Оцінювання напружено-деформованого стану підсиленої транспортної труби при сумісній дії температури середовища та статичних навантажень
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268904Ключові слова:
бетонна дефектна труба, температура, металева труба, переміщення, напруження, статичне навантаженняАнотація
Об’єктом досліджень є підсилена тришарова транспортна труба, що зазнає сумісної дії температури навколишнього середовища та статичного навантаження ґрунту земляного полотна дороги.
Удосконалено аналітичну модель оцінювання напружено-деформованого стану підсилених тришарових труб, при сумісній дії температури та статичних навантажень, із використанням теорії пружності.
Проведено оцінювання напружено-деформованого стану підсиленої труби із врахуванням величин сумісної дії температури і навантажень від транспортних засобів, фізико-механічних параметрів конструкційних матеріалів та геометричних параметрів труби.
У результаті розрахунку підсиленої багатошарової труби встановлено, що максимальні переміщення, які виникають на зовнішній стороні дефектної труби складають 0,64 мм, металевої труби – 0,75 мм та у бетонному розчині (дрібнозернистому бетоні) 0,69 мм.
Встановлено, що при сумісній дії температури навколишнього середовища та статичних навантажень від насипу земляного полотна максимальними є кільцеві напруження. Вони становлять 151 МПа. Високими також є осьові напруження – 141 МПа. При цьому максимальні радіальні напруження є найменшими – 37,4 МПа.
Встановлено, що на контакті конструкційних матеріалів підсиленої труби виникає невеликий перепад переміщень. Однак величина напружень є високою. Максимальна величина перепаду кільцевих напружень склала 73 МПа, при цьому перепад радіальних та осьових напружень склав до 1,0 МПа.
Встановлено, що для відновлення несучої здатності пошкоджених залізобетонних труб можна використовувати технологію ремонту, методом «гільзування». Вона передбачає у протягуванні металевої труби у середину пошкодженої із заповненням бетонним розчином прошарку, що залишається між бетонною дефектною та новою металевою трубами
Посилання
- Kovalchuk, V., Hnativ, Y., Luchko, J., Sysyn, M. (2020). Study of the temperature field and the thermo-elastic state of the multilayer soil-steel structure. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 19 (1), 65–78. doi: https://doi.org/10.7409/rabdim.020.004
- Kovalchuk, V., Sysyn, M., Hnativ, Y., Onyshchenko, A., Koval, M., Tiutkin, O., Parneta, M. (2021). Restoration of the Bearing Capacity of Damaged Transport Constructions Made of Corrugated Metal Structures. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 16 (2), 90–109. doi: https://doi.org/10.7250/bjrbe.2021-16.529
- Liu, Y., Hoult, N. A., Moore, I. D. (2020). Structural Performance of In-Service Corrugated Steel Culvert under Vehicle Loading. Journal of Bridge Engineering, 25 (3). doi: https://doi.org/10.1061/(asce)be.1943-5592.0001524
- Słowik, M. (2018). The analysis of failure in concrete and reinforced concrete beams with different reinforcement ratio. Archive of Applied Mechanics, 89 (5), 885–895. doi: https://doi.org/10.1007/s00419-018-1476-5
- Fayyad, T. M., Lees, J. M. (2017). Experimental investigation of crack propagation and crack branching in lightly reinforced concrete beams using digital image correlation. Engineering Fracture Mechanics, 182, 487–505. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2017.04.051
- Soltani, A., Harries, K. A., Shahrooz, B. M. (2013). Crack Opening Behavior of Concrete Reinforced with High Strength Reinforcing Steel. International Journal of Concrete Structures and Materials, 7 (4), 253–264. doi: https://doi.org/10.1007/s40069-013-0054-z
- Xu, T., Castel, A. (2016). Modeling the dynamic stiffness of cracked reinforced concrete beams under low-amplitude vibration loads. Journal of Sound and Vibration, 368, 135–147. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2016.01.007
- Silva, J. L. da, El Debs, M. K., Kataoka, M. N. (2018). A comparative experimental investigation of reinforced-concrete pipes under three-edge-bearing test: Spigot and Pocket and Ogee Joint pipes. Acta Scientiarum. Technology, 40 (1), 30860. doi: https://doi.org/10.4025/actascitechnol.v40i1.30860
