CC BY
9
3. Яременко, А.Ф. Кратковременная и длительная прочность растянуто-сжатых дисков с трещинами / А.Ф. Яременко, В.С. Гапшенко // Бетон и железобетон, 1986. - № 12. -С. 23-24.
4. Elmorsi, M., Nonlinear Analysis of Cyclically Loaded Reinforced Concrete Structures / M. Elmorsi, M. Reza Kaanoush, W.K. Tso // Aci Structural Journal. - 1998. - Vol. 95. -№ 6. - P. 725-739.
Z.R. GALJAUTDINOV
DURABILITY OF THE COMPRESSED-TENSILE STRIPS OF CONCRETE BETWEEN CRACKS AT A SHORT-TERM DYNAMIC LOADING
The results of the experimental researches are presented in the paper. They are directed on studying of features of reinforced concrete at a short-term dynamic loading. As a result of the experimental investigations of the reinforced concrete strips, which are working in biaxial compressed-tensile condition,. the data about durability and a deformation property of strips of concrete between cracks were obtained. On the basis of the received experimental data the dependence of durability of strips of concrete between cracks at a short-term dynamic loading is offered.
УДК 624.012
М.А. ГРИНКЕВИЧ,
ТГАСУ, Томск
СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО СООРУЖЕНИЯ В ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЕ
Обсуждаются результаты экспериментальных исследований и расчетов, выполненных для определения частот собственных колебаний пространственной железобетонной конструкции - модели реакторного отделения АЭС. Эксперименты и расчеты проведены для случаев, когда на модель действует воздушная ударная волна или некоторая последовательность нагрузок от поочередно проведенных взрывов. Рассмотрена расчетная схема модели реакторного отделения, заглубленной в песчаный грунт. Показана степень влияния песчаного грунта, в который была помещена модель на частоты ее собственных колебаний.
Исследования сооружений на действие аварийных динамических нагрузок связаны с разрешением ряда вопросов, касающихся определения параметров нагрузки и собственно динамических свойств объекта. Решения, оценивающие динамические свойства сооружения, наряду с задачей прочности имеют самостоятельное значение, причем в некоторых случаях они являются определяющими. Например, когда нагрузки или некоторая их последовательность не вызывают разрушений, а являются причиной чрезмерных смещений или ускорений, способных вызвать технологические аварии и вследствие это-
© М.А. Гринкевич, 2007
го вывести сооружение из строя. Особенности проектирования атомных электростанций предполагают исключительную меру ответственности за безопасность эксплуатации этих дорогостоящих объектов. В связи с этим рассматриваются тесты сооружений АЭС и, в частности, реакторного отделения на действие ряда специальных нагрузок, включая воздушную ударную волну (ВУВ). Значительные размеры и сложность конструкции реакторного отделения приводят к необходимости упрощений и замены реального сооружения масштабной моделью.
Исследования модели реакторного отделения проведены в два этапа. На первом этапе выполнены испытания двух конструкций на действие ВУВ. По результатам экспериментальных исследований были выявлены расчетные предпосылки и обоснованы расчетные схемы. На втором этапе проведены расчеты модели реакторного отделения АЭС методом конечного элемента. Рассмотрены две схемы (рис. 1). Согласно первой схеме модель располагалась на поверхности земли, а ее опорная плита жестко крепилась к основанию. По второй схеме модель на три четверти была заглублена в песчаный грунт. В расчетах по второй схеме для имитации песчаной среды использована двухпараметрическая модель упругого основания, в которой матрица упругих постоянных содержит две константы, характеризующие работу упругого основания на сжатие и сдвиг. Нагрузка в экспериментах создавалась моделированной ВУВ и изменялась в процессе испытаний. а)
б)
Рис. 1. Схемы испытания модели реакторного отделения АЭС на действие воздушной ударной волны:
а - модель жестко закреплена на основании; б - модель заглублена в песчаный грунт
Результаты экспериментов использованы при составлении расчетных схем, в которых параметры нагрузок представлены упрощенными расчетными диаграммами. Этот подход широко используется в инженерной практике при трансформации форм импульса нагрузки реального взрыва [1, 2]. Распределение давлений по поверхности модели на шаге счета принималось в виде статических эпюр, принятых по результатам измерений. При этом картина нагрузок на поверхности изменялась с учетом скорости продвижения фронта ВУВ.
