concconcЖелезобетонные конструкцииReinforced concrete structures2949-16222949-1614Национальный исследовательский Московский государственный строительный университетconcconc-6Research ArticleТЕОРИЯ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНАTHEORY OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETEИсследование железобетонных балок на податливых опорах при кратковременном динамическом нагруженииStudy of Reinforced Concrete Beams on Yielding Supports under Short-Term Dynamic Loadinghttps://orcid.org/0000-0003-3547-185XГаляутдиновЗ. Р.GalyautdinovZ. R.

Галяутдинов Заур Рашидович, д.т.н, доцент, заведующий кафедры «Железобетонные и каменные конструкции»

Scopus: 57190934189

634003, г. Томск, пл. Соляная, д. 2

Zaur R. Galyautdinov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures

Scopus: 57190934189

2, Solyanaya Sq., Tomsk, 634003

gazr@yandex.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and Civil Engineering (TSUAB)Russian Federation202315012023112836Copyright © Галяутдинов З.Р., 20232023Галяутдинов З.Р.Galyautdinov Z.R.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.g-b-k.ru/jour/article/view/6

Сооружения гражданской обороны подвергаются действию кратковременных динамических нагрузок высокой интенсивности. Для снижения динамических усилий и перемещений конструкций в последние годы все более широкое применение находят активные способы защиты, к которым относятся податливые опоры. В настоящей работе оценка влияния податливости опор выполнена по результатам расчета железобетонных балок на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении. Работа конструкции рассматривается в условно упругой стадии, а податливых опор в упругой, пластической и стадии отвердения. В качестве податливых опор приняты сминаемые вставки кольцевого профиля. Для железобетонных балок на податливых опорах определены уравнение движения, функция и коэффициент динамичности. Установлено, что применение упругих податливых опор может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на работу конструкций, выражающееся в превышении усилий и перемещений конструкций на упругих опорах относительно элементов на несмещемых опорах. При деформировании податливых опор в упругой и пластической стадиях происходит резкое снижение коэффициента динамичности балок, а, следовательно, напряжений и деформаций в конструкциях. Переход податливых опор в стадию отвердения приводит к резкому росту коэффициенту динамичности конструкции.

Civil defense structures are exposed to short-term dynamic loads of high intensity. In order to reduce dynamic forces and movements of structures, active methods of protection, which include yielding supports, have been increasingly used in recent years. In this paper, the assessment of the influence of the yielding of supports is carried out based on the results of the calculation of reinforced concrete beams on yielding supports under short-term dynamic loading. The work of the structure is considered in the conditionally elastic stage, and yielding supports in the elastic, plastic and hardening stages. Collapsible inserts of an annular profile are accepted as yielding supports. For reinforced concrete beams on yielding supports, the equation of motion, function and coefficient of dynamism are determined. It has been established that the use of elastic yielding supports can have both positive and negative effects on the operation of structures, which is expressed in the excess of forces and displacements of structures on elastic supports relative to elements on non-displaceable supports. When yielding supports are deformed in the elastic and plastic stages, there is a sharp decrease in the dynamic coefficient of beams, and, consequently, stresses and deformations in structures. The transition of yielding supports to the stage of hardening leads to a sharp increase in the dynamic coefficient of the structure.