- Kovalchuk, V., Kovalchuk, Y., Sysyn, M., Stankevych, V., Petrenko, O. (2018). Estimation of carrying capacity of metallic corrugated structures of the type Multiplate MP 150 during interaction with backfill soil. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (1 (91)), 18–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123002
- Machelski, C. (2016). Steel plate curvatures of soil-steel structures during construction and exploitation. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 15 (3), 207–220. doi: https://doi.org/10.7409/rabdim.016.013
- Gera, B., Kovalchuk, V. (2019). A study of the effects of climatic temperature changes on the corrugated structure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (99)), 26–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.168260
- Perkowski, D. M. (2014). On axisymmetric heat conduction problem for FGM layer on homogeneous substrate. International Communications in Heat and Mass Transfer, 57, 157–162. doi: https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2014.07.021
- Gera, B., Dmytruk, V. (2015). Obtaining and investigation of the conditions of heat transfer through inhomogeneous inclusion with heat sources. Mathematical Modeling and Computing, 2 (1), 33–47. doi: https://doi.org/10.23939/mmc2015.01.033
- Luchko, J., Kovalchuk, V., Kravets, I., Gajda, O., Onyshchenko, A. (2020). Determining patterns in the stresseddeformed state of the railroad track subgrade reinforced with tubular drains. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (107)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213525
- Mistewicz, M. (2019). Risk assessment of the use of corrugated metal sheets for construction of road soil-shell structures. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18 (2), 89–107. doi: https://doi.org/10.7409/rabdim.019.006
- Kovalchuk, V., Markul, R., Pentsak, A., Parneta, B., Gayda, O., Braichenko, S. (2017). Study of the stress-strain state in defective railway reinforced-concrete pipes restored with corrugated metal structures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 37–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109611
- Valovoi, O. I., Eromenko, O. Yu. (2008). Otsinky mitsnosti zalizobetonnykh balok, pidsylenykh v stysnutiy zoni efektyvnymy materialamy. Dorohy i mosty, 9. Available at: http://dorogimosti.org.ua/files/upload/Zu_6.pdf
- Sokolskaya, M. K., Kolosova, A. S., Vitkalova, I. A., Torlova, A. S., Pikalov, E. S. (2017). Binders to obtain the modern polymer composite materials. Fundamental'nye issledovaniya, 10-2, 290–295. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30459320
- Jafari, N. H., Ulloa, H. O. (2020). Literature Search on Use of Flexible Pipes in Highway Engineering for DOTD’s Needs. Louisiana State University. Available at: https://ltrc.lsu.edu/pdf/2020/FR_638.pdf
- Hromova, O. V. (2007). Porivnialnyi analiz trysharovykh zrazkiv dlia riznykh fizyko-mekhanichnykh vlastyvostei. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana, 14, 177–180. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vdnuzt_2007_14_41
- Luchko, Y. Y., Raspopov, O. S., Koval, P. M.; Luchko, Y. Y. (Ed.) (2014). Mosty, truby i tuneli. Lviv: Kameniar, 879. Available at: https://www.kamenyar.com.ua/shop/knyhy/luchko-y-y-raspopov-o-s-koval-p-m-mosty-truby-i-tuneli.html
- Kossak, O., Savula, Ya. (2010). The investigation of the deformations of the elastic bodies with thin coating using D-adaptive finite element model. Fizyko-matematychne modeliuvannia ta informatsiyni tekhnolohiyi, 12, 102–111. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22470
- Makar, I., Savula, Y., Styahar, A. (2012). Numerical analysis of a multiscale model of the elastic body with the thin cover. Fizyko-matematychne modeliuvannia ta informatsiyni tekhnolohiyi, 15, 49–55.
- Beben, D. (2017). Experimental Testing of Soil-Steel Railway Bridge Under Normal Train Loads. Experimental Vibration Analysis for Civil Structures, 805–815. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-67443-8_71
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Vitalii Kovalchuk, Roman Rybak, Yuriy Hnativ, Valentyna Tkachenko, Artur Onyshchenko, Ivan Kravets, Yuliia Hermaniuk, Mykola Babyak, Nataliya Hembara, Ihor Velhan
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
