Зимин Сергей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент инженерно-строительного института
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Sergej S. Zimin – Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Institute of Civil Engineering
29 Polytechnicheskaya Str., St. Petersburg, 195251
Орлович Роман Болеславович, доктор технических наук, профессор, научный консультант
190005, г. Санкт-Петербург, Измайловский пр., 4
Roman B. Orlovich – Dr.Sc. (Eng.), Professor, Scientific consultant of the company LLC «PI Georekonstrukciya»
4 Izmailovsky Ave., St. Petersburg, 195251
Данилов Сергей Васильевич, кандидат технических наук, заведующий кафедрой промышленного и гражданского строительства
212000, г. Могилев, пр-т Мира, 43
Sergei V. Danilov – Cand.Sci. (Eng.), Head of the Department of Industrial and Civil Construction
43 Mira Ave., Mogilev, 212000
Москалькова Юлия Георгиевна, кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства
212000, г. Могилев, пр-т Мира, 43
Yuliya G. Maskalkova – Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Industrial and Civil Construction
43 Mira Ave., Mogilev, 212000
Введение. Расчет цилиндрических каменных сводов исторических зданий, зачастую, выполняют в стержневой постановке. При этом доминирующее значение на несущую способность сводов имеет соотношение изгибающих моментов М и продольных сил N, а также наличие трещин. Последнее не позволяет вести анализ несущей способности сводов стандартными методами.
Целью исследований является отработка методики оценки несущей способности цилиндрических каменных сводов с трещинами.
Материалы и методы. Выполненные авторами экспериментальные исследования подтверждают, что появление одной и даже нескольких трещин не всегда является признаком исчерпания несущей способности сводов. Верхняя граница несущей способности определяется наличием такого количества условных шарниров (трещин), которое переводит свод в кинематический механизм. Вести анализ работы сводов с трещинами вплоть до их физического разрушения возможно с использованием так называемых интеракционных зависимостей, отражающих предельные соотношения MRd–NRd.
Результаты исследования. Интеракционные зависимости MRd–NRd определены авторами экспериментальным путем. Также в ходе проведенных экспериментов выявлены механизмы разрушения цилиндрического свода в зависимости от соотношения MRd–NRd. Так, при действии только изгибающего момента разрушение образца произошло по неперевязанному сечению каменной кладки; при действии только сжимающего усилия – в результате образования продольных трещин; при совместном действии сжимающей силы и изгибающего момента характер разрушения зависел от соотношения этих сил. Также выполнена верификация численной модели, с помощью которой возможно построение интеракционных зависимостей.
Обсуждение и заключение. Отработана методика оценки несущей способности цилиндрических каменных сводов с трещинами с использованием интеракционных зависимостей, отражающих предельные соотношения MRd–NRd. Показано, что непосредственно интеракционные зависимости возможно построить с помощью численных твердотельных моделей, предварительно «настроив» их на результаты ряда простейших испытаний кладки. Фактические значения M и N в сечениях определяются на стержневых моделях сводов. Оценка несущей способности сводов ведется путем сопоставления определенной комбинации М–N с кривой интеракционной зависимости.
Introduction. The calculation of cylindrical stone arches of historical buildings is often performed in a core setting. At the same time, the ratio of bending moments M and longitudinal forces N, as well as cracks has a major effect on the loadbearing capacity of arches. The latter does not allow the analysis of the load-bearing capacity of arches by means of the standard methods. The aim of the study is to develop a methodology for assessing the load-bearing capacity of cylindrical stone arches with cracks.
Materials and Methods. The experimental studies confirm that one or even a few cracks are not invariably a sign of exhaustion of the load-bearing capacity of arches. The upper limit of the load-bearing capacity is due to such a number of conditional hinges (cracks), which converts the arch into a kinematic mechanism. It is possible to analyze the operation of vaults with cracks up to their physical destruction by means of the so–called interaction dependencies reflecting the limiting ratios MRd–NRd.
Research Results. The interactive dependencies of MRd–NRd were identified experimentally. The experiments also revealed the mechanisms of destruction of the cylindrical vault depending on the ratio MRd–NRd. Thus, under the action of only the bending moment, the destruction of the sample occurred along an unconnected section of the masonry; under the action of only the compressive force, as a result of the formation of longitudinal cracks; under the combined action of the compressive force and the bending moment, nature of the destruction depended on the ratio of these forces. The numerical model have been verified that can be used in order to design interactive dependencies.
Discussion and Conclusion. A methodology has been developed for assessing the load-bearing capacity of cylindrical stone arches with cracks using interactive dependencies reflecting the limiting ratios MRd–NRd. It is shown that it is possible to directly design interactive dependencies with numerical solid-state models, having previously "fine-tuned" them to the results of a number of simple masonry tests. The actual values of M and N in the cross sections are identified using the rod models of the arches. The load-bearing capacity of the arches is evaluated by comparing a certain combination of M-N with the interaction dependence curve.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.