WWW.KN.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные ресурсы
 

Pages:   || 2 |

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет» ...»

-- [ Страница 1 ] --

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОГРАММНЫХ

КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ РАСЧЕТА НЕСУЩИХ СИСТЕМ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Сборник научных трудов

Международного научного семинара 19-20 сентября 2013 года Курск 2013 Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

ДЛЯ РАСЧЕТА НЕСУЩИХ СИСТЕМ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Организаторы: Российская академия архитектуры и строительных наук (РААСН);

ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ): факультет строительства и архитектуры, кафедры «Уникальные здания и сооружения», 50 лет «Промышленного и гражданского строительства»;

Национальный авиационный университет (НАУ, Украина): кафедра компьютерных технологий строительства; Группа компаний «ЛИРА-САПР», «Лира сервис», Международный семинар СОФОС (Украина); НП ООО «СКАД Софт» (Украина); ALLBAU SOFTWARE 19-20 сентября 2013 г. GMBH (Германия, Украина) Содержание Председатель редколлегии Емельянов С.Г., ректор ЮЗГУ, д.т.н., Сидоров В.Н.



проф., советник РААСН, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области К корректировке вычислительной расчетной модели сооружения науки и техники по результатам его мониторинга ………………………..…………...5 Скорук Л.Н.

Проверочный расчет висячего моста через р. Днепр на трассе

Сопредседатели редколлегии:

Киричек А.В., проректор по НР ЮЗГУ, аммиакопровода Тольятти - Одесса пролетом 720 м ……………12 д.т.н., проф.

Травуш В.И., вице-президент РААСН, акадеПятикрестовский К.П.

мик РААСН, д.т.н., проф.

Карпенко Н.И., академик РААСН, д.т.н., проф. Нелинейные деформации статически неопределимых деревянных Федоров В.С., академик РААСН, д.т.н., проф.

–  –  –

К предметному значению определения живучести железобетонISBN 978-5-7681-0861-8 ных конструктивных систем…………………………..……………...57 _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Представленные работы посвящены также новым подходам к анализу расчетных моделей сооружений, вопросам конструктивной безопасности, живучести и огнестойкости зданий и сооружений, методов реализации расчетных моделей сопротивления железобетона и другим проблемным задачам проектирования зданий и сооружений в рамках обозначенного направления. Работы представлены специалистами Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН), Московского государственного университета путей сообщения (МГУПС (МИИТ), РФ), Московского государственного строительного университета (ФГБОУ ВПО "МГСУ", РФ), ЦНИСК им. Кучеренко (г. Москва, РФ), Национального авиационного университета (г. Киев, Украина), Научноисследовательского института строительных конструкций (НИИСК, г. Киев, Украина), группы компаний «ЛИРА-САПР», «Лира сервис СОФОС» (г. Киев, Украина), НП ООО «СКАД Софт» (г. Киев, Украина), ALLBAU SOFTWARE GMBH (Германия). Тематика публикаций сборника охватывает также направления научной деятельности коллектива ученых факультета строительства и архитектуры Юго-Западного государственного университета (г. Курск, РФ).





Члены редколлегии надеются, что в современных условиях глобальных вызовов решение сложнейших задач безопасности зданий и сооружений возможно только на основе консолидации усилий отдельных ученых и научных школ России и других стран. В стенах Юго-Западного государственного университета такой опыт совместной работы реализуется при финансовой поддержке государства РФ в лице Минобрнауки в рамках Федеральной Целевой Программы «Научные и научно-педагогические кадры» на 2009 годы. Результат совместных исследований российско-украинских ученых явился основой формирования нового подхода в научно-образовательной деятельности ЮгоЗападного государственного университета, направленного на подготовку высококвалифицированных научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации инновационной России.

Желаю всем участникам международного научного семинара полезного общения, плодотворной работы, творческих успехов, здоровья и благополучия!

Ректор Юго-Западного государственного университета, Советник РААСН, д.т.н., профессор, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники С.Г. Емельянов Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений УДК 69.059.4

–  –  –

К КОРРЕКТИРОВКЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ РАСЧЁТНОЙ МОДЕЛИ

СООРУЖЕНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЕГО МОНИТОРИНГА

Представлен алгоритм корректировки вычислительной расчётной модели сооружения, предназначенный для оперативного устранения различий в проявлениях сооружения и его расчётной модели, выявленных в ходе мониторинга сооружения. Корректировка заключается в регулировке спектра собственных значений расчётной модели с использованием величин частот свободных колебаний, получаемых в ходе мониторинга сооружения. Считается, что замерами в ходе мониторинга могут быть получены некоторые значения собственных частот объекта и установлено их соответствие формам свободных колебаний.

Ключевые слова: вычислительная модель, корректировка расчетной модели, мониторинг, свободные колебания, динамические испытания, погрешность возмущения, структура матрицы жёсткости.

–  –  –

Практика мониторинга становится неотъемлемым сопровождением жизненного цикла строительных объектов, пока не всех, но прежде всего уникальных (высотных, большепролётных, имеющих высокую общественную значимость; к ним относятся, например, крупные общественные, зрелищные и спортивные сооружения), объектов повышенной опасности (например, конструкций атомных электростанций) и других ответственных сооружений [1-4]. Мониторинг строительных объектов перестаёт быть самодостаточной процедурой, от него ожидаются всё более конкретные результаты и выводы, регламентированно определяющие ход их жизненного цикла, прежде всего на стадии эксплуатации.

Среди основных требований, предъявляемых к результатам мониторинга сооружений:

- выявление реальных текущих условий работы объекта, в том числе фактических условий его взаимодействия с окружающей средой и воздействий на сооружение;

- выявление действительных значений геометрических и физических параметров объекта, степени их отклонений от проектных;

- выявление и устранение существенных различий проявлений реального объекта и проявлений его математической (вычислительной) модели, как правило, конечно-элементной расчётной схемы, принятой при расчётном обосновании на стадии его проектирования.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Последнее из упомянутых требований выполняется либо путем критического пересмотра, ревизии на стадии построения или даже замены исходной расчётной схемы, либо путём корректировки (адаптации) расчётной модели сооружения уже принятой и построенной изначально (например, при расчётном обосновании проектных решений). Первый подход (т.н. интуитивно-инженерный [5]) плохо согласуется с самой концепцией мониторинга, как процедуры постоянно осуществляемых замеров и их анализа в течение довольно продолжительного времени на этапах изысканий, строительства, эксплуатации и демонтажа сооружения. Излагаемый ниже алгоритм реализует, несомненно, более мобильный путь – второй («математически формализованный» [5]), т. е. оперативную, возможно многократную, обоснованную численную корректировку построенной ранее расчётной модели.

1. Теоретические предпосылки

Предположим, в основу расчётной схемы сооружения принята достаточно общая математическая модель механической системы – уравнение движения твёрдого тела с конечным числом степеней свободы.