кратковременная динамическая нагрузкакоэффициент динамичностиподатливая опорауравнение движенияусилиеперемещениечастотаshort-term dynamic loaddynamic coefficientyielding supportequation of motionforcedisplacementfrequencyReferencesБирбраер А.Н., Роледер А.Ю. Экстремальные воздействия на сооружения – Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета, 2009. – 594 с.Birbrayer A.N., Roleder A.YU. Ekstremal'nyye vozdeystviya na sooruzheniya [Extreme impacts on structures]. SanktPeterburg: Izdatel'stvo Politekhnicheskogo universiteta, 2009. 594 p. (In Russ.)Галяутдинов З.Р., Галяутдинов Д.Р., Гандзий М.В. Численно-экспериментальные исследования податливых опор при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского гос. архит.-строит. ун-та. – Томск. – 2018. –No 4. – С. 103 – 110.Galyautdinov Z.R., Galyautdinov D.R., Gandziy M.V. Chislenno-eksperimental'nyye issledovaniya podatlivykh opor prikratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Numerical-experimental studies of yielding supports under short-term dynamic loading]. Vestnik Tomskogo gos. arkhit.-stroit. un-ta. Tomsk. 2018. No. 4. Pp. 103 – 110. (In Russ.)Elfetori F.A. Experimental Testing of Composite Tubes with Different Corrugation Profile Subjected to Lateral Compression Load World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Mechanical // Industrial Science and Engineering – 2013 – Vol. 7. – No 2. – P. 183 – 186.Elfetori F.A. Experimental Testing of Composite Tubes with Different Corrugation Profile Subjected to Lateral Compression Load World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Mechanical. Industrial Sciencem and Engineering. 2013. Vol. 7. No. 2. Pp. 183 – 186.Fan Z., Shen J., Lu G. Investigation of Lateral Crushing of Sandwich Tubes. The Twelfth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction // Procedia Engineering – 2011. – No 14. – P. 442 – 449.Fan Z., Shen J., Lu G. Investigation of Lateral Crushing of Sandwich Tubes. The Twelfth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction. Procedia Engineering. 2011. No. 14. Pp. 442 – 449.Lipa S., Kotełko M. Lateral impact of tubular structure – theoretical and experimental analysis. Part 1 – Investigation of single tube. // Journal of theoretical and applied machanics. – 2013. – Vol. 51. – No 4. – P. 873 – 882.Lipa S., Kotełko M. Lateral impact of tubular structure – theoretical and experimental analysis. Part 1 – Investigation of single tube. Journal of theoretical and applied mechanics. 2013. Vol. 51. No. 4. Pp. 873 – 882.Lion K.H., Amir R.A.G., Prasetyo E., Khairi Y. Impact Energy Absorption of Concentric Circular Tubes // Wseas transactions on applied and theoretical mechanics. – 2009. – Vol. 4. – No3. – P. 95 – 104.Lion K.H., Amir R.A.G., Prasetyo E., Khairi Y. Impact Energy Absorption of Concentric Circular Tubes. Wseas transactions on applied and theoretical mechanics. 2009. Vol. 4. No.3. Pp. 95 – 104.Younes M.M. Finite Element Modeling of Crushing Behaviour of Thin Tubes with Various Cross-Sections // 13th International Conference on Aerospace Science, Aviation Technology, ASAT – 13. May 26 – 28. – 2009.Younes M.M. Finite Element Modeling of Crushing Behaviour of Thin Tubes with Various Cross-Sections. 13th International Conference on Aerospace Science, Aviation Technology, ASAT – 13. May 26 – 28. 2009.Somya P., Chawalit T., and Umphisak T. An Analysis of Collapse Mechanism of Thin-Walled Circular Tubes. Subjected to Bending World Academy of Science // Engineering and Technology – 2007. – Vol. 36. – P. 329 – 334.Somya P., Chawalit T., Umphisak T. An Analysis of Collapse Mechanism of Thin-Walled Circular Tubes. Subjected to Bending World Academy of Science. Engineering and Technology. 2007. Vol. 36. Pp. 329 – 334.Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Кокорин Д.Н. Прочность и деформативность железобетонных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении. – Томск: Изд-во ТГАСУ, 2016. – 270 с.Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Kokorin D.N. Prochnost' i deformativnost' zhelezobetonnyh konstrukcij na podatlivyh oporah pri kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Strength and deformability of reinforced concrete structures on yielding supports under short-term dynamic load]. Tomsk: TSUAB Publ., 2016. 270 p. (In Russ.)Кумпяк О.Г., Кокорин Д.Н. Экспериментальные исследования железобетонных балок по наклонным сечениям при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского гос. архит.-строит. ун-та. – Томск. – 2011. – No 1. –С. 116 – 129.Kumpjak O.G., Kokorin D.N. Jeksperimental'nye issledovanija zhelezobetonnyh balok po naklonnym sechenijam pri kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Experimental studies of reinforced concrete beams along inclined sections under short-term dynamic loading]. Vestnik Tomskogo gos. arhit.-stroit. un-ta. 2011. No 1. Pp. 116 – 129. (In Russ.)Кумпяк О.Г., Малиновский А.П., Педиков А.