на распределения усилий в железобетонных конструкциях: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1948. - 226 с.

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

77. Попов, Н.Н. Динамический расчет железобетонных конструкций / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев - М.: Стройиздат, 1974. - 207 с.

78. Попов, Н.Н. Расчет железобетонных элементов на кратковременные динамические нагрузки с учетом реальных свойств материалов / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев, О.Г. Кумпяк // Строительная механика и расчет сооружений. - 1979. -№3. - с. 43 - 46.

79. Попов, Н.Н. Железобетонные конструкции, подверженные действию импульсных нагрузок. - М.: Стройиздат, 1986. - 128 с.

80. Попов, Н.Н. Вопросы динамического расчета железобетонных конструкций / Н.Н. Попов, О.Г. Кумпяк, В.С. Плевков - Томск: Изд-во ТГУ, 1990. - 288 с.

81. Попов, Н.Н. Расчет конструкций на динамические и специальные нагрузки / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев, А.В. Забегаев - М.: Высшая школа, 1992. - 319 с.

82. Рабинович, И.М. К динамическому расчету сооружений за пределом упругости // Исследования по динамике сооружений. - М.: Госстройиздат, 1947. -с. 100 - 132.

83. Расторгуев, Б.С. Прочность железобетонных конструкций зданий взрывоопасных производств и специальных сооружений, подверженных кратковременным динамическим воздействиям: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 1987. - 360 с.

84. Расторгуев, Б. С. Упрощенная методика получения диаграмм деформирования стержневых элементов в стадии с трещинами // Бетон и железобетон - 1993, - № 5. - с. 22-24.

85. Расторгуев, Б.С. Обеспечение живучести зданий при особых динамических воздействиях // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2003, -№ 4. - с. 45-48.

86. Расторгуев, Б.С. Проектирование зданий и сооружений при аварийных взрывных воздействиях / Б.С. Расторгуев, А.И. Плотников, Д.З. Хуснутдинов- М.: Издательство АСВ, 2007. - 152 с.

87. Расторгуев, Б.С. Применение динамических гасителей колебаний при взрывных воздействиях // Строительная механика и расчет сооружений. - 2009, -№1. - с. 50-57.

88. Рахманов, В.А. Прочность и деформации стержневой арматуры при скоростном импульсивном нагружении // Бетон и железобетон. - 1977. - № 12. - С. 21 - 24.

89. Рахманов, В. А. Влияние скорости деформаций на динамический предел текучести арматуры // Бетон и железобетон. - 1979. - № 9. - с. 31 - 32.

90. Рахманов, В. А. Влияние динамического воздействия на прочностные и деформативные свойства тяжёлого бетона / В. А. Рахманов, Е.Л. Розовский, И. А. Цупков // Бетон и железобетон. - 1987. - № 7. - С. 19 - 20.

91. Румшинский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971. - 192 с.

92. Саргсян, А.Е. Динамика взаимодействия сооружения с основанием и летящим телом конечной жесткости: Автореф. дисс. докт. техн. наук. - М, 1986. -46с.

93. Саргсян, А.Е. Динамика и сейсмостойкость сооружений атомных станций. ОАО «Атомэнергопроект». - Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2013. - 549 с.

94. СЕРИЯ Б1.020.1-7. Сборно-монолитная каркасная система МВБ-01 с плоскими перекрытиями для зданий различного назначения. Выпуск 0-1. Указания по проектированию каркаса- Минск.: НИЭП ГП БелНИИС - 1999г. - 23 с.

95. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-23-81* - М.: ОАО «ЦПП» - 2011. - 173 с.СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 - М.: Минрегион России - 2011. - 154 с.

96. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 - М.: Минрегион России - 2011. - 154 с.

97. СП 88.13330.2014 Защитные сооружения гражданской обороны. Актуализированная редакция СНиП 11-11-77*. - М.: Минстрой России, ФАУ «ФЦС» - 2014. - 123 с.

