DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.260220.59.611

Напружено-деформований стан бетонного елементу з пошкодженням

V. V. Kolokhov, M. A. Sopilniak, V. І. Mospan

Анотація


Постановка проблеми. На сьогоднішній день актуальним постає визначення технічного стану конструкцій та їх підсилення за необхідністю. Пошкодження конструкцій впливає на процес визначення фізико-механічних характеристик бетону конструкції. Мета статті – визначити вплив пошкоджень конструкції на напружено деформований стан елемента конструкції, виконати розрахунки та отримати поля напружень, деформацій та переміщень за різних параметрів моделі та рівнів напружень. Виклад матеріалу. Для досягнення цієї мети проведено дослідження на структурних моделях із використанням програмного комплексу "LIRA SAPR". Для дослідження застасовано структурну модель розмірами 100 × 100 × 400 мм. Використовували бетони класів C16/20, C18/22,5 та C20/25 з відповідними властивостями. Конструктивні пошкодження були змодельовані шляхом послідовного видалення одного з п’яти елементів із дослідної моделі. Розрахунки проводилися для моделей з одним та двома дефектами в конструкції. Для дослідної моделі з двома дефектами в конструкції пази розташовували паралельно. Параметри навантаження для моделювання процесу деформації змінювались у межах 0,1...0,5 від граничного напруження. Висновки. Аналіз результатів проведеного дослідження показує, що на зміну напруги в ділянці, яке примикає до пошкоджень конструкції, впливає розмір цієї площі, рівень напружено-деформованого стану в конструктивному елементі та співвідношення між розмірами сусідніх елементів конструкції; на поверхні конструктивного елемента можуть з’являтися нульові зони напруги; необхідно враховувати рівень напружено-деформованого стану під час оцінювання фізико-механічних характеристик бетону за допомогою неруйнівних методів контролю в зоні, на яку впливають наявні пошкодження конструкції.

Ключові слова


напружено-деформований стан елемента; неруйнівні методи контролю

Повний текст:

PDF

Посилання


DBN V.1.2-2: 2006. Sistema zabezpechenya nadіjnostі ta bezpeki budіvel'nih ob'єktіv. Navantazhennya ta vplivi. Normi proektuvannya [The system to ensure the reliability and safety of construction sites. Loads and Impacts. Design Standards]. [Valid from 2007-01-01]. Official edition. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2006, 78 p. (State Building Codes of Ukraine). (in Ukrainian).

DBN V.2.6-98: 2009. Konstrukcії budinkіv і sporud. Betonnі ta zalіzobetonnі konstrukcії. Osnovnі polozhennya [Structures of buildings and modules. Concrete and reinforced concrete constructions. Main provisions]. [Instead of CN&R 2.03.01-84*; valid from 2011-06-01]. Official edition. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2009, 75 p. (State Building Codes of Ukraine). (in Ukrainian).

DSTU B V.2.7-217: 2009. Budіvel'nі materіali. Betoni. Metodi viznachennya prizmovoї mіcnostі, modulya pruzhnostі і koefіcієnta Puassona [Building materials. Concrete Methods of determination. prism strength, modulus of elasticity and Poisson's coefficient]. Official edition. [Valid from 2010-09-01]. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2010, 16 p. (National Standard of Ukraine). (in Ukrainian).

DSTU B V.2.7-220: 2009. Budіvel'nі materіali. Betoni. Viznachennya mіcnostі mehanіchnimi metodami nerujnіvnogo kontrolyu [Building materials. Concrete Determination of durability by mechanical methods of non-destructive testing]. Official edition. [Valid from 2010-09-01]. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2010, 20 p. (National Standard of Ukraine). (in Ukrainian).

DSTU B V.2.7-223: 2009. Budіvel'nі materіali. Betoni. Metodi viznachennya mіcnostі za zrazkami, vіdіbranimi z konstrukcіj [Building materials. Concrete methods for determining the strength of samples taken from constructions]. Official edition. [Valid from 2010-09-01]. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2010, 12 p. (National Standard of Ukraine). (in Ukrainian).

DSTU B V.2.7-224: 2009. Budіvel'nі materіali. Betoni. Pravila kontrolyu mіcnostі [Building materials. Concrete rules of strength control]. [Valid from 2010-09-01]. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2010, 23 p. (National Standard of Ukraine). (in Ukrainian).

