Стаття. Ісмаілова Н. П.. Накопичення ушкоджень в основних несучих конструкціях споруд, резерв працездатності Накопление повреждений в основных несущих конструкциях сооружений, резерв работоспособности

Реєстраційний номер

2119U010119, Матеріали видань та локальних репозитаріїв

Категорія

Стаття

Назва роботи

Накопичення ушкоджень в основних несучих конструкціях споруд, резерв працездатності Накопление повреждений в основных несущих конструкциях сооружений, резерв работоспособности

Автор

Ісмаілова Н. П.
Кушнарьова Г. О.
Радченко І. Г.
Рабоча Т. В.
Кучеренко Л. В.
Исмаилова Н. П.
Кушнарева Г. А.
Радченко И. Г.
Ismailova N.
Kushnareva G.
Radchenko I.
Worker T.
Kucherenko L.

Дата публікації

01-01-2019

Постачальник інформації

Вінницький національний технічний університет

Першоджерело

https://stmkvb.vntu.edu.ua/index.php/stmkvb/article/view/618

Видання

ВНТУ

Опис

В статті наведені результати експериментальних досліджень міцності та деформативності несучих конструкцій, які виготовлені із деревини при дії статичних навантажень. У більшості великих міст України існує значна кількість споруд, які мають історичну та архітектурну цінність. Щоб зберегти ці споруди на довголіття, необхідно постійно одержувати подібну інформацію про стан їх несучих конструкцій для прийняття своєчасних рішень про підсилення, заміну, капітальний ремонт тощо. В матеріалах будівельних конструкцій за період експлуатації зміни, які пов’язані з появою, розвитком та накопиченням ушкоджень структури. Ці ушкодження визивають субмікро- і мікротріщини, які є результатом зовнішніх механічних дій на конструкцію і тому перехід в граничний стан є результатом повільного накопичення пошкоджень. Розробивши методику реєстрації пошкоджень, можна одержати інструмент, який дозволяє не тільки контролювати поточний стан конструкції, а також прогнозувати зміни її несучої здатності в часі. В період експлуатації проходить зміна структури матеріалів несучих конструкцій. Розвиток цього процесу складається з декількох етапів, основними з яких є: деформування міжатомних зв’язків, зародження субмікротріщин в результаті розриву макромолекул, які утворюють стінки трахеїд. Це чиниться раптово і супроводжується слабкими звуковими сигналами, які нагадують мікровибух. Взаємодія субмікротріщин приводить до їх злиття і виникнення мікротріщин, а злиття та збільшення мікротріщин – до виникнення макротріщин (магістральної тріщини), яка приводить до руйнування матеріалу. Цей динамічний процес, в залежності від величини, характеру та часу дії навантаження, може стабілізуватися в часі або, продовжуючись, привести до руйнування конструкції. Для виявлення і реєстрації пошкоджень матеріалу не придатні механічні та електричні прилади, що застосовуються в теперішній час (індикатори, тензорезістори та інші прилади). Для цієї мети необхідно використовувати неруйнівні методи дослідження, що дозволяють вести безперервне спостереження за субмікро- та мікропроцесами, які проходять в структурі матеріалу конструкції. Такі методи оцінки залишкового ресурсу в даний час успішно застосовують тільки в авіації та на важливих енергетичних устаткуваннях (теплові, гідравлічні, атомні електростанції тощо)До теперішнього часу не існує методики обліку зміни ресурсу матеріалу в процесі експлуатації, тому що потреба для вивчення цих процесів очевидна. Назріла необхідність всебічно дослідити питання накопичення ушкоджень в дерев’яних конструкціях при дії навантаження, та зв’язані з цим процеси зміни площі поперечного перерізу та несучої здатності і використати результати дослідження при розрахунку конструкцій. Це дає можливість знизити матеріалоємність та зробить перерізи дерев’яних конструкцій більш економічними, а також дозволяє уникнути надмірних запасів міцності. Напрям удосконалення методики проектування та розрахунку дерев’яних конструкцій та визначення залишкового ресурсу основних дерев’яних конструкцій споруд ще не знайшли відображення в технічній літературі. В зв’язку з цим потребується його всебічне дослідження. Для дослідження процесів накопичення ушкоджень в матеріалі конструкції був використаний метод, який не руйнує конструкцію. Це метод акустичної емісії, яка зв’язана з розповсюдженням в матеріалі пружних хвиль викликаних динамічною локальною перебудовою