98. СТО СМК 8.0-4.7-2022. Проектирование защитных сооружений гражданской обороны с податливыми опорами в виде сминаемых вставок кольцевого сечения. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ): руководитель работ главный научный сотрудник 4 НИЦ д.т.н., профессор Тонких Г.П., Посохов Н.Н.; от ФГБОУ ВО ТГАСУ д.т.н., профессор О.Г. Кумпяк, д.т.н., доцент З.Р. Галяутдинов.

99. Ставров, Г.Н. О механизме деформирования и упрочнения бетона при одноосном динамическом нагружении / Г.Н. Ставров, В.А. Катаев // Изв. ВУЗов. Строительство. - 1990. - № 11. - с. 3 - 6.

100. Тамразян, А.Г. Совершенствование методов расчета железобетонных конструкций на основе структурной теории деформирования бетона: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Москва, 1998. - 395с.

101. Тамразян, А.Г. Оценка живучести зданий при комбинированных аварийных воздействиях // Безопасность жизнедеятельности. - 2003. - №10.

- с. 39 - 41.

102. Тамразян, А.Г. Принципы обеспечения безопасности строительных систем // Безопасность жизнедеятельности. - 2001. - №9. - с. 10 - 19.

103. Тарасов, В.А. Системы сейсмоизоляции / В.А. Тарасов, М.Ю. Барановский, А.В. Редькин, Е.А. Соколов, А.С. Степанов // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2016. - №4(43). - С. 117 - 140.

104. Тимошенко, С.П. Курс теории упругости. - Киев.: Наукова думка, 1972.

- 507 с.

105. Тихонов, И.Н. Принципы расчета прочности и конструирования армирования балок перекрытий зданий из монолитного железобетона для предотвращения прогрессирующего разрушения // Научно-технический и производственный журнал «Жилищное строительство». - 2013. - № 2. - с. 40-45.

106. Тихонов, И.Н. Армирование железобетонных конструкций зданий, проектируемых с учетом воздействия особых нагрузок: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - М., 2015. - 337 с.

107. Тонких, Г.П. Особенности проектирования убежищ гражданской обороны с податливыми опорами в виде сминаемых вставок кольцевого сечения / Г.П. Тонких, О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов // Технологии гражданской юбезопасности. - 2022. - №19 - с. 25 - 30.

108. Тонких, Г.П. По вопросу использования динамических испытаний для оценки технического состояния и сейсмостойкости зданий и сооружений // Мониторинг. Наука и безопасность. - 2012. - №4(8) - с. 54 - 58.

109. Травуш, В.И. Живучесть конструктивных систем сооружений при особых воздействиях / В.И. Травуш, Н.В. Федорова // Инженерно-строительный журнал. - 2018. - № 5(81). - С. 73-80. doi: 10.18720/MCE.81.8.

110. Травуш, В.И. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в рамках законодательных и нормативных требований/ В.И. Травуш, В.И. Колчунов, Е.В. Леонтьев // Промышленное и гражданское строительство. -2019. - №2. - С. 46-54.

111. Трекин, Н.Н. Пространственная работа несущих элементов каркасной системы с учетом нелинейности и податливости узловых сопряжений: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Москва, 2003. - 421с.

112. Трекин, Н.Н. Учет податливости узловых сопряжений в железобеонных конструктивных системах / Вестн. ВНИИЖТа. - 2003. - №5. - С. 27 - 29.

113. Усманов, А.У. Расчет плит перекрытий многоэтажных зданий на действие взрыва с учетом податливости опор: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1981. 159с.

114. Чернов, Ю.Т. О предельных прогибах и углах раскрытия в шарнирах пластичности в изгибаемых железобетонных элементах при интенсивных динамических воздействиях // Исследования по динамике сооружений. - М.: Стройиздат. - 1984. - с. 17 - 31.

115. Boyce, B .L. The dynamic tensile behavior of tough, ultrahigh-strength steels at strain-rates from 0.0002 s-1 to 200 s-1 / B.L. Boyce, M.F. Dilmore // International Journal of Impact Engineering - 2009. - № 36. - p. 263 - 271.