DSTU B V.2.7-226: 2009. Будівельні матеріали. Бетони. Ультразвуковий метод визначення міцності [Building materials. Concrete Ultrasonic method for determining strength]. [Valid from 2010-09-01]. Kyiv : Ministry of Regional Construction of Ukraine, 2010, 27 p. (National Standard of Ukraine). (in Ukrainian).

Kolokhov V., Sopilniak A., Gasii G. and Kolokhov O. Structure materialphysic-mechanical characteristics accuracy determination while changing the level of stresses in the structure. International Journal of Engineering &Technology. 2018, vol. 7, no. 4.8, pp. 74–78.

Kolokhov V.V, Kozhanov Yu.O. and Zeziukov D.M. Vpliv rіvnya naprugi na shvidkіst' rozpovsyudzhennya ul'trazvukovih kolivan' u betonі konstrukcіj [Influence of stress level in concrete constructions at ultrasound speed]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2019, no. 1, pp. 49–57. (in Ukrainian).

Kolokhov V.V. and Kolokhov O.V. Zmina chasu poshyrennya ulʹtrazvukovykh kolyvanʹ u betoni za zminy umov provedennya vymiryuvanʹ [Changing the time of ultrasonic oscillation propagation in concrete for changing conditions of measurement]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2019, no. 2, pp. 92–101. (in Ukrainian).

Kolokhov V.V. and Kolokhov O.V. Deyakі aspekti vimіryuvannya chasu poshirennya ul'trazvukovih kolivan' u betonі [Some aspects of measuring the time of propagation of ultrasonic vibrations in concrete]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2019, no. 3, pp. 58–65. (in Ukrainian).

Shishkin A., Netesa N., and Scherba V. Effect of the iron-containing filler on the strengthof concrete. Eastern-European Jornal of Enterprise Technologies. Vol. 5/6, no. 89, 2017, pp. 11–16.

Mori K., Spagnoli A., Murakami Y., Kondo G. and Torigoe I. A new non-contacting non-destructive testing method for defect detection in concrete. NDT and E International. Vol. 35, no. 6, 2002, pp. 399–406.

Schabowicz K. Ultrasonic tomography – The latest nondestructive technique for testing concrete members – Description, test methodology, application example. Archives of Civil and Mechanical Engineering. Vol. 14, no. 2, 2014, pp. 295–303.

Luong M.P. Nondestructive analysis of micro cracking in concrete. Proceedings of the International Conference on Nondestructive Testing of Concrete in the Infrastructure, Dearborn, 9−11 June 1993. Dearborn, Michigan (United States),Dearborn, 1993, pp. 199−217.

Weil G.J. and Rowe T.J. Nondestructive testing and repair of the concrete roof shell at the Seattle Kingdome. NDT and E International. Vol. 31, no. 6, 1998, pp. 389–400.

Lacidogna G., Manuello A., Niccolini G., Accornero F. and Carpinteri A. Acoustic emission wireless monitoring of structures. Acoustic emission and related non-destructive evaluation techniques in the fracture mechanics of concrete: fundamentals and applications. Cambridge : Woodhead Publishing Limited, 2015, pp. 15–40.

Aggelis D.G., Mpalaskas A.C. and Matikas T.E. Acoustic monitoring for the evaluation of concrete structures and materials. Acoustic emission and related non-destructive evaluation techniques in the fracture mechanics of concrete : fundamentals and applications. Cambridge : Woodhead Publishing Limited, 2015, pp. 269–286.

Kolokhov V.V. Formalizaciya procedury opredeleniya fiziko-mehanicheskih svojstv betona i ee apparaturnoe obespechenie [Formalization of the procedure for determining the physicomechanical properties of concrete and its hardware]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie [Construction, Materials Science, Engineering]. Vol. 69, 2013, pp. 231−236. (in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпеченя надійності та безпеки будівельних об’єктів. Навантаження та впливи. Норми проектування [Чинні від 2007-01-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2006. 78 с. (Державні будівельні норми України).

2. ДБН В.2.6-98:2009. Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення [На заміну СниП 2.03.01-84*; чинні від 2011-06-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2009. 75 с. (Державні будівельні норми України.).

3. ДСТУ Б В.2.7-217:2009. Будівельні матеріали. Бетони. Методи визначення призмової міцності, модуля пружності і коефіцієнта Пуассона [Уведено вперше (зі скасуванням ГОСТ 24452-80); чинний від 2010-09-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2010. 16 с. (Національний стандарт України).