Такое уравнение имеет известный матричный вид, в том числе используемый при численном расчёте инженерных объектов в перемещениях методом конечных элементов:

M u С u K u P. (1) Матрица масс M, матрица диссипативных характеристик (матрица демпфирования) С, матрица жёсткости K, а также вектор (векторы) сосредоточенных силовых воздействий и кинематических краевых условий P, а также искомый вектор (векторы) перемещений u по степеням свободы расчётной схемы вполне характеризуют построенную расчётную модель сооружения. Размерность квадратных матриц M, С и K, а также векторовP и u равна n – принятому числу степеней свободы расчётной схемы.

Рассмотрим матричную формулировку задачи динамического анализа механической системы без учёта внутренних диссипативных сил M u K u P.

(2) Будем считать, что на текущей стадии мониторинга строительного объекта измерены N частот его свободных колебаний j и выявлено их соответf ствие формам свободных колебаний Фj ( j = 1,2,…, N ).

В свою очередь, выявление соответствия замеренных собственных частот конструктивно сложных сооружений формам их свободных колебаний на практике является отдельной и достаточно содержательной задачей. Возможность установления такого соответствия определяется, прежде всего, выПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений бранной методикой проведения динамических испытаний и параметрами используемого испытательного оборудования. Однако эта информация, а именно «попарное» соответствие замеренных при мониторинге значений jf и форм свободных колебаний Фj ( j = 1,2,…, N ) для описываемого ниже алгоритма численной корректировки расчетной схемы сооружения принимается исходной.

В случае свободного движения механической системы уравнение (2) имеет вид M u K u 0.

(2а) При этом в случае моделирования движения системы в состоянии её свободных гармонических колебаний можно принять u = Фi cos(w i t). (3) Если f i – i - я частота свободных колебаний сооружения за одну секунду, измеряемая в герцах, то в (3) w i = 2pfi – соответствующая i - ая циклическая (круговая) частота свободных колебаний сооружения, т. е. количество собственных колебаний сооружения за 2 секунд. Подставив (3) в (2а), получим

- wi 2 M + K Фi = 0, i = 1,2,…,n, (4) где Фi – собственная форма колебаний расчётной схемы сооружения, соответствующая i – й собственной частоте;

n – количество степеней свободы расчётной схемы сооружения, размерность матрицы жесткости K и матрицы масс M в (2), (2а), (4).

2. Корректировка вычислительной модели

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Расчётную схему сооружения, скорректированную в процессе мониторинга, представляем матрицей вида (6):

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

3. Сохранение структуры и погрешности аппроксимации расчетной модели Корректировка расчётной модели сооружения в процессе его мониторинга фактически заключается в замене ключевой матрицы расчётной модели A (6) матрицей A (11). Она выполнена путём изменения ряда её собственных чисел, при этом сохраняет погрешность возмущения жордановой формы J diag1,2,,n матрицы A, но, безусловно, нарушает её важное свойство – ленточную (или блочно-ленточную) структуру. В свою очередь, формальное сохранение ленточной структуры (или другой первоначальной ~ структуры) матрицы A станет для неё уже существенным возмущением. Сохранение первоначальной структуры матрицы A при её замене на матрицу ~ A с сохранением погрешности за счёт выполненного возмущения изначальной последовательности собственных чисел {1, 2,, n } расчётной модели является важной и, в общем-то, неотъемлемой составляющей процедуры корректировки сложной расчётной схемы сооружения в процессе его мониторинга.

С этой целью сначала понизим чувствительность разрешающей системы уравнений M u K u P (12б) её предобусловливанием. Выбор предобусловливателя с целью понижения чувствительности матрицы жёсткости расчётной схемы сооружения является важным самостоятельным этапом исследований. В этой работе исследовалось использование в качестве предобусловливателя неполного разложения Холецкого симметричной, положительно определённой матрицы A (6). Выберем простую разреженную нижнюю треугольную матрицу h, при этом «вполне схожую» с матрицей g из разложения Холецкого матрицы A:

A g gТ. (13)

–  –  –

Предложен подход, позволяющий корректировать вычислительную расчётную модель сооружения для оперативного устранения различий в проявлениях сооружения и его расчётной модели, выявленных в ходе мониторинга сооружения. Корректировка заключается в регулировке спектра собственных значений расчётной модели с использованием величин частот свободных колебаний, получаемых в ходе мониторинга сооружения. Считается, что замерами в ходе мониторинга могут быть получены некоторые значения собственных частот объекта и установлено их соответствие формам свободных колебаний. Предложенный метод позволяет сохранить погрешность возмущения расчётной модели при её корректировке, и при этом сохранить характерную структуру матрицы жёсткости расчётной схемы сооружения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шаблинский Г.Э., Зубков Д.А. Натурные динамические исследования строительных конструкций. М.: АСВ, 2009.

2. Сравнительный анализ собственных колебаний главного корпуса Нововоронежской АЭС по результатам расчётов и экспериментальных исследований в натурных условиях / Г.Э. Шаблинский, А.С. Исайкин, Д.А. ЗубПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений ков [и др.] // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2010.

№2.

3. Дорофеев В.М., Лысов Д.А., Денисов А.С. Особенности проектирования автоматизированных стационарных систем мониторинга технического состояния несущих конструкций большепролётных спортивных сооружений Олимпиады 2014 в городе Сочи // Промышленное и гражданское строительство. 2011. №12.

4. Шульман И.З. Экспериментальные исследования динамических характеристик большепролётных мембранных покрытий // Строительная механика и строительные конструкции: сб. ст. к 80-летию А.В. Перельмутера. М.:

Изд-во СКАД СОФТ, 2013.

5. Белостоцкий А.М., Каличава Д.К. Адаптируемые конечноэлементные модели в основе динамического мониторинга несущих конструкций высотных зданий. Основы разработанной расчётноэкспериментальной методики // Intern. J. for Computational Civil Structural Engineering. 2012. Vol. 8, i.4.

6. Голуб Дж., Ван Лоун Ч.Матричные вычисления. М.: Мир, 1999.

7. Тихонов А.Н. О регуляризации некорректно поставленных задач // Докл. АН СССР. 1963. Т. 153, №1. С. 49-52.

8. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчётные модели сооружений и возможность их анализа. М.: Изд-во ДМК, 2007.

9. Friswell M.I., Mottershead J.E., Ahmadian H.Finite Element Model Updating using Experimental Test Data: Parameterization and Regularization // Transactions of the Royal Society of London, s.A, Special Issue on Experimental Modal Analysis. 2001. № 359 (1778). Р.169-186.