Перенося полученные результаты на условия реального взрыва, заметим, что на сооружение действует две группы волн: сейсмовзрывная ударная волна (СВУВ) и ВУВ. Причем, за некоторым исключением, сейсмовзрывная волна всегда опережает воздушную, и это опережение определяется плотностью грунта, ориентацией и расстоянием от места взрыва. Таким образом, при наземном взрыве последовательность нагрузок включает возбуждение сооружения через основание СВУВ и последующим действием ВУВ. При последовательном действии нагрузок СВУВ и ВУВ амплитуды перемещений и перегрузок конструкций строительного объекта определяются сдвигом фазы его колебаний по отношению к действующей на данный момент нагрузке, включая сейсмовзрывную волну [1, 2].
Расчетная схема модели, заглубленной в грунт, получена из расчетной схемы модели, жестко закрепленной на поверхности, путем замены жесткой заделки опорной плиты упругими связями, а также введением этих связей в узлы на внешних поверхностях стен обстройки. Физико-механические характеристики песчаного грунта приняты по справочным данным и введены в расчет использованием идентификатора для коэффициента постели на сжатие и идентификатора для коэффициентов постели на сдвиг (срез).
Удерживаемая песчаной средой модель энергоблока стала менее податливой и, как следствие этого, конструкции, из которых она состоит, стали более чувствительны к высокочастотным возбуждениям. При этом период колебаний оболочки модели с жестким креплением основания значительно превышал соответствующий период оболочки энергоблока, помещенного в грунт, тогда как амплитудные значения их ускорений практически одинаковы.
Движение заглубленной конструкции от действия ВУВ начиналось с некоторой задержкой во времени, составляющей 1/8 часть от периода собственных колебаний по основному тону. При этом в начальный момент времени происходили колебания ее отдельных элементов. Отмечено, что скорости вертикальных перемещений конструкций модели несколько превысили скорости горизонтальных смещений, совпадающих по направлению с движением фронта ударной волны.
С течением времени в процесс колебаний был вовлечен грунт, прилегающий к стенам обстройки, в результате чего частоты собственных колебаний заглубленной модели снизились, по данным экспериментов, на 25 %, по данным расчета - на 21 %. Эти расхождения увеличивались для более сложных форм движения, происходящих в области высоких частот.
Проведенные исследования показали, что динамические свойства сооружения, заглубленного в грунт, заметно изменяются и должны учитываться расчетом. Причем в условиях реального взрыва изменяются последователь-
ность и характер действующих нагрузок, определяющих характер деформаций и несущую способность конструкций.
Библиографический список
1. Кумпяк, О.Г. Динамика защитной оболочки реакторного отделения АЭС при действии ударной волны внешнего взрыва / О.Г. Кумпяк, Д.Г. Копаница // Вестник ТГАСУ. -1999. - № 1. - С. 109-120.
2. Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные воздействия / Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница, О.Г. Кумпяк [и др.]. - Томск : STT. - 2004. - 484 с.
М.А. GRINKEVICH
NATURAL OSCILLATIONS OF A MODEL OF A SPATIAL REINFORCED CONCRETE STRUCTURE IN A DEFORMABLE MEDIUM
The results of the experimental investigation and calculations for the estimation of natural oscillations of a spatial reinforced concrete model of APP reactor block are discussed in the paper. The investigation and calculations were carried out for the following cases: the influence of air-blast on the model; the sequence of loads from explosions made in turn. The calculation scheme of a model of a reactor block buried in a sandy ground was considered. The degree of the influence of a sandy ground on the natural oscillations were shown.