його структури. Сигнали акустичної емісії з’являються при виникненні мікро- і макродефектів і супроводжують увесь процес деформування матеріалу. Це дозволяє діагностувати стан конструкції, оскільки випромінювання звукових коливань можна виявити на тій стадії, коли конструкція в цілому ще залишається працездатною. В статье приведены результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности несущих конструкций, изготовленных из дерева при действии статических нагрузок. В большинстве крупных городов Украины существует огромное количество сооружений, которые имеют историческую и архитектурную ценность. Чтобы сохранять эти сооружения веками, необходимо постоянно получать подобную информацию о состоянии их несущих конструкций для принятия своевременных решений о усилении, замене, капитальном ремонте и т. п. В материалах строительных конструкций за период эксплуатации происходят изменения, связанные с появлением, развитием и накоплением повреждений структуры. Эти повреждения вызывают субмикро- и микротрещины, которые являются результатом внешних механических воздействий на конструкцию и поэтому переход в граничное состояние является результатом медленного накопления повреждений. Разработав методику регистрации повреждений, можно получить инструмент, позволяющий не только контролировать текущее состояние конструкции, но и прогнозировать изменение ее несущей способности во времени. В период эксплуатации происходит изменение структуры материалов несущих конструкций. Развитие этого процесса состоит из нескольких этапов, основными из которых являются: деформирования межатомных связей, зарождения субмикротрещины в результате разрыва макромолекул, которые образуют стенки трахеид. Это оказывается внезапно и сопровождается слабыми звуковыми сигналами, напоминающими микровзрыв. Взаимодействие субмикротрещины приводит к их слиянию и возникновения микротрещин, а слияние и увеличение микротрещин - к возникновению макротрещин (магистральной трещины), которая приводит к разрушению материала. Этот динамичный процесс, в зависимости от величины, характера и времени действия нагрузки, может стабилизироваться во времени или, продолжаясь, привести к разрушению конструкции. Для выявления и регистрации повреждений материала не пригодны механические и электрические приборы, применяемые в настоящее время (индикаторы, тензорезисторы и другие приборы). Для этой цели необходимо использовать неразрушающие методы исследования, позволяющие вести непрерывное наблюдение за субмикро- и микропроцессов, которые проходят в структуре материала конструкции. Такие методы оценки остаточного ресурса в настоящее время успешно применяют только в авиации и на важных оборудования (тепловые, гидравлические, атомные электростанции и т.д.) До настоящего времени не существует методики учета изменения ресурса материала в процессе эксплуатации, так как потребность для изучения этих процессов очевидна. Назрела необходимость всесторонне исследовать вопрос накопления повреждений в деревянных конструкциях при воздействии нагрузки, и связанные с этим процессы изменения площади поперечного сечения и несущей способности и использовать результаты исследования при расчете конструкций. Это дает возможность снизить материалоемкость и сделает сечения деревянных конструкций более экономичными, а также позволяет избежать чрезмерных запасов прочности. Направление совершенствования методики проектирования и расчета деревянных конструкций и определения остаточного ресурса основных деревянных конструкций сооружений еще не нашли отражения в технической литературе. В связи с этим требуется его всестороннее исследование. Для исследования процессов накопления повреждений в материале конструкции был использован метод, который не разрушает конструкцию. Это метод акустической эмиссии, которая связана с распространением в материале упругих волн вызванных динамической локальной перестройкой его структуры. Сигналы акустической эмиссии появляются при возникновении микро- и макродефектов и сопровождают весь процесс деформирования материала. Это позволяет диагностировать состояние конструкции, поскольку излучение звуковых колебаний можно обнаружить на той стадии, когда конструкция в целом еще остается работоспособной.

Додано/оновлено в НРАТ

2026-09-16