В.Н. Сидоров, д-р техн. наук, проф. кафедры информатики и прикладной математики Московского государственного строительного университета (e-mail: sidorov.vladimir@gmail.com) _____________________________________________________________________________

–  –  –

An algorithm for structure computer simulation model updating designed for prompt elimination differences in the manifestations of structures and manifestations of its computational model, identified during the monitoring of structure is presented. Correction is to adjust the eigenvalues spectrum of calculation model using the values of the frequency of free vibrations obtained in the course of structure monitoring. It is believed that by measurements during the monitoring some of _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений the values of natural frequencies of the object can be obtained and their appropriate forms of free oscillations can be established.

Keywords: simulation model, adjustment of the calculation model, natural frequencies, dynamic test, perturbation error, stiffness matrix structure.

V.N. Sidorov, Doctor of Engineering, Professor of Chair of informatics and applied mathematics of Moscow State Construction University (e-mail: sidorov.vladimir@gmail.com) УДК 69.059.4

–  –  –

ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВИСЯЧЕГО МОСТА ЧЕРЕЗ Р. ДНЕПР

НА ТРАССЕ АММИАКОПРОВОДА ТОЛЬЯТТИ-ОДЕССА

ПРОЛЕТОМ 720 М В статье приводятся краткие характеристики и результаты проверочного расчета с помощью проектно-вычислительного комплекса StructureCAD (SCAD) висячего моста пролетом 720 м через р. Днепр.

Ключевые слова: висячий мост, расчет моста, проверочный расчет, мост через р. Днепр.

Введение. Расчет строительных конструкций производят как на стадии проектирования здания или сооружения, так и на стадии эксплуатации (проверочные расчеты при паспортизации, увеличении действующих нагрузок и т.п.), а также при изменении конструктивной схемы.

За время эксплуатации здание или сооружение либо какая-то их конструкция получает физический износ (например, уменьшение рабочего сечения вследствие коррозии или трещин и т. п.), некоторые элементы не пригодны к нормальной эксплуатации или вообще теряют свою несущую способность.

Расчет сложных и много раз статически неопределимых конструкций сейчас невозможно себе представить без применения современных вычислительных комплексов. Покажем на примере проверочного расчета при проведении паспортизации сооружения расчет висячего моста пролетом 720 м (рис. 1), который был выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса Structure CAD (SCAD).

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Краткие сведения о мосте. С целью обеспечения надежной эксплуатации, а также сокращения сроков строительства моста схема и конструктивные решения были приняты близкими к схеме и конструкциям висячего перехода пролетом 660 м через р. Амударью на газопроводе Афганистан СССР, построенного в 1973-1974 гг (рис. 2, а). Возрастание усилий в основных несущих элементах висячего моста через р. Днепр, связанное с увеличением пролета, компенсируется увеличением диаметра несущих канатов с 69 до 71,5 мм, повышением класса сталей, применяемых в пилонах и анкернонатяжных устройствах, без изменения конструктивных решений и без увеличения расхода металла на погонный метр моста [1].

Ширина реки Днепр в створе моста составляет 630 м, глубина воды в сорока метрах от уреза достигает 20 м, в средней части моста 31 м. Исходя из необходимости организации монтажных площадок на берегу, пилоны были отнесены на 45 м от уреза воды. Расчетный пролет моста между осями пилонов равен 720 м. На время строительства данный висячий мост являлся крупнейшим в мире для перехода трубопровода диаметром более 160 мм (табл. 1).

а) б) Рис. 2. Общий вид висячих переходов: а - висячий мост газопровода через р. Амударья (пролет 660 м), сдан в 1974 г.; б - висячий мост аммиакопровода через р. Днепр (пролет 720 м), сдан в 1978 г.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Назначение моста: пропуск одной нитки аммиакопровода из трубы 355,6х12,7 мм в защитном кожухе из трубы 530х8 мм, а также четырех ниток других коммуникаций (кабелей связи и освещения) из труб 76х4,5 мм. Кроме того, было предусмотрено устройство служебных проходов шириной не менее 700 мм с каждой стороны аммиакопровода, а также электроосвещения и светового ограждения моста (рис. 3).

Рис. 3. Общий вид и поперечное сечение низовой фермы (балки жесткости) висячего моста Висячая решетчатая ферма пролетом 720 м имеет 24 панели по 30 м.

Стрелка провеса кабеля 70 м (около 1/10 пролета). Высота решетчатой фермы в середине пролета 8,1 м (1/89 пролета), у пилонов 81,1 м. Расстояние между висячими фермами (двумя плоскостями вертикальной несущей конструкции) 2,8 м.

Первый канатный раскос имеет нисходящее направление от вершины пилона к первому узлу подвешивания балки жесткости, выполняющей одновременно функцию нижнего пояса висячей решетчатой фермы. Это уменьшает прогибы в крайних панелях моста и благоприятно сказывается на работе берегового примыкания трубы аммиакопровода.

Балка жесткости имеет на обоих концах моста продольно подвижное опирание. Продольные усилия от трубы, действующие на балку жесткости, передаются на анкерные опоры через раскосы и несущие кабели решетчатой фермы, а также с помощью поясов ветровой системы, закрепленных к балке жесткости в среднем узле.

Вертикальный профиль балки жесткости принят по плавной кривой со стрелкой в середине пролета 3,0 м (1/240 пролета). Расположение балки жесткости и ветровой системы обеспечивает высоту подмостового габарита не менее 13,5 м по всей длине моста. Стрелка параболических ветровых поясов в горизонтальной плоскости 70 м.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Основные конструктивные элементы аммиакопровода:

1) две висячие вертикальные фермы, состоящие из несущих кабелей, наклонных подвесок и решетчатой балки жесткости;

2) два пилона;

3) двухпоясная горизонтальная предварительно напряженная ветровая ферма;

4) опоры пилонов, кабелей, береговых оттяжек, поясов ветровой фермы.

Расчетная схема (рис. 4) представлена набором конечных элементов (стержневых и пластинчатых), соединенных между собой в узлах и отражающих топологически и физически конструктивную схему висячего моста.

Рис. 4. Общий вид расчетной схемы висячего моста в программе SCAD В расчетной схеме принято, что несущие конструкции сооружения опираются на абсолютно жесткое (недеформируемое) тело.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Проверочный расчет висячего моста выполнен с учетом нагрузок, действующих на конструкции на момент последнего обследования моста, которое было выполнено в 2011 году. Все сечения элементов были приняты согласно предоставленной проектной документации. Для упрощения задания данных некоторые сечения моста задавались в схеме эквивалентными или приведенными сечениями. Расчет выполнялся в геометрически нелинейной постановке. Хотя висячий мост сооружен не в сейсмически опасном районе, ввиду высокого уровня ответственности сооружения и возможных последствий вследствие аварии, при проверочном расчете учитывалось возможное сейсмическое воздействие интенсивностью 7 баллов.

Величина ветровой и сейсмической нагрузок, а также проверка прочности металлопроката принималась согласно действующим на момент проведения данного проверочного расчета нормативных документов по нагрузке и расчету, которые отличаются от тех, которые действовали во время строительства и ввода сооружения в эксплуатацию.