116. Brooks, J.J. Influence of rate of stressing on tensile stress-strain behaviour of concrete / J.J. Brooks, N.H. Saharaij // Fract. Concr. and Rock: Recent Dev.: Pap. Int. Conf., Cardiff. 20 - 22 Sept., 1989. - London; New York, 1989. - p. 397 - 408.

117. Cadoni, E. Mechanical behaviour of quenched and self-tempered reinforcing steel in tension under high strain rate / E. Cadoni, M. Dotta, D. Forni, N. Tesio, C. Albertini // Materials and Design - 2013. - № 49. - p. 657 - 666.

118. Cadoni, E. Strain rate behaviour in tension of austenitic stainless steel used for reinforcing bars / E. Cadoni, L. Fenu, D. Forni // Construction and Building Materials - 2012. - № 35. - P. 399 - 407.

119. Cadoni E. Mechanical characterisation of concrete in tension and compression at high strain rate using a modified Hopkinson bar / Cadoni E., George S., Carlo A. // Magazine of Concrete Research - 2008. - Vol. 60 - № 00. - p. 1-10.

120. CEB-FIP Model Code 1990: Design Code // Comite Euro-International du Beton, 1993. - p. 480.

121. Dilger, W.H. Ductility of Plain and Confined Concrete under Different Strain Rates / W.H. Dilger, R. Koch, R. J. Kowalczyk // of the American Concrete Institute, 1984. - Vol. 81. № 1. - p. 73 - 81.

122. Galyautdinov Z.R. Deformation of reinforced concrete slabs on yielding supports under short-time dynamic loading // AIP Conference Proceedings 1800, 010001

(2017); doi: 10.1063/1.4973016

123. Galyautdinov Z.R. Strength of tensed and compressed concrete segments in crack spacing under short-term dynamic load // MATEC Web of Conferences 143, 01013

(2018); doi: 10.1051/1.4973016

124. Galyautdinov Zaur Calculation of reinforced concrete slabs on yielding supports under short-term dynamic loading // XXVI Conference on Numerical Methods for Solving Problems in the Theory of Elasticity and Plasticity (EPPS-2019). - 2019. -Vol. 221. - P. 1 - 12. (DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201922101009)

125. Riisgaard B. Dynamic increase factors for high performance concrete in compression using split hopkinson pressure bar. /Riisgaard B., Ngo T., Mendis P., Georgakis C.T., Stang H./ - 6th International Conference on Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. - 2007. - P. 1-4.

126. Kamali, A.Z. Shear Strength of Reinforced Concrete Beams subjected to Blast Loading // Master of Science Thesis, Stockholm, Sweden, 2012, - p. 130.

127. Kellas, S. Design, Fabrication and Testing of a Crushable Energy Absorber for a Passive Earth Entry Vehicle NASA/CR-2002-211425/ - April 2002.

128. Kezmane, A. 3D modelling of reinforced concrete slab with yielding supports subject to impact load / Kezmane, A. ,Chiaia, B., Kumpyak, О., Maksimov, V., Placidi, L. // - European Journal of Environmental and Civil Engineering - 2015 - 38

129. Kumpyak O.G. Deformation of reinforced concrete slabs under short-term dynamic loading / Kumpyak O.G., Galjautdinov Z.R. // Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. KORUS 2004, Tomsk, Tomsk Polytechnic University. - P. 313 - 318.

130. Kumpyak O.G. Strength of concrete structures under dynamic loading / Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Kokorin D.N. // AIP Conference Proceedings 1698, 070006 (2016); doi: 10.1063/1.4937876.

131. Kumpyak O.G. Experimental study of beams on yielding supports with thrust / Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Galyautdinov D.R. // MATEC Web of Conferences 143, 01016 (2018); doi: 10.1051/1.4973016.

132. Kumpyak Oleg. The study of the ferroconcrete beams with thrust on the foil bearings during short-term dynamic loading / Kumpyak Oleg, Galyautdinov Daud // MATEC Web of Conferences 315, 07003 (2020); doi: 10.1051/202031507003.