4. ДСТУ Б В.2.7-220:2009. Будівельні матеріали. Бетони. Визначення міцності механічними методами неруйнівного контролю [Уведено вперше (зі скасуванням ГОСТ 22690-88); чинний від 2010-09-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2010. 20 с. (Національний стандарт України).

5. ДСТУ Б В.2.7-223:2009. Будівельні матеріали. Бетони. Методи визначення міцності за зразками, відібраними з конструкцій. [Уведено вперше (зі скасуванням ГОСТ 22690-88); чинний від 2010-09-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2010. 12 с. (Національний стандарт України).

6. ДСТУ Б В.2.7-224:2009. Будівельні матеріали. Бетони. Правила контролю міцності [Уведено вперше (зі скасуванням ГОСТ 18105-86); чинний від 2010-09-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2010. 23 с. (Національний стандарт України).

7. ДСТУ Б В.2.7-226:2009. Будівельні матеріали. Бетони. Ультразвуковий метод визначення міцності [Уведено вперше (зі скасуванням ГОСТ 17624-87); чинний від 2010-09-01]. Вид. офіц. Київ : Мінрегіонбуд України, 2010. 27 с. (Національний стандарт України).

8. Kolokhov V., Sopilniak A., Gasii G., Kolokhov O. Structure materialphysic-mechanical characteristics accuracy determination while changing the level of stresses in the structure. International Journal of Engineering &Technology. 2018. Vol. 7, № 4.8. Pp. 74–78.

9. Колохов В. В., Кожанов Ю. О., Зезюков Д. М. Вплив рівня напруги на швидкість розповсюдження ультразвукових коливань у бетоні конструкцій. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2019. № 1. С. 49–57.

10. Колохов В. В., Колохов О. В. Зміна часу поширення ультразвукових коливань у бетоні за зміни умов проведення вимірювань. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2019. № 2. С. 95–104.

11. Колохов В. В., Колохов О. В. Деякі аспекти вимірювання часу поширення ультразвукових коливань у бетоні. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2019. № 3. С. 58–65.

12. Shishkin A., Netesa N., Scherba V. Effect of the iron-containing filler on the strengthof concrete. Eastern-European Jornal of Enterprise Technologies. Vol. 5/6, № 89. 2017. Рp. 11–16. 

13. Mori K., Spagnoli A., Murakami Y., Kondo G., Torigoe I. A new non-contacting non-destructive testing method for defect detection in concrete. NDT and E International. Vol. 35, № 6. 2002. Рp. 399–406. URL: https://doi.org/10.1016/S0963-8695(02)00009-9

14. Schabowicz K. Ultrasonic tomography – The latest nondestructive technique for testing concrete members – Description, test methodology, application example. Archives of Civil and Mechanical Engineering. Vol. 14, № 2. 2014. Pp. 295–303. URL: https://doi.org/10.1016/j.acme.2013.10.006

15. Luong M. P. Nondestructive analysis of micro cracking in concrete : proceedings of the International Conference on Nondestructive Testing of Concrete in the Infrastructure, Dearborn, 9−11 June 1993. Michigan (United States), Dearborn, 1993. Pp. 199−217.

16. Weil G. J., Rowe T. J. Nondestructive testing and repair of the concrete roof shell at the Seattle Kingdome. NDT and E International. Vol. 31, № 6. 1998. Pp. 389–400. URL: https://doi.org/10.1016/S0963-8695(98)00038-3

17. Lacidogna G., Manuello A., Niccolini G., Accornero F., Carpinteri A. Acoustic emission wireless monitoring of structures. Acoustic emission and related non-destructive evaluation techniques in the fracture mechanics of concrete : fundamentals and applications. Cambridge : Woodhead Publishing Limited, 2015. Pp. 15–40. URL: https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-327-0.00002-7

18. Aggelis D. G., Mpalaskas A. C. and Matikas T. E. Acoustic monitoring for the evaluation of concrete structures and materials. Acoustic emission and related non-destructive evaluation techniques in the fracture mechanics of concrete: fundamentals and applications. Cambridge : Woodhead Publishing Limited, 2015. Pp. 269–286. URL: https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-327-0.00013-1

19. Колохов В. В. Формализация процедуры определения физико-механических свойств бетона и её аппаратурное обеспечение. Строительство, материаловедение, машиностроение. Вып. 69. 2013. С. 231–236.