Для проверочного расчета в программе SCAD были сформованы следующие статические и нелинейные загружения (табл. 2 и 3).

Таблица 2 Статические загружения в расчетной схеме

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Результаты расчета. Путем последовательных расчетов было найдено необходимое напряжение в канатах несущего кабеля висячих ферм, достаточное для восприятия определенных нагрузок и соблюдения других нормативных требований, которое соответствует 603 т.

Перемещения моста под нагрузкой. Поскольку начальная величина строительного подъема моста и его деформирование под нагрузкой от собственного веса были неизвестны, то во внимание принималось только перемещение, которое составляло разницу от деформированной схемы под собственным весом к перемещению от веса трубопровода.

Максимальное вертикальное перемещение моста от действия веса трубопровода составляет 609,98 мм. Согласно представленным проектным данным расчетные вертикальные перемещения моста в середине пролета составляют 446 мм.

Перемещения от действия веса трубопровода в соответствующих нелинейных загружениях приведены в таблице 4.

Таблица 4

–  –  –

Периоды и формы колебаний моста приведены соответственно в таблице 5 и на рисунках 5 - 7.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Проверка общей устойчивости. Согласно нормам коэффициент надежности общей устойчивости не должен быть меньше 1,3. Проверка этого факта была выполнена для всех вариантов загружения (табл. 6).

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Проверка сечений металлопроката. После проведенного расчета была также проведена проверка принятых металлических сечений на восприятие действующих усилий в соответствии с действующими нормами по расчетным сочетаниями усилий (РСУ).

Результаты проверки сечений металлопроката на соответствие требованиям СНиП II-23-81* [2] при соответствующих марках стали приводятся в виде коэффициентов использования для каждой группы унификации (min и max). За коэффициент использования принято отношение действующего усилия к несущей способности элемента, т.е. коэффициент 0,8 говорит о запасе прочности в 20%, а коэффициент 1,2 - о перегрузке на 20%.

Оценка аэродинамической устойчивости. Вследствие отсутствия отечественных нормативных документов по этому вопросу оценку аэродинамической устойчивости выполняли по методике Еврокода, а именно EN 1991-1-1:2000 «Нагрузка на сооружения. Часть 1-4: Основные нагрузки. Ветровые нагрузки».

Вихревое возбуждение возникает, если вихри возникают поочередно на противоположных сторонах конструкции. В результате этого возникает нагрузка, перпендикулярная к направлению действия ветра. Колебания конструкции могут возникнуть, если частота вихревых возбуждений совпадает с собственной частотой конструкции.

Но сквозная конструкция фермы жесткости не способствует возникновению указанного эффекта, поскольку срывы вихрей происходят несинхронно, поэтому вихревое возбуждение никогда не наблюдалось на сквозных конструкциях.

Резонансное вихревое возбуждение. Согласно п/п. E.1.5.2.7 документа EN 1991-1-1:2000 следует проверить возможность резонансного вихревого возбуждения, возникающего в случае, когда круговые цилиндры, расположены в ряд или сгруппированы. Если рассматривать пояса фермы жесткости, изготовленные из труб диаметром 219 мм, расположенные на расстоянии 2,8 м друг от друга, то мы имеем случай, который указан на рисунке 8, взятый с Еврокода.

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

1. Проверочный расчет показал, что перемещение ствола балки жесткости при принятых напряжениях в растяжках от действия веса трубопровода составляет 608,97 мм. Общая и местная устойчивость моста является обеспеченной, коэффициент запаса устойчивости 1,3.

2. Результаты расчета показали, что определяющим для НДС конструкции аммиакопровода является ветровое загружение с учетом пульсационной составляющей ветра.

3. Проверка прочности основных несущих конструкций балки жесткости и береговых пилонов показала, в целом, об имеющемся у них запасе (около 15-20%) несущей способности. Только в некоторых элементах, которые находятся вблизи крепления оттяжек, есть перегрузка на 12-20%. Эти перегрузки могут иметь место во время сейсмического воздействия, а также связанные с увеличением расчетной нагрузки [2-4]. Рекомендуется в перегруженных элементах точно определить прочность стали, взяв соответствующие пробы, и принять решение о необходимости усиления этих элементов.

4. Все вышесказанное позволяет утверждать, что измеренные усилия в элементах моста, на основе которых был воссоздан НДС висячего моста, не являются критичными для несущих элементов металлопроката, для которых были выполнены проверки несущей способности согласно СНиП II-23-81*.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. КМ 43576. Аммиакопровод Тольятти-Горловка-Григорьевский лиман. Висячий мост через р. Днепр. Металлическое пролетное строение, анкерно-натяжные устройства, пилоны и узлы канатной системы. Рабочие чертежи ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ. М., 1977.

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996. 96 с.

3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Минстрой России. М.:

ГП ЦПП, 1996. 44 с.

4. Металлические конструкции: в 3 т. Т. 3: Стальне сооружения, конструкции из алюминиевых сплавов. Реконструкция, обследование, усиление и испытание конструкцій зданий и сооружений. (Справ очник проектировщика) / под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П.Мельникова) М.: Изд-во АСВ, 1999. 528 с.

Л.Н. Скорук, канд. техн. наук, доц. Киевского национального строительного университета строительства и архитектуры (КНУСА), с.н.с. НП ООО «СКАД Софт» (Украина) _____________________________________________________________________________

–  –  –

TEST CALCULATION OF A SUSPENSION BRIDGE THROUGH THE

DNEPR RIVER ON THE ROUTE OF AMMONIAHOLD TOLYATTIODESSA FLIGHT OF 720 M

Short characteristics and results of test calculation are provided in article by means of the StructureCAD (SCAD) design computer system of a suspension bridge by flight of 720 m through the Dnepr River.

Keywords: suspension bridge, bridge calculation, test calculation, the bridge through the Dnepr River.

L.N. Skoruk, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Kiev National Construction University of Construction and Architecture (KNUSA) (Ukraine) _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений УДК 539.3:624.011

–  –  –

НЕЛИНЕЙНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫХ

ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рассматриваются статически неопределимые деревянные конструкции при несимметричных нагрузках. Используются свойства древесины (ползучесть, приспособляемость, живучесть) и конструкций из неё для восприятия длительных нагрузок, в том числе запроектных. Перераспределение усилий позволяет получить экономию материалов и обеспечить безопасность сооружений. Приводятся алгоритм расчета и построение расчетных моделей применительно к пространственным конструкциям в виде ребристых оболочек. Используется метод интегрального модуля деформаций.

Ключевые слова: деревянные конструкции, несимметричные нагрузки, запроектные нагрузки, безопасность сооружения, ребристые оболочки.

Введение Современные технологии изготовления клееных деревянных конструкций и соединительных элементов в них обеспечивают массовое распространение большепролётных архитектурно выразительных и легких покрытий спортивных, торговых и общественных зданий 1. Становится актуальной разработка методов расчета, обеспечивающих экономичность, возможность использования нелинейного деформирования материалов для обеспечения живучести и безопасности сооружений при различных нагрузках, в том числе запроектных.