133. Kumpyak O.G. Assessment of energy efficiency of yielding supports for reinforced concrete beams under dynamic loading / Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Galyautdinov D.R. // IOP Conference Series Materials Science and Engineering 911(1):012012; doi: 10.1088/1757-899X/911/1/012012.

134. Lu, Y. Modelling of dynamic behaviour of concrete materials under blast loading / Y. Lu, K. Xu // International Journal of Solids and Structures. - 2004. - Vol. 41. - № 1. - p. 131 - 143.

135. Malvar, L.J. Review of Static and Dynamic Properties of Steel Reinforcing Bars // ACI Material Journal - 1998 - Vol. 95. - № 5. - p. 609 - 616.

136. Malvar, L.J. Dynamic increase factors for steel reinforcing bars / L.J. Malvar, J.E. Crawford // Twenty-Eighth DDESB Seminar Orlando, FL. - August 98. - p. 1 - 17.

137. Mlakar P.F. Dynamic Tensile-Compressive Behavior of Concrete / Mlakar P.F., Vitaya-Udom K.P., Cole R.A. // ACI Journal - 1985 - Vol. 82. - № 4. - P. 484490.

138. Ngo, T. Blast loading and blast effects on structures - An overview / T. Ngo, P. Mendis, A. Gupta, J. Ramsay // Int. J. Struct. Eng., Australia - 2007 - Vol. 7 - p. 76 -91.

139. Ross C.A., Kuennen S.T. Fracture of concrete at high strain-rates // Fract. Concr. and Rock: Recent Dev.: Pap. Int. Conf., Cardiff. 20-22 Sept., 1989. - London; New York, 1989. - p. 152-161.

140. Toikka, L. Strain Rate Effect on Development Length of Steel // Carleton University Ottawa, Ontario - 2012, - p. 251.

141. Wakabayashi, M. Dynamic loading effects on the structural performance of concrete and steel materials and beams / M. Wakabayashi, T. Nakamura, N. Yoshida, S. Iwai, Y. Watanabe // Proceedings of the seventh world conference on earthquake engineering Istanbul, Turkey, 1980. Vol. 6, 1980. - p. 271 - 278.

142. Xiao, S. Compressive Dynamic and Damage Behavior of Concrete at Different Strain Rates / S. Xiao, J. Zhang // Proceedings of the Nineteenth (2009) International Offshore and Polar Engineering Conference Osaka, Japan, June 21-26, 2009. - p. 505 - 509.

143. Yan D. Dynamic properties of concrete in direct tension / Yan D., Lin G. // Cement and Concrete Research - 2006. - № 36. - P. 1371-1378.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Патенты.

1. Евразийский патент на изобретение № 027864. Стенд для испытания железобетонного элемента на кратковременное динамическое воздействие / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, Д.Р. Галяутдинов, Н.В. Мещеулов. - № 201600192; заявл. 01.03.2016; опубл. 29.09.2017.

2. Евразийский патент на изобретение № 030362. Способ испытания и определения степени живучести железобетонной конструкции при сверхнормативном однократном динамическом воздействии / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, В.Б. Максимов, Д.Р. Галяутдинов. - № 201600420; заявл. 17.05.2016; опубл. 31.07.2018.

3. Евразийский патент на изобретение № 033840. Способ испытания строительной конструкции при сверхнормативной кратковременной динамической нагрузке / Г.И. Однокопылов, Д.Ю. Саркисов, П.А. Радченко, Д.Р. Галяутдинов, Е.А. Бутузов. - № 201800576; заявл. 29.10.2018; опубл. 02.12.2019.

4. Патент на изобретение № 2649207. Система защиты строительных конструкций от сверхнормативных взрывных, ударных и сейсмических воздействий / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, В.Б. Максимов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2017103610; заявл. 02.02.2017; опубл. 30.03.2018, Бюл. №10.

5. Патент на изобретение № 2698517. Способ испытания строительной конструкции на податливых опорах с распором при сверхнормативном ударном воздействии / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, Д.Ю. Саркисов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2018145189; заявл. 18.12.2018; опубл. 28.08.2019, Бюл. №25.

