СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА ИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Исследована задача устойчивости цилиндрической оболочки с различными модулями на вязкоупругом основании. Предполагается, что оболочка круглого сечения подвергается силовому воздействию и теряет устойчивость в осесимметричной форме. Считается, что один конец оболочки остается неподвижным, а другой меняет свое местоположение (движется) с определенной скоростью. При этом предполагается, что поперечное перемещение больше продольного. При решении задачи принималось во внимание сопротивление внешней среды, а также учитывалось, что цилиндрическая оболочка изготовлена из разномодульного материала. Получены уравнения связи между критической силой c характерными параметрами для цилиндрической оболочки, расположенной на основании, характеризуемом, в свою очередь, как вязкоупругое основание, и моделью Пастернака. Из полученных уравнений и изложенных результатов видно, что допускаются серьезные погрешности, если при решении вопросов устойчивости не учитываются сопротивление внешней среды и разная модульность. Результаты расчета показывают, что значение критической силы в рассматриваемом случае существенно отличается от значений, соответствующих классическим задачам, и зависит от параметров, характеризующих сопротивление основания. Полученные результаты могут быть использованы при расчетах разномодульных цилиндрических оболочек на прочность, устойчивость и частотно-амплитудных характеристик с учетом сопротивления внешней среды.

Исследовано влияние длительности эксплуатации железобетонного каркаса здания на параметры его живучести при сценарии внезапного отказа одного из несущих элементов конструктивной системы. В качестве объекта исследования была выбрана железобетонная несущая система здания филармонии. Для количественной оценки ее живучести используется относительный индекс живучести, связанный с параметрами разрушающей нагрузки для системы с наличием начального локального разрушения и без разрушений. В рамках исследования выполнялось квазистатическое моделирование методом конечных элементов с учетом физической и геометрической нелинейности. Физическая нелинейность бетона, в том числе при длительной эксплуатации сооружения, учитывалась с помощью модифицированных билинейных диаграмм состояния материала, отличавшихся для элементов с различным напряженно-деформированным состоянием на стадии длительной эксплуатации. Параметры таких диаграмм были получены с использованием интегрального модуля В.М. Бондаренко. По результатам исследования получены и проанализированы деформации и усилия в элементах несущей системы после возникновения в ней начального разрушения. Построены графики зависимости изменения процента разрушенных элементов от параметров разрушающей нагрузки для моделей несущей системы с наличием начального локального разрушения в виде отказа колонны крайнего ряда и моделей системы без начальных разрушений. Показано, что при учете длительности эксплуатации сооружения значения параметра разрушающей нагрузки и параметра живучести несущей системы снижаются.

Исследовано поведение сферической оболочки из легкого пенополистиролбетона (EPSC) при изгибе и проведено сравнение ее с аналогичной бетонной оболочкой. Такое поведение EPSC еще не изучено, и этот материал не применялся в конструкциях оболочек. В качестве методов были использованы численный анализ линейной потери устойчивости (LBA), нелинейный анализ материалов (MNA) и геометрический нелинейный анализ материалов с учетом дефектов (GMNIA) как для бетонных, так и для EPSC сферических оболочек с одинаковыми геометрическими параметрами в программном обеспечении ABAQUS. Согласно результатам исследования, упругие и пла- стические свойства оболочки EPSC на изгиб и сопротивление изгибу, полученные методом GMNIA, меньше, чем у аналогичной бетонной оболочки. Максимальные перемещения оболочки EPSC, соответствующие методу GMNIA, при приложении первых собственных и фактических нагрузок превышают размеры бетонной оболочки на несколько миллиметров. Способность оболочки EPSC к потере устойчивости, полученная с помощью трех методов, превышает фактическое внешнее равномерное давление (собственный вес EPSC и фактическая снеговая нагрузка), а результаты смещения являются достаточно обоснованными, чтобы гарантировать стабильность сферических оболочек EPSC и возможность их практического применения.