Напряженно-деформированное состояние кирпичной кладки стволов дымовых труб при совместном действии нагрузок от собственного веса, ветра и воздействия температуры

Abstract

RU: Постановка проблемы. В Украине в настоящее время находится в эксплуатации свыше 3 000 кирпичных дымовых труб. Срок эксплуатации большинства труб превышает 20 лет, около 20 % дымовых труб эксплуатируются более 50 лет. Обследование технического состояния дымовых труб, оценка их несущей способности, а также разработка рекомендаций по обеспечению дальнейшей эксплуатации являются актуальной исследовательской задачей. Действующих нормативных документов, регламентирующих расчет и проектирование стволов кирпичных и железобетонных дымовых труб, в Украине нет. В справочной литературе и ведомственных строительных нормах расчетная схема ствола дымовой трубы принята в виде консольного стержня с жестким защемлением. В расчетах рекомендуется учитывать продольно-поперечный изгиб от действия ветровой нагрузки и собственного веса, а также крен фундамента. Проверка прочности кладки ствола трубы выполняется отдельно для горизонтальных и вертикальных сечений. Для горизонтальных сечений – на продольную силу и изгибающий момент (собственный вес и ветровая нагрузка), для вертикальных сечений – на температурные усилия вследствие перепада температуры по толщине стенки ствола. Данный подход не отображает в полной мере реальную работу кладки стволов дымовых труб, которая находится в сложном напряженном состоянии. Цель. Выполнить сравнительный расчет стволов кирпичных дымовых труб различных высот, проанализировать факторы, влияющие на напряженно-деформированное состояние кладки. Вывод. Предложено выполнять расчет кладки для плоского напряженного состояния на температурные воздействия в упругой стадии с учетом совместной работы кладки и стяжных колец, при этом учитывать тангенциальные и продольные температурные напряжения. Предложенный расчет позволяет определять момент образования трещин силового и температурного характера. Применение предложенного подхода требует уточнения НДС кладки стволов труб при плоском напряженном состоянии с помощью численных и экспериментальных моделей, а также выбора и обоснования критерия прочности. Напружено-деформований стан цегляної кладки стовбурів димових труб за спільної дії навантажень від власної ваги, вітру і впливу температури

UK: Постановка проблеми. В Україні наразі перебувають в експлуатації понад 3000 цегляних димових труб. Термін експлуатації більшості труб перевищує 20 років, близько 20 % димових труб експлуатуються понад 50 років. Обстеження технічного стану димових труб, оцінювання їх несної здатності, а також розроблення рекомендацій щодо забезпечення подальшої експлуатації, – актуальне дослідницьке завдання. Чинних нормативних документів, що регламентують розрахунок і проектування стовбурів цегляних і залізобетонних димових труб, в Україні немає. У довідковій літературі та відомчих будівельних нормах розрахункова схема стовбура димової труби прийнята у вигляді консольного стержня із жорстким закріпленням. У розрахунках рекомендується враховувати поздовжньо-поперечний згин від дії вітрового навантаження і власної ваги, а також крен фундаменту. Перевірка міцності кладки стовбура труби виконується окремо для горизонтальних і вертикальних перетинів. Для горизонтальних перетинів ‑ на поздовжню силу і згинальний момент (власна вага і вітрове навантаження), для вертикальних перетинів ‑ на температурні зусилля внаслідок перепаду температури по товщині стінки стовбура. Такий підхід не відображає повною мірою реальної роботи кладки стовбурів димових труб, яка перебуває в складному напруженому стані. Мета. Виконати порівняльний розрахунок стовбурів цегляних димових труб різних висот, проаналізувати чинники, що впливають на напружено-деформований стан кладки стовбурів. Висновок. Запропоновано виконувати розрахунок кладки для плоского напруженого стану на температурні впливи в пружній стадії з урахуванням спільної роботи кладки і стяжних кілець, при цьому враховувати тангенціальні і поздовжні температурні напруження. Запропонований розрахунок дозволяє визначати момент утворення тріщин силового і температурного характеру. Застосування запропонованого підходу вимагає уточнення НДС кладки стовбурів труб у плоскому напруженому стані за допомогою числових та експериментальних моделей, а також вибору й обґрунтування критерію міцності.

EN: Formulation of the problem. Nowadays there are more than 3000 masonry chimneys in Ukraine. The life of most chimneys is more then 20 years, about 20 % of the chimneys are operated for more than 50 years. Inspection of the technical condition of the chimneys, evaluation of their load-carrying capacity and design of recommendations for further work of chimneys is an actual research task. There are no actual normative documents about calculation and design of masonry and reinforced concrete chimneys in Ukraine. In reference literature and normative documents, the design scheme of the chimney trunk is adopted in the form of a cantilever beam. In the calculation it is recommended to take into account the longitudinal-transverse bending from the action of the wind load and its own weight, as well as the roll of the foundation. Strength test of the trunk is performed separately for horizontal sections and for vertical sections. For horizontal sections it is performed for longitudinal force and bending moment from its own weight and wind load, for vertical sections – for temperature forces after the temperature drop along the thickness of the barrel wall. This approach doesn't fully reflect the real work of the masonry, which is in a complicated state of stress. Purpose. To perform a comparative calculation of the various trunks of masonry chimney, analyze the factors affecting the stress-strain state of the masonry trunks. Conclusions. It is proposed carry and calculation of the masonry trunks for the temperature impact in elastic stage with regard to join work masonry and clamping rings, taking into account not only the tangential, but also the longitudinal temperature stresses and analyze the work of the masonry in the plane stress state. Proposed calculation makes it possible to determine the moment of formation of force and temperature cracks in the masonry. It is necessary to clarify the stress-strain state and criteria of the trunks strength of masonry chimney under a two-dimensional stress state with the help of numerical and experimental models.