Визначення математичним моделюванням ефективності підсилення сталевими обоймами цегляних колон вбудованих споруд цивільного захисту

Abstract

This study’s object is brick structures for multi-story residential construction. In such buildings it is necessary to arrange built-in protective structures for civil defense. As a result of prolonged temperature and humidity exposure, wetting and destruction of brickwork may occur. Solving this problem requires devising measures to isolate brickwork from external influences, as well as, if necessary, options for strengthening damaged structures. One of the results of this work is the identification of principal damage based on analysis of the consequences of prolonged temperature and humidity exposure to complexly loaded brick structures (walls, partitions, columns) of a public facility. This is frost-related damage up to 40% of the initial cross-section, which is mainly associated with different porosity of the brick and the influence of atmospheric precipitation. The next result of the work is proposals for increasing the bearing capacity of damaged brickwork using tie clips from rolled steel elements. A qualitative feature of the proposal is the recommendations for installing these clips, which allow them to be included in joint work with existing brick elements. This qualitative distinctive feature was confirmed by mathematical numerical modeling of the increase in the bearing capacity of reinforcement brick structures. From a scientific perspective, different initial stress-strain states of brick structures and steel elements at the time of ensuring their joint operation were taken into account. After the installation of steel clips, the maximum compressive stresses in the brickwork decreased by 28.6%. The results could be applied when installing reinforcements with steel clips for damaged compressed brick structuresОб’єктом дослідження є цегляні конструкції багатоповерхових житлових будівель. У таких будівлях по сучасним вимогам необхідно влаштовувати вбудовані захисні споруди цивільного захисту. Внаслідок тривалого температурно-вологісного впливу можливе намокання та руйнування цегляної кладки. Вирішення цієї проблеми вимагає розробки заходів із ізоляції цегляної кладки від зовнішніх впливів, а також за необхідності варіантів підсилення пошкоджених конструкцій. Одним із результатів роботи є виявлення на основі аналізу наслідків тривалих температурно-вологісних впливів на цегляні складнонавантажені конструкції (стіни, перегородки, колони) громадської будівлі основних їх пошкоджень. Ними є морозобійне руйнування до 40% початкового поперечного перерізу, що в основному пов'язано з різною пористістю цегли та впливом атмосферних опадів. Наступним результатом роботи є пропозиції щодо підвищення несучої здатності пошкодженої цегляної кладки за допомогою стяжних обойм з прокатних сталевих елементів. Якісною особливістю пропозиції є рекомендації з монтажу цих обойм, що дозволяють забезпечити включенням їх у спільну роботу з існуючими цегляними елементами. Дану якісну відмінну рису підтверджено шляхом математичного чисельного моделювання підвищення несучої здатності підсилених сталевими обоймами цегляних конструкцій. У науковому аспекті під час моделювання враховано різні початкові напружено-деформовані стани цегляних конструкцій і сталевих елементів підсилення на момент забезпечення сумісної їх роботи. Визначено, що після влаштування сталевих обойм підсилення максимальні напруження стиску у цегляній кладці зменшилися на 28,6%. Отримані результати доцільно застосовувати під час влаштування підсилень сталевими обоймами пошкоджених стиснутих цегляних конструкці