6. Патент на изобретение № 2695590. Способ испытания строительной конструкции при сверхнормативном ударном воздействии / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, Д.Ю. Саркисов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2018143205; заявл. 05.12.2018; опубл. 24.07.2019, Бюл. №21.

7. Патент на полезную модель № 147262. Стенд для испытания железобетонных элементов с фиксированной степенью горизонтального обжатия

на кратковременный динамический изгиб / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2014124076; заявл. 11.06.2014; опубл.

30.09.2014, Бюл. №30.

8. Патент на полезную модель № 148401. Стенд для испытания железобетонных элементов с фиксированной степенью горизонтального обжатия на статический изгиб / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2014124071; заявл. 11.06.2014; опубл. 10.12.2014, Бюл. №34.

9. Патент на полезную модель № 156651. Устройство для измерения опорных реакций / В.С. Плевков, Г.И. Однокопылов, К.Л. Кудяков, А.В. Невский, Н.В. Мещеулов Д.Р. Галяутдинов. - № 2015123076; заявл. 16.06.2015; опубл.

11.10.2015, Бюл. №31.

10. Патент на полезную модель № 161908. Устройство для измерения опорных реакций / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, Н.В. Мещеулов, К.Л. Кудяков, А.В. Невский, Д.Р. Галяутдинов. - № 2015152758; заявл. 08.12.2015; опубл.

20.04.2016, Бюл. №13.

11. Патент на полезную модель № 156651. Устройство для измерения опорных реакций / В.С. Плевков, Г.И. Однокопылов, К.Л. Кудяков, А.В. Невский, Н.В. Мещеулов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2015123076; заявл. 16.06.2015; опубл. 16.10.2015, Бюл. №13.

12. Патент на полезную модель № 176603. Устройство для измерения опорной реакции с податливой опорой / О.Г. Кумпяк, Г.И. Однокопылов, З.Р. Галяутдинов, Н.В. Мещеулов, Д.Р. Галяутдинов. - № 2017138884; заявл. 08.11.2017; опубл. 24.01.2018, Бюл. №13.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ки

(11)

148 401 13 1Л

(51) МПК

вОШ 3/00 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ С ЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

О

00 тт

£

(12) ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(2 1)(22) Заявка: 2014124071/28, 11.06.2014 (72) Автор(ы):

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 11.06.2014 Кумпяк Олег Григорьевич (ЕЙ),

Однокопылов Георгий Иванович (ЕЙ),

Галяутдинов Заур Рашидович |1?ТГ),

Приоритет(ы): Галяутдинов Дауд Рашидович (ЕЙ)

(22) Дата подачи заявки: 11.06.2014 (73) Патептообладатель(и):

(45) Опубликовано: 10.12.2014 Бюл.№ 34 Федеральное государственное бюджетное

Адрес для переписки: образовательное учреждение высшего

профессионального образования "Томский

634003, г. Томск, 3, пл. Соляная, 2, ТГАСУ, государственный архитектурно-

патентный отдел строительный университет" (ТГАСУ) (ЬШ)

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ФИКСИРОВАННОЙ СТЕПЕНЬЮ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОБЖАТИЯ НА СТАТИЧЕСКИЙ ИЗГИБ

(57) Формула полезной модели Стенд для испытания железобетонных элементов с фиксированной степенью горизонтального обжатия на статический изгиб, содержащий смонтированные на силовом полу вертикальные направляющие и динамометрические опоры дня концов железобетонного элемента, в вырезах которых установлены ролики, причем в одном вырезе неподвижно, а в другом - подвижно; содержащий загрузочную траверсу, концы которой размещены на собственных опорах, установленных через металлические прокладки на железобетонном элементе, причем со стороны неподвижного ролика опора для загрузочной траверсы выполнена подвижной, а со стороны подвижного ролика - неподвижной; содержащий гидравлический домкрат, установленный на загрузочной траверсе и соединенный с насосной станцией, выполненной с возможностью фиксации разрушающей нагрузки, упорную траверсу, которая сверху шарнирно упирается в гидравлический домкрат и закреплена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения и фиксации, и измерительную систему, отличающийся тем, что с обоих торцов железобетонного элемента стенд дополнительно содержит по две торцевые упорные траверсы, установленные последовательно, и одна из которых упирается в соответствующий торец железобетонного элемента, а вторая через опорную конструкцию установлена на силовом полу, помимо этого, все торцевые упорные траверсы соединены между собой посредством тяжей с метрической резьбой и соответствующих резьбе гаек, а на тяжах в продольном направлении установлены тензорезисторы, которые подключены к измерительной системе.