1. Экспериментальные конструкции для изучения особенностей деформирования с учетом перераспределения усилий Исследования НДС при кратковременных и длительных нагрузках проводили на моделях и натурных образцах пространственных конструкций (оболочек), соответствующих современному уровню технического прогресса по технологии изготовления и монтажа. Использованы предложения проф.

Я.Ф.Хлебного, согласно которым оболочка устраивается из ортогональной системы клееных ребер (каркас). Верхние грани ребер располагаются в одной исходной поверхности оболочки, а ячейки каркаса заполняются ограждающими элементами, которые включаются в совместную работу с ребрами. Были исследованы основные типы оболочек: шатровые, цилиндрические, многогранные оболочки двоякой кривизны. При работе таких конструкций наиболее четко проявляется совместная работа элементов, обеспечиваемая раПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений ботой заполнения ячеек на сдвиг. Для выявления этих особенностей использовали одностороннюю нагрузку. Эксперименты показали большие резервы силового сопротивления по сравнению с плоскостными конструкциями. Эти резервы подробно изучали при длительном действии нагрузок. Одновременно выполняли теоретические исследования, обобщающие полученные результаты.

2. Результаты теоретических исследований 2 Методом интегральных оценок осуществляется требуемая линеаризация задачи, временная фиксация неравновесных признаков деформирования.

Принимаются гипотеза о малости деформаций и гипотеза плоских сечений.

Обосновывается гипотеза об аддитивности причин и следствий деформирования.

С помощью метода интегрального модуля деформаций В.М.Бондаренко в сочетании с методом итераций уточняется напряженное состояние с учетом всех видов перераспределения усилий и напряжений в сечениях элементов конструктивных систем. Более нагруженные компоненты сечений разгружаются, а менее нагруженные – догружаются. Это выражается трансформациями эпюр усилий и напряжений и представляет собой одно из проявлений адаптационной приспособляемости конструкций.

В статически неопределимых конструкциях, у которых распределение усилий обусловлено характером изменения жесткости, помимо процесса внутренних итераций, требуемого для уточнения жесткостей, необходим сочетающийся с ним процесс внешних итераций, уточняющий по данным жесткостям закон распределения усилий. На каждом этапе приближения правомерно использование аппарата линейной строительной механики. При этом потери энергии учитываются в уравнениях баланса работ автоматически снижением расчетных модулей деформации.

В качестве аппроксимирующей функции, описывающей диаграмму нелинейного деформирования древесины, принята параболическая зависимость Ф.И.Герстнера. Сложность процесса деформирования древесины во времени учитывается методом А.Р. Ржаницына, предусматривающим разбиение процесса деформирования на три стадии. Решение уравнений, соответствующих каждой стадии, используются для составления уравнений механического состояния для них. Длительный (временной) модуль деформации представляется с использованием методики С.Е. Фрайфельда для линейной постановки задачи.

На основании изложенных предпосылок и приёмов составляются выражения для интегрального модуля деформаций, используемые затем непосредственно при расчете оболочки в процессе итераций.

Выводы Результаты многочисленных расчетов сопоставлены с экспериментальными данными и получены картины перераспределения усилий и напряжений на любом этапе нагружения или выдержки во времени.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений ___________________

1. Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Преображенская И.П. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве. М., 2013. 300 с.

2. Пятикрестовский К.П. Силовое сопротивление пространственных деревянных конструкций при кратковременных и длительных нагрузках: автореф. дис. докт. техн. наук. М., 2011. 44 с.

К.П. Пятикрестовский, ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко – ОАО «НИЦ «Строительство»

____________________________________________________________________________

–  –  –

Statically indefinable wooden designs are considered at asymmetrical loadings. Properties of wood and designs from it – creep, adaptability, survivability for perception of long loadings, including beyond design basis are used. Redistribution of efforts allows to receive economy of materials and to ensure safety of constructions. The algorithm of calculation and creation of settlement models in relation to spatial designs in the form of ridge covers are given. The method of the integrated module of deformations is used.

Keywords: wooden designs, asymmetrical loadings, beyond design basis loadings, safety of a construction, ridge covers.

K.P. Pyaticrestovsky, Central Scientific and Research Institute for Building Structures named after V.A.Kucherenko – JSC “NITS «Stroitelstvo»

УДК 69.04

–  –  –

К НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН,

РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ТЕРМОСИЛОВЫХ ЗАГРУЖЕНИЙ

ПРИ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ ЖИВУЧЕСТИ ЗДАНИЙ

В статье рассматривается специфика расчетов внецентренно сжатых железобетонных колонн при динамических нагрузках и огневых воздействиях.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Ключевые слова: огнестойкость, прогрессирующее разрушение, железобетонные колонны, живучесть, динамические нагрузки.

Железобетонные конструкции при оценке живучести зданий помимо жесткости и трещиностойкости должны быть проверены также на требуемые пределы огнестойкости. Вместе с тем в таких расчетах не принимаются во внимание аварийные ударные воздействия, являющиеся следствием обрушения конструкций при пожаре или взрыве.

Использование концепции динамического расчета конструкций при огневых воздействиях дает возможность уточнить оценку стойкости зданий к прогрессирующему разрушению.

В связи с этим в статье показана специфика расчетов внецентренно сжатых колонн, при динамических нагрузках и огневых воздействиях.

Для решения этой задачи покажем последовательность расчетов несущей способности железобетонных колонн при разных расчетных схемах:

- при продольном сжатии:

N Rb A Rs As,tot ; (1)

- при внецентренном сжатии:

Ne Rbbx h0 0,5x Rsc As h0 a.

(2) Условная критическая сила определяется по формуле

–  –  –

В расчетах по методике [1] нужно учесть то обстоятельство, что при высоких температурах будет варьироваться именно жесткость элемента.

Поведение бетона при динамическом воздействии может быть различным. Многократные эксперименты показали, что динамическая прочность внецентренно сжатых железобетонных элементов выше, чем их прочность при статическом нагружении [2]. Это повышение во многом зависит от физико-механических свойств арматурной стали, от содержания ее в сжатой зоне железобетонных элементов и от эксцентриситета приложенной нагрузки (в случае малых эксцентриситетов превышение прочности обусловлено способностью бетона и арматуры сжатой зоны к динамическому упрочнению при сжатии, а больших эксцентриситетов - главным образом, способностью к _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений динамическому упрочнению растянутой арматуры). Наибольшее превышение отмечается в тех железобетонных элементах, где наибольший процент армирования. Это объясняется повышенной долей участия арматуры в динамическом деформировании внецентренно сжатых элементов.

