МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІЧНОЇ ПОВЕДІНКИ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ПЛИТ ПЕРЕКРИТТЯ ПІД ІМПУЛЬСНИМ ВИБУХОВИМ НАВАНТАЖЕННЯМ

Abstract

У роботі досліджено динамічну поведінку залізобетонної плити перекриття під дією імпульсного вибухового навантаження. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення надійності та безпеки будівельних конструкцій за умов дії екстремальних навантажень, що можуть виникати внаслідок техногенних аварій або бойових уражень. У таких умовах застосування чисельних методів дозволяє відтворювати напружено-деформований стан конструкцій та прогнозувати їхню поведінку без проведення великої кількості дорогих експериментальних випробувань. Для дослідження використано результати повномасштабних експериментальних випробувань залізобетонних плит, навантажених вибухом заряду тринітротолуолу. На основі експериментальних даних відтворено геометричні параметри плити, схему армування, характеристики бетону та сталевої арматури, а також граничні умови обпирання. Чисельне моделювання виконано у програмному комплексі LIRA-FEM у постановці нестаціонарної динамічної задачі з урахуванням фізичної та геометричної нелінійності матеріалів. Для бетону застосовано нелінійну діаграму деформування, для арматури – пружно-пластичну модель з урахуванням границі текучості. Початковий напружено-деформований стан конструкції сформовано шляхом попереднього статичного розрахунку. Для визначення динамічних характеристик плити проведено модальний розрахунок, за результатами якого встановлено власні частоти та відповідні форми коливань, а також визначено параметри демпфування. Вибухове навантаження у чисельній моделі задано у вигляді рівномірно розподіленого імпульсного тиску по площі плити, що дозволяє врахувати інтегральний силовий ефект вибухової хвилі. Отримані результати чисельного моделювання порівняно з експериментальними даними. Встановлено, що максимальний прогин плити, визначений у розрахунку, становить 36,7 мм, тоді як експериментальне значення дорівнює 41 мм. Відносне відхилення не перевищує 10,49 %, що свідчить про прийнятний рівень збіжності результатів. Розроблена модель адекватно відтворює характер напружено-деформованого стану та коливальної реакції залізобетонної плити під дією імпульсного вибухового навантаження. Отримані результати можуть бути використані для подальших досліджень впливу параметрів вибуху та конструктивних характеристик на працездатність залізобетонних елементів.