73 С

■и 00 -и о

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ки

(11)

158 49613

(51) МПК 001М 7/08

вот з/зо

(2006.01) (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ С ЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(О <У>

00 ю

й.

(12) ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(21)(22) Заявка: 2015134838/28, 18.08.2015

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 18.08.2015

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 18.08.2015

(45) Опубликовано: 10.01.2016 Бюл.№ 1

Адрес для переписки:

634003, г. Томск, 3, пл. Соляная, 2, ТГАСУ, патентный отдел

(72) Автор(ы):

Плевков Василий Сергеевич <Т<ТГ>. Однокопылов Георгий Иванович (ТШ), Кудяков Константин Львович (Е11), Невский Андрей Валерьевич (ТСТГ), Мещеулов Никита Владимирович (Т<ТГ). Галяутдинов Дауд Рашидович (ЬШ)

(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) (ЖЛ

(54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

(57) Формула полезной модели I. Стенд для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов, содержащий смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, и опоры для концов железобетонного элемента, каждая из которых состоит из жесткой опоры, закрепленной на силовом полу, и сборного каркаса, состоящего из двух соединенных вертикальными направляющими элементов, верхний из которых выполнен в виде металлической пластины и установлен с возможностью вертикального перемещения; содержащий опорные ролики, установленные на одной опоре -неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах, отличающийся тем, что жесткая опора и нижний элемент сборного каркаса выполнены в виде металлических полых цилиндров, а датчик опорных реакций выполнен в виде цилиндрического силоизмерителя и размещен внутри цилиндрической жесткой опоры, при этом нижний цилиндрический элемент сборного каркаса установлен на оголовке цилиндрического силоизмерителя подвижно и соосно относительно жесткой опоры, кроме этого, верхние концы вертикальных направляющих закреплены на верхних пластинах сборного каркаса посредством резьбовых соединений, а их нижние концы свободно установлены в пазах нижних цилиндрических элементов, причем опорные ролики установлены на верхних пластинах сборного каркаса, а стенд дополнительно содержит стойки, жестко закрепленные на силовом полу по обе стороны от каждой опоры, и на стойках с возможностью перемещения и фиксации установлена

73 С

О! 00 ■и ш ш

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы.

МЧС РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ПРОБЛЕМАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ МЧС РОССИИ» ( ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЦЕНТР НАУКИ И ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ)

ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФД)

ул. Давыдковская, 7, г. Москва, 121352 Тел.: (495) 19S-03-80 E-mail: [e-mail] http ://www. vni igochs. ru

/л. ¿о&Л № ¿¿6-

Ha № от

В диссертационный совет 24.2.414.01 при ФГБОУ ВО «Томский государственный архитектурно- строитель н ый университет»

Результаты экспериментально-теоретических исследований железобетонных балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении, полученные ассистентом кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» Томского государственного архитектурно-строительного университета Галяутдиновым Даудом Рашидовичем, использованы при разработке в 2022 году стандарта организации ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) СТО 8.1-4.7-2022 «Проектирование защитных сооружений гражданской обороны с податливыми опорами в виде сминаемых вставок кольцевого сечения». Разработанный стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование защитных сооружений гражданской обороны.

Справка дана в связи с представлением Галяутдиновым Д.Р. диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.1.1 «Строительные конструкции, здания и сооружения». Тема диссертации «Прочность и деформативность железобетонных /алок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах».