Исследований железобетонных внецентренно сжатых элементов при продольной динамической нагрузке очень мало. При расчетах внецентренно сжатых элементов при динамических нагрузках расчеты должны осуществляться не только в упругой, но и в пластических стадиях. При расчете конкретных элементов нужно получить решение задачи с учетом деформированной схемы конструкции. Это обстоятельство, вместе с учетом пластической работы элементов, позволяет выявить действительную работу конструкции и тем самым вскрыть резерв их динамического деформирования, поскольку немалая доля подводимой внешней энергии затрачивается на работу изгиба элемента и пластических деформаций, прежде чем конструкция разрушится.

Однако весь этот эффект может компенсироваться резким понижением динамической прочности бетона и арматуры при огневых воздействиях.

Рассмотрим расчет железобетонной колонны для приведенных случаев. Исходные данные: сечение 40x40 см; расчетная длина колонны Lo = 3,0 м;

класс бетона В40; средняя плотность в сухом состоянии (гранитный щебень) ос = 2330 кг/м3; весовая влажность w = 2,5%; арматура 425 A400, толщина защитного слоя ao = 40 мм; нормативная нагрузка N = 3000 кН.

Здесь разрушение начинается с достижения предела текучести в растянутой арматуре и завершается раздроблением бетона сжатой зоны при развитии пластических деформаций в растянутой арматуре.

Задаваясь интервалами времени 1,…,, можно определить несущую способность железобетонных колонн при обогреве с четырех сторон:

Np,t, = tem (Rbt Aя + Rscu As.tots.t. ). (5)

При этом для каждого интервала находят bя и hя, для тех же интервалов времени определяется температура стержней и коэффициент st. Затем строится график снижения несущей способности колонны в условиях пожара.

Расчет несущей способности внецентренно сжатой колонны при огневом воздействии производится по [3]:

–  –  –

Нагревание бетона свыше 100C обычно приводит к появлению в его структуре дефектов и снижению прочности. Особенно, как это показано в [4], может понизиться динамическая прочность бетона д (рис.1).

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Рис. 2. Изменение несущей способности железобетонной колонны, работающей в условиях термосиловых загружений _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Именно жесткость элемента обеспечивает связь между расчетами в нормальных условиях и при огневых воздействиях.

Обобщая данные, которые получены из расчетов несущей способности колонны для рассмотренных четырех случаев, построен график (рис.2).

Выводы Огнестойкость колонны при динамических нагрузках снизилась со 100 мин до 58 мин (42%), что может привести к ненормированному преждевременному разрушению.

Необходимо в расчетах на живучесть проверить возможность прогрессирующего обрушения зданий на возникающие при этом динамические нагрузки с учетом резкого понижения огнестойкости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: Минрегион России, 2003. 114 с.

2. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. М.: Стройиздат, 1970. 270 с.

3. МДС 21-2.2000. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. Второе издание. М.:

ГУП НИИЖБ, 2000. 92 с.

4. Тамразян А.Г., Мехрализадех Б.А. Особенности проявления огневых воздействий при расчете конструкций на прогрессирующее разрушение зданий с переходными этажами // Пожаровзрывобезопасность. 2012. №12.

С. 41-44.

5. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия:

справочник проектировщика / под ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича. М.:

Стройиздат, 1981. 215 с.

А.Г. Тамразян, д-р техн. наук, действительный член РИА, проф., Московский государственный строительный университет Л.А. Аветисян, аспирант кафедры железобетонных и каменных конструкций Московскогогосударственного строительного университета _____________________________________________________________________________

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

TO BEARING ABILITY OF THE FERROCONCRETE COLUMNS

WORKING IN THE CONDITIONS OF THERMOPOWER ZAGRUZHENY

AT THE COMPARATIVE ASSESSMENT OF SURVIVABILITY

OF BUILDINGS

In article specifics of calculations is considered is non-central the squeezed ferroconcrete columns, at dynamic loadings and fire influences.

Keywords: flame-resistance, progressing destruction, ferroconcrete columns, survivability, dynamic loadings.

A.G. Tamrazyan, Doctor of Technical Sciences, Professor, full member of RIA, Moscow State Construction University L.A. Avetisyan, Postgraduate Student of Chair of Ferroconcrete and stone designs, Moscow State Construction University" УДК 69.04

–  –  –

ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА ФАКТИЧЕСКОЙ ОГНЕСТОЙКОСТИ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В работе приведен обзор существующих методов расчета огнестойкости, проанализированы и выявлены необходимость использования современных нелинейных расчетных методов, учета пространственной работы конструкций, а также ограничений продольных деформаций.

Ключевые слова: живучесть зданий и сооружений, огневые воздействия, огнестойкость, ограничение деформаций.

В настоящее время интенсивность развития современных городов, рост темпов и объёмов строительства, а также непрерывно возрастающая сложность возводимых сооружений, степень их ответственности, определяемая этажностью здания, массовым скоплением людей, стоимостью технологического оборудования, увеличение нагрузок и пролётов предполагает значиПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений тельное внимание уделять вопросам обеспечения конструктивной и экологической безопасности зданий и сооружений при различных проектных и запроектных воздействиях. В связи с этим ещё на стадии разработки проектных решений необходимо предусматривать проведение комплексной диагностики возможных аварийных ситуаций, прежде всего пожаров. Из-за возрастания общего количества пожаров и величины ущерба от них появилась необходимость совершенствования методов расчёта огнестойкости несущих конструкций.

Вместе с тем определение фактического предела огнестойкости является нетривиальной задачей. Наиболее достоверным способом решения данной задачи, несомненно, является огневое испытание натурных моделей конструкций в условиях стандартного пожара. Однако данный вид испытания является достаточно дорогим, а для широкого спектра конструкций вообще невозможным из-за ограниченных размеров имеющихся огневых камер.

Выходом из сложившейся ситуации может служить только определение пределов огнестойкости расчетными методами, опираясь на предыдущие испытания отдельных элементов конструкций [1, 2]. Основным препятствием для выполнения расчетов огнестойкости является практически полное отсутствие необходимой нормативной базы. В настоящее время в отечественной практике для определения пределов огнестойкости железобетонных конструкций используются в основном три нормативных документа: Пособие по определению пределов огнестойкости [3], МДС-2001 [4] и СТО-2006 [5]. Из них наибольшее применение приобрели документы [3] и [4]. Причиной этому послужила значительная сложность расчетных методик для определения пределов огнестойкости, приведенных в [5]. Вместе с тем необходимо четко представлять, что определение предела огнестойкости не может быть простой задачей и, соответственно, не может сводиться к простому нормированию минимального размера элемента и величины защитного слоя бетона.