В. Экспериментально-теоретическое исследование сжатых железобетонных балок на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского гос. архит.-строит. ун-та. – Томск. – 2006. – No2. – С. 110 – 114.Kumpjak O.G., Malinovskij A.P., Pedikov A.V. Jeksperimental'no-teoreticheskoe issledovanie szhatyh zhelezobetonnyh balok na podatlivyh oporah pri kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Experimental and Theoretical Study of Compressed Reinforced Concrete Beams on Yielding Supports under Short-Term Dynamic Loading]. Vestnik Tomskogo gos. arhit.-stroit. un-ta. 2006. No 2. Pp. 110 – 114. (In Russ.)Chiaia B., Kumpyak O.G., Placidi L., Maksimov V.B. Experimental analysis and modeling of two-way reinforced concrete slabs over different kinds of yielding supports under short-term dynamic loading / Engineering Structures, 2015. – Vol. 96. –P. 88 – 99.Chiaia B., Kumpyak O.G., Placidi L., Maksimov V.B. Experimental analysis and modeling of two-way reinforced concrete slabs over different kinds of yielding supports under short-term dynamic loading. Engineering Structures. 2015. Vol. 96. P. 88 – 99.Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Максимов В.Б. Железобетонные плиты на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении // Бетон и железобетон. – 2014. – No5, С. 16 – 19.Kumpjak O.G., Galjautdinov Z.R., Maksimov V.B. Zhelezobetonnye plity na podatlivyh oporah pri kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Reinforced concrete slabs on flexible supports under short-term dynamic loading]. Beton i zhelezobeton. 2014. No 5, Pp. 16 – 19. (In Russ.)Однокопылов Г.И., Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Галяутдинов З.Р. Определение параметров живучести защищенных ответственных строительных конструкций при ударно-волновом нагружении // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – Томск. – 2019. – Т 330, – No 4. – С. 110 – 125.Odnokopylov G.I., Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Galyautdinov Z.R. Opredeleniye parametrov zhivuchesti zashchishchennykh otvetstvennykh stroitel'nykh konstruktsiy pri udarno-volnovom nagruzhenii [Determination of survivability parameters of protected critical building structures under shock-wave loading]. Izvestiya Tomskogo politekh-nicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. 2019. T 330. No. 4. Pp. 110 – 125. (In Russ.)Расторгуев Б.С. Прочность железобетонных конструкций зданий взрывоопасных производств и специальных сооружений, подверженных кратковременным динамическим воздействиям: Автореф. дисс. докт. техн. наук. – М, 1987. – 37 с.Rastorguyev B.S. Prochnost' zhelezobetonnykh konstruktsiy zdaniy vzryvoopasnykh proizvodstv i spetsial'-nykh sooruzheniy, podverzhennykh kratkovremennym dinamicheskim vozdeystviyam [Strength of reinforced concrete structures of buildings of explosive industries and special structures subject to short-term dynamic effects]: Thesis of Doctoral diss. –Moscow, 1987. 37 p. (In Russ.)Расторгуев Б.С. Обеспечение живучести зданий при особых динамических воздействиях // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. – 2003, – No 4. – С. 45–48.Rastorguyev B.S. Uproshchennaya metodika polucheniya diagramm deformirovaniya sterzhenvykh elementov v stadii s treshchinami [Ensuring the survivability of buildings under special dynamic effects]. Beton i zhelezobeton. 1993. No. 5. Pp. 22–24. (In Russ.)Саид А.-Р.А. Повышение несущей способности железобетонных конструкций при взрывных воздействиях. //Дисс. канд. техн. наук. – М, 1995. – 207 с.Said A.-R.A. Povysheniye nesushchey sposobnosti zhelezobetonnykh konstruktsiy pri vzryvnykh vozdeystviyakh [Increasing the bearing capacity of reinforced concrete structures under explosive effects]. Diss. Cand. Tech. Sc. Moscow, 1995. 207 p. (In Russ.)Galyautdinov Z.R. Deformation of reinforced concrete slabs on yielding supports under short-time dynamic loading // AIP Conference Proceedings 1800, 010001 (2017); doi: 10.1063/1.4973016Galyautdinov Z.R. Deformation of reinforced concrete slabs on yielding supports under short-time dynamic loading // AIP Conference Proceedings. 2017. 1800, 010001. doi: 10.1063/1.4973016Kezmane A., Chiaia B., Kumpyak O., Maksimov V., Placidi L. 3D modelling of reinforced concrete slab with yielding supports subject to impact load. / European Journal of Environmental & Civil Engineering, 2017. – Vol. 21, – Issue 7/8, P. 988 – 1025.Kezmane A., Chiaia B., Kumpyak O., Maksimov V., Placidi L. 3D modelling of reinforced concrete slab with yielding supports subject to impact load. European Journal of Environmental & Civil Engineering. 2017. Vol. 21. Issue 7/8. Pp. 988– 1025.Забегаев А.В. Расчет железобетонных конструкций на аварийные ударные воздействия: Учеб. пос. / Моск. гос. строит. ун-т – М.: МГСУ, 1995. – 156 с.Zabegayev A.V. Raschet zhelezobetonnykh konstruktsiy na avariynyye udarnyye vozdeystviya [Calculation of reinforced concrete structures for emergency impacts]. Moscow: MGSU, 1995. 156 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.