Заместитель начальника института

И.В. Сосунов

Исп. Тонких Геннадии Павлович тел. [phone]

failJCUÜ''-1,

114(1 кЗДЫВД ■г„.ЭННгЕ^У*

ТГАСУ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждений высшего образования «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

пл. Соляная, 3, г. Томск. 634003, телефон [3822] 65-32-61 .факс [3822] 65-24-22 e-mail' cancffltsuab ru ОКПО 02069995690001, ОГРН 1027000882836 ИНН/КПП 7020000080/701 701001

О внедрении в учебный процесс результатов диссертационной работы Галяутдинова Дауда Рашидовича

Результаты диссертационной работы Галяутдинова Д.Р. «Прочность и дефор-мативность железобетонных балок с распором при кратковременном динамическом нагружении на податливых опорах» используются в научной работе студентов, дипломном проектировании и при чтении спецкурса для специалистов и магистров по направлениям 08.05.01 и 08.04.01 «Строительство» ФГБОУ ВО «Томский государственный архитектурно-строительный университет».

СПРАВКА

Декан Строительного факу. к.т.н., профессор

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Пример расчета железобетонной балки с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении.

Определить несущую способность нормальных сечений железобетонной балки с распором на податливых опорах при действии постепенно нарастающей нагрузки с характеристиками: р = 20кН, вг = 0.005с, в2 = 0.015с. Конструкция пролетом 1800мм, с размерами поперечного сечения Ь X h = 150 X 200 мм, армирование осуществлено пространственным каркасом: растянутая арматура 2010 мм стержня класса А-400; сжатая 206 мм класса А-240, рабочая высота сечения h0 = 170 мм. Бетон тяжелый В35. Податливые опоры в виде сминаемых вставок из стали С245, внешний диаметр 33,5 мм, внутренний радиус 13,6 мм. Длина опор 20, 40, 60,100, 160, 200, 240 мм. Распор приложен в уровне растянутой арматуры по всей ширине балки на высоту 60 мм. Жесткость конструкции, обеспечивающей ограничение горизонтального смещения торцевого сечения равна продольной жесткости балки.

Характеристики бетона и арматуры приняты в соответствии с требованиями нормативного документа [97]. Для бетона класса B35 получим: Rbd = 28.5 МПа; Rbtn = 2.00 МПа; Ebd = 38500 МПа. Для арматуры класса А400: Rsn = 400 МПа; Rsd = 490 МПа; Esd = 200000 МПа. Для арматуры класса А240: Rsn = 210 МПа; Rsd = 260 МПа.

Геометрические характеристики сечения балки: Ared = 31078.48 мм2; Sred = 3.075 • 106 мм3; Ired = 10.57 • 107 мм4: Ве1 = 4.17 • 1012 Н • мм2.

Погонная масса балки т = Ь ■ h • р = 7.5 • 10_5Н/мм, тогда частота балки на

жестких опорах равна ш = — = 718.63 рад/с.

Характеристики стали С245: Ryn = 235 МПа, Е = 206000 МПа. Параметры

податливых опор при lSY = 20 мм рассчитываются в соответствии с разделом 1.5:

2

ие1 = 2.69279 = 0.18 мм

ESY hSY

upl = 1.4 rSY = 19.04 мм

219

ESY IsY hsY 1

gel = 0.29167 ——Ц—— = 14931.52

r^Y MM

_ 0.63448 lSY vSY h2SY 1

9pi 2 69279 _ 115-36

rSY

2 /14 _ 2.69279 rSY\ мм

V ' esy hSY J

del • I3

Wel -= 20.86

Wn1 = ^-= 0.16

dpi • ^

pl Bc

10 • Wel = 208.6

Wfr • Bel 1

gh = h= 144966.2

/3 ' мм

Результаты расчета внесены в таблицу В.1, и приведены расчеты для податливых опор разной жесткостью (40, 60,100, 160, 200, 240 мм). Таблица В.1 - Параметры податливых опор.

