Поиск по сайту

Напряженно-деформированное состояние кирпичной кладки при действии статических и динамических нагрузок

Архипов И.Н. , Палагушкин В.И. , Марчук Н.И. , Петухова И.Я. , Астраханцев Д.О. , Пляскин А.С.

2019 / Том 9, номер 1(28) 2019 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

Целью работы является исследование особенностей деформирования материалов кирпичной кладки при статическом и динамическом нагружениях. Моделирование напряженно-деформированного состояния кирпичной кладки и расчеты проведены методом конечных элементов с использованием расчетного комплекса APM Civil Engineering. В работе приведены математические модели проведенных расчетов. Расчетная схема и конструкция были выбраны согласно проведенным ранее исследованиям [11-12, 17]. Был исследован фрагмент кирпичной кладки размерами 1030х1060х250 мм. Статическая и динамическая нагрузка передавалась на кладку вдоль диагонали. Конечно-элементная модель исследуемого фрагмента состоит из 274560 объемных 8-узловых элементов. Создана компьютерная модель кирпичной кладки, позволяющая учитывать совместную работу кирпича и раствора. Получены изополя напряжений фрагментов кирпичной кладки при статическом нагружении. Результаты исследования дают основание предполагать, что первая трещина в центральной точке кладки образуется в растворном шве и обусловлена главными растягивающими напряжениями вдоль удлиняющейся диагонали. Найдены формы и частоты собственных колебаний при динамическом нагружении фрагмента кирпичной кладки. Получены изополя напряжений и сопутствующих перемещений от действия динамической нагрузки в различные моменты времени. Расчеты показали, что характер разрушения образцов кладки от действия ударной нагрузки различной интенсивности, совпадает с разрушением от действия статических сил. Выводы. Созданная компьютерная модель кирпичной кладки соответствует реальной конструкции и позволяет детально исследовать процесс деформирования кирпичной кладки с учетом реальных свойств кирпича, раствора и структуры кладки.

Ключевые слова:

моделирование,кирпичная кладка,динамическая нагрузка,форма собственных колебаний,напряженное состояние,modeling,masonry,dynamic loads,mode of natural vibration frequency,state of tension

Библиографический список:

Айзенберг Я.М. О критериях предельных состояний и диаграммах восстанавливающая сила-перемещение при расчетах на сейсмические воздействия / Я.М. Айзенберг, Л.Ш. Килимник // Сейсмостойкость зданий и инженерных сооружений / под ред. И.И. Гольденблата. М., 1972. С. 46-60.
Андреев О.О. Уроки землетрясения. Общие выводы / О.О. Андреев, В.И. Ойзерман // Карпатское землетрясение 1986 г. / под ред. А.В. Друмя, Н.В. Шебалина, Н.Н. Складнева [и др.]. Кишинев, 1990. С. 323-325.
Белов Н.Н. Расчет остаточного поперечного импульса в железобетонной колонне при ударноволновом нагружении ее боковой поверхности / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, С.Л. Капарулин, А.С. Пляскин // Вестник ТГАСУ. 2012. № 4. C.179-190.
Вильямс Д. Сопротивление армированной кирпичной кладки статическим и динамическим нагрузкам / Д. Вильямс, Ж. Шривер // Сейсмостойкие сооружения и теория сейсмостойкости (по материалам V Международной конференции по сейсмостойкому строительству) / под ред. С.В. Полякова, А.В. Черкашина. М., 1978. С. 204-207.
Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: [пер. с англ.] / Р. Галлагер. М.: Мир, 1984. 423 с.
Еременок П.Л. Монолитность и сейсмостойкость конструкций из естественного камня / П.Л. Еременок, Ю.В. Измайлов. Кишинев, 1968. 202 с.
Жунусов Т.Ж. Основы сейсмостойкого строительства / Т.Ж. Жунусов. Алма-Ата, 1990.
270 с.
Кабанцев О.В. Макросейсмический эффект землетрясения 4 октября 1994 г. на островах Итуруп, Кунашир, Шикотан / О.В. Кабанцев // Экспресс-информация ВНИИИС Госстроя СССР. Серия 14. Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. М., 1995. Вып. 4. С. 7-11.
Кожаринов С.В. Исследование деформаций кирпичной кладки при действии горизонтальных нагрузок / С.В. Кожаринов // Динамика и сейсмостойкость зданий и сооружений: сб. ИССС АН Тадж. ССР. Душанбе, 1980. С. 127-134.
Копаница, Д.Г. Экспериментальные исследования моделей железобетонных колонн при ударном воздействии / Д.Г. Копаница, А.С. Пляскин // Вестник ТГАСУ. 2011. № 4. C. 91-96.
Копаница, Д.Г. Динамические свойства фрагмента кирпичной кладки в процессе разрушения от действия сжимающей силы / Д.Г. Копаница, Э.С. Усеинов // Железобетонные конструкции: Исследования, проектирование, методика преподавания: сб. докладов Международной научной методической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения В.Н. Байкова (4-5 апреля 2012 г., Москва). М. : МГСУ, 2012. С. 182-187.
Копаница, Д.Г., Кабанцев О.В., Усеинов Э.С. Экспериментальные исследования фрагментов кирпичной кладки/ Д.Г. Копаница, О.В. Кабанов, Э.С. Усеинов // Вестник ТГАСУ. 2012. № 4. C. 157-158.
Махатадзе, Л.Н. Комплексный метод исследования сейсмостойкости каменных зданий / Л.Н. Махатадзе. Тбилиси, 1983. 111 с.
Ойзерман, В.И. Уроки землетрясения. Анализ поврежденных зданий / В.И. Ойзерман // Карпатское землетрясение 1986 г. / под ред. А.В. Друмя, Н.В. Шебалина, Н.Н. Складнева [и др.]. Кишинев, 1990. С. 318-323.
Пляскин А.С. Расчет модели железобетонной колонны при совместном действии продольной сжимающей силы и поперечного удара / А.С. Пляскин // Вестник ТГАСУ. 2013. № 3. C. 175, 182.
Поляков С.В. Прочность и деформации виброкирпичных панелей при перекосе / С.В. Поляков, В.И. Коноводченко // Сейсмостойкость сборных крупноэлементных зданий. М., 1963. С. 131-148.
Усеинов, Э.С. Образование трещин в кирпичной кладке при сжатии // Перспективы развития фундаментальных наук [Электронный ресурс]: труды IX Международной конференции студентов и молодых учёных. Россия, Томск, 24-27 апреля 2012 г. / под ред. Г.В. Ляминой, Е.А. Вайтулевич. Электрон. текст. дан. (30 Мб). Национальный Исследовательский Томский политехнический университет, 2011. С. 800-802.