Метод определения фактического предела огнестойкости только по величине защитного слоя бетона, предусмотренный в [3], следует считать анахронизмом, поэтому в настоящее время предпринимаются попытки внедрить новые методы расчета, предусмотренные в [4] и [5]. Нормативный документ [4] следует считать переходным, так как данный документ содержит как «старые», так и «новые» методы расчета. В нормативном документе [5] содержатся только расчетные методы определения огнестойкости, таким образом, переход в отечественной нормативной документации к расчетным методам определения огнестойкости с 2006 года можно считать завершенным (документы [3] и [4] отменены), однако в практической деятельности инженерами по-прежнему применяются все вышеперечисленные документы. Необходимо также отметить, что в европейских странах достаточно давно действует Eurocode2, в котором содержатся расчетные методы определения пределов огнестойкости, в том числе не имеющие аналогов в российской нормаПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений тивной литературе (например, определение огнестойкости с учетом действительной пожарной нагрузки в помещении).

Традиционные методы расчётной оценки огнестойкости железобетонных конструкций [1, 2, 4, 6] основаны на анализе предельной стадии работы опасного сечения в процессе нагрева и сравнении его несущей способности с усилиями от внешней нагрузки. Эти методы могут сравнительно эффективно применяться при решении лишь ограниченного диапазона задач, поскольку механизм разрушения сечения, необходимый для определения его несущей способности, не всегда бывает известен заранее, а внутренние усилия в геометрически нелинейно деформируемых или статически неопределимых конструкциях зависят от фактических значений их жесткостных характеристик и перемещений при нагреве.

Для преодоления отмеченных недостатков необходимо развитие методов расчёта огнестойкости, основанных на численном моделировании фактического напряжённо-деформированного состояния конструкций при нагреве и позволяющих осуществлять оценку огнестойкости по деформационным критериям, а при необходимости определять внутренние усилия в конструкциях по фактическим значениям их жесткостных характеристик и перемещений при нагреве [7].

Для получения достоверных результатов численное моделирование основано на использовании нелинейных диаграмм деформирования бетона и арматуры при нагреве. Анализ диаграмм, представленных в нормативной и научной литературе [4, 8], показывает, что они получены в основном по результатам испытаний образцов при нагружении после нагрева до заданных температур, однако в действительности при пожаре несущие железобетонные конструкции подвергаются нестационарному нагреву в нагруженном состоянии.

В работах [7, 9] предложены уравнения связи напряжений и деформаций бетона и арматуры, учитывающие условия нагрева в нагруженном состоянии, в связи с чем предельные деформации при нагреве под нагрузкой почти в два раза превышают деформации, полученные при нагреве с последующим нагружением, и достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Кроме того, принятая экспоненциальная форма записи позволяет обеспечить единую структуру соотношений термомеханической модели, отвечает требованиям непрерывности и дифференцируемости, связана с использованием минимального количества нормируемых параметров, получаемых из стандартных испытаний, благодаря чему не создаёт трудностей при трансформации диаграмм, позволяет использовать в нелинейном расчёте непосредственно коэффициенты изменения секущего модуля, которые удобным образом вписываются в компоненты матрицы жесткости элемента, а также даёт возможность переходить в расчёте от секущих к касательным модулям.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Предлагаемые методики описания диаграмм термомеханического состояния адаптированы к использованию как в расчёте по предельным усилиям, так и в численных расчётах на основе деформационной модели, в том числе с использованием современных автоматизированных расчётных комплексов (например, ПК ЛИРА, ANSYS и т.д.). Также необходимо отметить, что точность решения зависит от размеров конечно-элементной сетки, учитывая геометрию сечения и распределение температурного поля.

Еще одной сложностью оценки фактической огнестойкости конструктивной системы зданий и сооружений является перераспределение НДС по всем элементам конструкции при высокотемпературном воздействии. Расчет производится шаговым методом с учетом изменения температурного поля по времени и соответственно жесткостных характеристик сечений. Учет фактора совместной работы конструкций при пожаре – один из путей возможного повышения живучести железобетонных элементов. В качестве первого этапа рекомендуется выяснить температурные распорные усилия, возникающие при пожаре[9, 10].

Из исследований [10, 11] видно, что при пожаре меняется не только НДС железобетонных элементов конструкций, на которые этот пожар действует, но и НДС смежных элементов начинает меняться. Так же понятно, что для определения фактической огнестойкости необходимо использовать нелинейные методы расчета, в частности нелинейную деформационную модель не только при оценке прочности сечений железобетонных элементов конструкций, но и при статическом расчете сооружения в целом[9].

Исследования, посвященные решению вышеуказанных задач, ведутся на кафедре «Строительные конструкции, здания и сооружения» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ENV 1992-1. Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1-2: General rules – Structural fire design. Brussels: CEN 1992.

2. Милованов А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. М.: Стройиздат, 1998. 304 с.

3. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня и групп возгораемости материалов в части железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1985.

4. МДС 21.2-2000. Методические рекомендации по расчёту огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. Второе издание. М.:

ГУП НИИЖБ, 2000. 92 с.

5. СТО 36554501-006-2006. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. М., 2006.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

6. Яковлев А.И. Расчёт огнестойкости строительных конструкций. М.:

Стройиздат, 1988. 143 с.

7. Фёдоров В.С., Левитский В.Е. Численные исследования огнестойкости железобетонных плит и колонн на основе деформационной модели // Вестн. отд-ния строительных наук РААСН. Владивосток, 2006. С. 243-254.

8. Фомин С.Л. Основные положения оценки огнестойкости железобетонных зданий // Юбилейные научные чтения по проблемам теории железобетона (наука, технология, производство), посвящённые 80-летию Бондаренко В.М. М.: МИКХиС, 2005. С. 90-99.

9. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций / В.С. Федоров, В.Е. Левитский, И.С. Молчадский [и др.]. М.: АСВ, 2009. 408 с.

10. Клюева Н.В., Тамразян А.Г. К влиянию ограниченных температурных деформаций железобетонных изгибаемых элементов на живучесть зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2012.

№ 12. С. 49-51.

11. Фомин С. Л., Наджафи Рухоллах. Учет пространственной работы фрагмента каркасного монолитного здания при пожаре // Науковий вісник будівництва. Вип. 54. Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2009. С. 122-130.

В.С. Федоров, д-р техн. наук, проф., завкафедрой «Строительные конструкции, здания и сооружения» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) В.Е. Левитский, канд. техн. наук, доц. кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) И.А. Соловьев, аспирант кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) (е-mail: ilya20sol@gmail.com) ____________________________________________________________________________

–  –  –

This article gives an overview of the existing design methods for fireresistance. Analyzed and discovered necessity of using up to date non-linear deПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений sign methods, considering spatial operation of structures, and longitudinal deformation limits.

Key words: endurance, fire exposure, fire-resistance, deformation limitation.