ие1 upi del dpi dh ^el wpl Wh

0.18 19.04 14931.52 115.36 144966.2 20.86 0.16 208.6

0.18 19.04 29863.03 230.73 298630.3 41.72 0.32 417.2

0.18 19.04 44794.55 346.09 447945.5 62.59 0.48 625.8

0.18 19.04 74657.58 576.81 746575.8 104.31 0.81 1043.1

0.18 19.04 119452.13 922.90 1194521.3 166.89 1.29 1668.9

0.18 19.04 149315.16 1153.63 1493151.6 208.62 1.61 2086.2

0.18 19.04 179178.20 1384.35 1791782.0 250.34 1.93 2503.4

Условные обозначения: ир1 - смятие(перемещение) податливой опоры соответствующие концу упругопластической стадии деформирования; де1 -жесткость податливой опоры при деформировании в упругой стадии; gpi -жесткость податливой опоры при деформировании в пластической стадии; gh -жесткость податливой опоры при деформировании в стадии с отвердения; Wei -соотношение жесткостей податливой опоры в упругой стадии к жесткости балки; Wpi - соотношение жесткостей податливой опоры в пластической стадии к

жесткости балки; - соотношение жесткостей податливой опоры в стадии отвердения к жесткости балки.

Предельный изгибающий момент для условной упругой стадии (1а) Ме1 = 12.39 • 106 Н • мм.

Далее с применением метода расчета, изложенного в 3-й главе, получим коэффициент динамичности, время достижения максимума функцией динамичности, величину изгибающего момента, значения смещения податливых опор для балок с распором (см. таблицу В.2).

Таблица В.2 - Результаты расчета.

Распор ^тах ,с Утах, мм Мтах Нмм2 и, мм Мщах /Мег

20 - 5.27 0.0198 105.5 42.74 106 19.64 3.449

20 + 3.21 0.0211 64.28 26.03 106 19.39 2.101

40 - 0.54 0.0254 10.82 4.38106 19.03 0.354

40 + 0.44 0.0206 8.74 3.54106 10.91 0.285

60 - 0.65 0.0206 12.96 5.25-106 10.53 0.424

60 + 0.53 0.0153 10.55 4.27106 4.27 0.345

100 - 0.84 0.0137 16.78 6.79106 3.01 0.548

100 + 0.76 0.0074 15.23 6.17106 0.59 0.497

160 - 1.22 0.0076 24.32 9.85106 0.55 0.795

160 + 1.00 0.0064 20.06 8.13106 0.15 0.655

200 - 1.50 0.0067 30.05 12.17106 0.28 0.982

200 + 0.99 0.0063 19.83 8.03106 0.12 0.648

240 - 1.56 0.0071 31.24 12.65106 0.16 1.021

240 + 0.98 0.0062 19.66 7.96106 0.10 0.642

да(ЖО) - 1.51 0.0067 30.24 12.25106 - 0.989

да(ЖО) + 0.93 0.0059 18.68 7.56106 - 0.611

Условные обозначения: «ЖО» - жесткие опоры; «Р» - наличие распора; - длина податливой опоры; ка - коэффициент динамичности; £тах - время

достижения максимума функцией динамичности; утах - перемещение конструкции; Мтах - изгибающий момент в середине балки; и -смятие(перемещение) податливой опоры; Мег - предельный упругий момент балки.

Исходя из полученных расчетных данных (см. таблицу В.2) можно увидеть, что учета распора для балок на жестких опорах при кратковременном динамическом нагружении позволяет снизить величину действующего изгибающего момента на 40% по отношению к конструкции без распора. Максимальное снижение изгибающего момента Мтах /Мег = 0,285 соответствует балке с распором на упругопластических (и < ир1) податливых опорах (15У = 40), при переходе в стадию отвердения (15У = 20) наблюдается резкий рост изгибающего момента.

Результаты расчета по проверке прочности балок с распором на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении свидетельствуют о значительном эффекте совместного учета ограничения горизонтального смещения и вертикальной податливости. Наиболее оптимальным является упругопластическая работа сминаемых вставок без перехода в отвердении, как для распорных конструкции, так и при отсутствии его.