Реакция сооружения и совместная работа элементов будет зависеть не только от вида удара, но и конструктивной схемы здания. Рассматривается последовательно расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания, многоэтажной рамы здания со связевым каркасом при наезде транспортного средства, а также при выходе из строя наружной и внутренней колонны этого здания и здания с неполным каркасом при ударе артиллерийского снаряда. Вначале проводится анализ совместной работы элементов одноэтажного промышленного здания со сплошными железобетонными колоннами, перекрытого железобетонами балками, по которым уложены ребристые сборные плиты покрытия. Плиты образуют жесткий диск покрытия в горизонтальной плоскости, однако, как предполагается, не оказывают сопротивления вертикальным перемещениям отдельных балок при выходе из строя одной из их опорных колонн.

Соединения продольной арматуры и, в частности, соединение внахлест обладают различными уровнями податливости, что может оказывать влияние на параметры отклика железобетонных конструкций при динамическом нагружении за счет изменения деформативности конструкций. Исследуется сопротивление железобетонных изгибаемых элементов с соединением арматуры внахлест при динамическом нагружении в условиях аварийной расчетной ситуации. Выполнено численное моделирование конструкций железобетонных балок по методу конечных элементов в физически нелинейной трехмерной постановке с учетом параметров диаграммы сцепления арматуры с бетоном. На основе результатов численного моделирования выполнена количественная оценка влияния соединения продольной арматуры внахлест на несущую способность и деформативность железобетонных изгибаемых элементов при динамическом воздействии, возникающем в аварийной расчетной ситуации. Установлено, что предельная статическая нагрузка, определенная из условий энергетического баланса, составила 0,87 от уровня разрушающей нагрузки как для изгибаемого элемента с наличием соединения продольной арматуры внахлест, так и для элемента со сплошными стержнями арматуры на всю длину. При этом соотношение между полными и условно упругими деформациями оказалось больше на 13,4 % для конструкции с наличием соединения арматуры.

В данном исследовании были рассмотрено влияние на несущую способность железобетонных балок из высокопрочного бетона продольного армирования, выполненного стержнями из стали St 37 и из дамасской стали. Исследуемые балки были изготовлены из высокопрочного бетона (HPC) и армировались стальными стержнями St 37 (SSR) диаметром 10, 12 и 14, а также 150-, 250-и 350-слойными стальными стержнями из дамасской стали (DSR). Результаты испытаний несущей способности при изгибе показали, что балки из высокопрочного бетона и арматурой из дамасской стали (DSR) с 250 слоями со средней прочностью на разрыв 857,27 МПа могут выдерживать нагрузку 52,19 кН, в то время как балки из высокопрочного бетона, армированные стержнями SSR 10 со средней прочностью на разрыв 485,34 МПа, могут выдерживать в среднем 69,52 кН. Балки из высокопрочного бетона с арматурой из стали SSR благодаря периодическому профилю способны выдерживать более высокую нагрузку при изгибе, в то время как балки с арматурой из дамасской стали DSR с гладкой поверхностью воспринимали более низкие нагрузки, хотя прочность на разрыв DSR выше, чем у SSR. Периодический профиль арматурных стержней имеет основополагающее значение для увеличения несущей способности при изгибе, поскольку обеспечивает прочность сцепления между стальной арматурой и бетоном.

В 1749 г. Л. Эйлер, опираясь на идеи Якоба и Даниила Бернулли, сформулировал теорию балки в точной постановке с гипотезой плоских сечений. Позднее П.-С. Жирар линеаризовал кривизну, упростив получение аналитических решений, а Б.П.Э. Клапейрон выразил ее через производные функции прогиба. В результате модель Эйлера ± Бернулли разделилась на два класса: линейную (классическую) постановку с кривизной Жирара и так называемую "точную" геометрически нелинейную постановку с кривизной Эйлера – Клапейрона. В настоящей работе показано, что класс геометрически нелинейных задач является методологическим заблуждением. Функция y(x), традиционно интерпретируемая как прогиб, представляет собой развертку топологического пространства на плоскость в декартовой системе и отображает расстояние от топологической абсциссы до нейтральной оси деформированной балки. Начальный участок абсциссы близок к прямолинейному, что оправдывает использование классической модели при малых деформациях. Однако при больших деформациях даже "точная" формула кривизны оказывается некорректной. Введен новый силовой фактор — возвратный потенциал P, который замыкает систему уравнений и связывает углы поворота с внешней поперечной нагрузкой. Обобщение теории балки в прямолинейной и криволинейной (топологической) системах координат с обобщенной переменной i позволило установить глубокую связь между этими расчетными пространствами и восстанавливать точную геометрию балки на основе классических решений Эйлера ± Бернулли. Таким образом, работа завершает фундаментальную задачу Якоба Бернулли (1694), в которой линейность и гипотеза плоских сечений сохраняются на всем диапазоне упругой работы.

Подкрановые конструкции при эксплуатации испытывают разнонаправленные воздействия — перемещение крана вдоль кранового пути, торможение моста крана, направленное вдоль кранового рельса, торможение тележки крана, направленное перпендикулярно крановому рельсу. При этом возникают знакопеременные напряжения, которые могут вызвать их усталостное разрушение. В элементах подкрановых балках, тормозных конструкциях возникают и постепенно развиваются усталостные трещины, что в результате может привести к полному выходу из строя конструкций. Еще одной причиной наступления предельного состояния подкрановых конструкций могут быть механические повреждения (износ трущихся деталей) и контакт с агрессивной средой (коррозия). Целью работы является изучение влияния внешних и внутренних факторов на напряженно-деформированное состояние подкрановых конструкций, определяющее их надежность. Для этого предлагается развитие эффективных методов расчета подкрановых конструкций, получивших повреждения при эксплуатации наиболее полно учитывающих специфику воздействий на них, свойств материалов с использованием CAE-пакетов.