Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science
  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
  • Расчет каменных стен при сдвиге и растяжении
  • УДК 624.044:692.2:693.2 DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.31-42
    Михаил Карпович ИЩУК, кандидат технических наук, зав. лабораторией, e-mail: kamkon@yandex.ru
    ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство», 109428 Москва, 2-я Институтская ул., 6
    Вячеслав Леонидович ИЩУК, ведущий программист, e-mail: slava_1c@mail.ru
    Бизнес-студия «КОНФИГУРАТОР», 115093 Москва, Партийный пер., 1, корп. 11
    Аннотация. Рассмотрены основные подходы к расчету методом конечных элементов каменной кладки при плоском напряженном состоянии в областях отрыва и сдвига. Показано, что расчет с представлением кладки в виде микромодели, когда задаются отдельно конечные элементы кирпича и раствора и соединяющих их интерфейсных элементов, позволяет получить достоверную картину образования трещин. В большинстве случаев расчета кладки с представлением ее в виде макромодели, когда задается произвольная разбивка конструкции на конечные элементы с усредненными деформационными и прочностными характеристиками, удавалось получить лишь качественную картину с указанием области возможного образования трещин. Расчет кладки с представлением ее в виде микромодели применяется в основном в исследовательских целях. Более широко используется комбинированный двухуровневый метод, когда свойства кладки исследуются на ограниченном в габаритах фрагменте в виде микромодели, а затем этими свойствами наделяется кладка всей конструкции, рассматриваемая уже как макромодель. Авторами разработана специализированная программа расчета каменных конструкций КАМКОН, в которой кладка представлена в качестве макромодели. В программе реализован метод конечных элементов с учетом конструктивной нелинейности. Учитываются особенности работы каменной кладки, такие как, например, качество заполнения вертикальных швов раствором. Для проверки прочности кладки и допустимой ширины раскрытия трещин используется комплексный критерий. Верификация программы произведена на основе сравнения результатов расчетов с данными экспериментов.
    Ключевые слова: каменная кладка, плоское напряженное состояние, метод конечных элементов, алгоритм расчета, численные методы, температурно-влажностные деформации, критерии прочности кладки.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Lourenco P. B. Two approaches for the analysis of masonry structures: Micro and macro modeling [Два подхода к моделированию кладки: микро- и макромодели] // Heron. 1995. Vol. 40. Pp. 313-340.
    2. Поляков С. В. Длительное сжатие каменной кладки. М. : Госстройиздат, 1959. 183 с.
    3. Онищик Л. И. Каменные и армокаменные конструкции промышленных и гражданских зданий. М.; Л.: Госстройиздат, 1939. 149 с.
    4. Ищук М. К. Влияние различных факторов на оценку прочности кладки при сжатии (к вопросу совершенствования норм по каменным конструкциям) // Строительные материалы. 2020. № 7. С. 67-75.
    5. Кабанцев О. В. Механика пластического деформирования и разрушения каменной кладки в условиях двухосного напряженного состояния // Современные проблемы расчета железобетонных конструкций, зданий и сооружений на аварийные воздействия / под ред. А. Г. Тамразяна, Д. Г. Копаницы. М. : МГСУ, 2016. С. 154-165.
    6. Капустин С. А., Лихачев С. Ю. Моделирование процессов деформирования и разрушения материалов с периодически повторяющейся структурой. Н. Новгород : ННГАСУ, 2012. 96 с.
    7. Кашеварова, Г. Г., Труфанов Н. А. Численное моделирование деформирования и разрушения системы "здание-фундамент". Екатеринбург-Пермь : УрО РАН, 2005. 225 с.
    8. Кашеварова Г. Г. Программная реализация алгоритма учета статистического разброса механических свойств материалов // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2012. № 1. С. 133-141.
    9. Блохина Н. С. Расчет конструкций из анизотропных материалов с применением физической нелинейности // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 1. С. 3-5.
    10. Деркач В. Н. Деформационные характеристики каменной кладки в условиях плоского напряженного состояния // Строительство и реконструкция. 2012. № 2(40). С. 3-10.
    11. Зенкевич О. С. Метод конечных элементов в технике. М. : Мир, 1975. 541 с.
    12. Колесников А. П. Методы численного анализа, изложенные на языке формул и алгоритмическом языке C#. М. : Либроком, 2017. 412 с.
    13. Тухфатуллин Б. А. Численные методы расчета строительных конструкций. Томск : ТГАСУ, 2017. 100 с.
    14. Тухфатуллин Б. А. Численные методы расчета строительных конструкций. Метод конечных элементов (теория и практика). Томск : ТГАСУ, 2013. 100 с.
    15. Овчаренко В А. Расчет задач машиностроения методом конечных элементов. Краматорск : ДГМА, 2004. 125 с.
    16. Гениев Г. А., Курбатов А. С., Самедов Ф. А. Вопросы прочности и пластичности анизотропных материалов. М. : ИНТЕРБУК, 1993. 187 с.
    17. Ищук М. К. Экспериментальные исследования НДС кирпичной кладки лицевого слоя наружных стен с гибкими связями на температурно-влажностные воздействия // Вестник НИЦ "Строительство". 2018. № 3(18). С. 61-78.
    18. Ищук М. К. Исследование напряженно-деформированного состояния кладки лицевого слоя наружных стен с гибкими связями при температурно-влажностных воздействиях // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. № 1. С. 72-76.
    19. Ищук М. К., Айзятуллин Х. А., Черемных В. А. Экспериментальные исследования трехслойных каменных стен при температурных воздействиях // Вестник НИЦ "Строительство". 2020. № 24. С. 26-33.
    20. Ищук М. К., Ищук В. Л. Численные исследования прочности и деформаций наружных стен с лицевым слоем из каменной кладки с гибкими связями при температурных воздействиях // Вестник НИЦ "Строительство". 2019. № 2. С. 60-73.
    21. Копаница Д. М., Кабанцев О. В., Усеинов Э. С. Экспериментальные исследования фрагментов кирпичной кладки на действие статической и динамической нагрузки // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 4 (37). С. 157-178.
    22. Samarasinghe W., Page A.W., Hendry A.W. A finite element model for the in-plane behaviour of brickwork [Конечно-элементная модель для плоского поведения кирпичной кладки] // Proc. of the Institution of Civil Engineers. 1982. Vol. 73. Pp. 171-178.
  • Для цитирования: Ищук М. К., Ищук В. Л. Расчет каменных стен при сдвиге и растяжении // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 8. С. 31-42. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.31-42.


НАЗАД