V.S. Fedorov, Doctor of Engineering, Professor, Department chair "Construction designs, buildings and constructions" of Moscow State University of Means of communication (MIIT) V.E. Levitsky, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of chair "Construction designs, buildings and constructions" of Moscow State University of Means of communication (MIIT) I.A. Solovyov, Postraduate Student of chair "Construction designs, buildings and constructions" of Moscow State University of Means of communication (MIIT) (e-mail: ilya20sol@gmail.com) УДК 624.012.045

–  –  –

КОМПЬЮТЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА ФИЗИЧЕСКИХ

МОДЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА1

Предложены аналитические зависимости для расчета железобетонных конструкций в виде физических моделей сопротивления, позволяющие оценивать их прочность, жесткость и трещиностойкость с учетом физической и геометрической нелинейности, многоуровневых процессов трещинообразования при несовместных деформациях бетона и арматуры и нарушении сплошности материала и алгоритм компьютерной реализации таких моделей.

Ключевые слова: железобетонные конструкции, физические модели сопротивления, механика разрушения, механика железобетона Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента РФ МД-6533-2013.8.

–  –  –

Построение предлагаемого расчетного аппарата выполнено на основе создания физических моделей сопротивления. Под физической моделью сопротивления (ФМС), как и в [1], понимается некоторый идеализированный объект, отражающий физическо - механическое существо явлений, происходящих при сопротивлении железобетонной конструкции силовым и деформационным воздействиям. В качестве альтернативного может использоваться понятие «расчетная схема плюс исходные предпосылки и определяющие уравнения». Четкое структурирование расчетных предпосылок в физической модели сопротивления позволяет более гибко использовать достижения в области смежных дисциплин механики твердого деформируемого тела (в том, числе активно развивающейся в последние годы механики разрушения) на основе их синтеза. Термин ФМС в какой-то мере определяет цель и задачи исследования, которые и заключаются в экспериментально-теоретической разработке расчетного аппарата железобетона, наиболее полно отражающего его действительное напряженно-деформированное состояние при несовместных деформациях бетона и арматуры и нарушение сплошности бетона.

Анализ стержневой системы, с учетом отмеченного, показывает, что для ее расчета можно выделить три физические модели сопротивления (рис.

1): ФМС 1, описывающую напряженно-деформированное состояние элементов железобетонных конструкций, в которых образовываются только нормальные трещины; ФМС2 – то же, при наличии наклонных трещин и ФМСЗ, отражающую особенности сопротивления и необходимость учета податливости узлов сопряжения.

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Такая иерархия членения системы на физические модели сопротивления введена на основе накопленного опыта исследований железобетонных конструкций. Традиционно, как правило, отдельно исследовались элементы в зоне нормальных трещин, в зоне наклонных трещин и узлы сопряжения элементов. При расчете стержневых систем наиболее естественно геометрию реального объекта принять в виде стержня, а особенности сопротивления отдельных сложных зон выявить с помощью более сложных моделей (в том числе с учетом объемного НДС) с тем, чтобы впоследствии передать их интегральные выходные параметры основной стержневой модели. Таким образом, построение расчета ведется на основе использования многоуровневой расчетной схемы. Накопленный опытный материал исследований железобетонных конструкций, исчисляемый сотнями и тысячами образцов, безусловно, является фундаментом построения физических моделей сопротивления.

Наиболее полный анализ экспериментов и разработка на этой основе теории деформирования железобетона были выполнены проф. Мурашевым еще в пятидесятых годах прошлого столетия. Его предложение об учете концентрации деформаций арматуры в трещине и работы растянутого бетона между трещинами через интегральный параметр S было настолько удачным, что в сочетании с гипотезой плоских сечений (принятой им для средних деформаций бетона и арматуры) до настоящего времени находит отражение в действующих нормах. В то же время тщательный анализ экспериментальных данных позволил профессору Немировскому выявить заметную невязку внешних и внутренних усилий в поперечном сечении стержневого железобетонного элемента (рис. 2), расчитываемого по теории Мурашева. Причиной этой невязки Немировский считал неучет работы растянутого бетона над трещиной.

Однако, как показали дальнейшие исследования, в ряде случаев невязка была настолько значительной, что уравновесить ее только учетом работы растянутого бетона над трещиной не представлялось возможным. Поэтому, вполне обоснованным было обратить внимание на эффект, который проявляется в железобетонном элементе при нарушении сплошности бетона.

Характер эпюр деформаций бетона вдоль оси арматуры, полученных в собственных опытах авторов с разнообразными датчиками, а также в опытах других исследователей, показывает, что в зонах, прилегающих к трещине, деформации растяжения бетона переходят в деформации укорочения, касательные напряжения сцепления также изменяют знак. Лавинообразное раскрытие трещин (которое после нарушения сплошности материала можно рассматривать, как концентрированное деформационное воздействие) по треугольному профилю, характерному для бетонного элемента в железобетоне, сдерживается арматурой. Здесь профиль трещины более сложный, с максимальным раскрытием выше уровня расположения арматурного стержня. В результате в системе, состоящей из бетонных блоков и арматуры, в окрестноПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений сти трещин возникают реакции по контакту бетона и арматуры, названные здесь эффектом нарушения сплошности или деформационным эффектом.

Задавая деформационные воздействия в численных экспериментах, получена картина напряженно-деформированного состояния, аналогичная опытной. Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонного элемента между трещинами с привлечением традиционных диаграмм, полученных по опытным данным, показывает, что текучесть арматуры достигается не в j-м сечении, где ее деформации максимальны, а в сечении с трещиной.

а) б)

–  –  –

Рис. 2. К анализу сопротивления растянутого бетона над трещиной:

а – эффект дополнительного момента M sup в сечении конструкции; б – зависимости s sd при различных значениях ; в – к анализу эпюры bt x ; г – опыты, обработанные Я.М. Немировским Дело в том, что в j-м сечении арматура находится в сжимающем поле бетона и площадка текучести здесь повышается на. Этим объясняется целый ряд экспериментальных данных, где при значительных acrc сопротивление железобетонной конструкции еще не исчерпывается.

Всплеск напряженно-деформированного состояния в железобетонном элементе после нарушения сплошности бетона может быть описан с привлеПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений чением зависимостей механики разрушения. Анализ зоны предразрушения показывает, что традиционные диаграммы bt bt реализуются здесь при ограниченных значениях деформаций, т.е. с учетом ниспадающей ветви опыты Хиллирборга-Модера-Петерсона, Бажанта, Чубрикова и др. В качестве аналога зависимости i i в механике разрушений может быть использована зависимость K g2. Тогда новые константы бетона выражаются как некоторые точки этих диаграмм. Кроме того, т.к. они выражаются согласно зависимостям механики разрушения через традиционные характеристики бетона Rb, Eb, то уже сегодня эти константы могут быть занормированы.

В дальнейшем, связывая эти константы с податливостью предложенного авторами [2] двухконсольного элемента (ДКЭ), выделенного в окрестности трещины, отыскивается отмеченный всплеск напряженнодеформированного состояния. Податливость ДКЭ связана с перемещениями всего железобетонного стержня. Таким образом, обеспечивается методологическая взаимосвязь первого и второго предельных состояний. Ввиду наличия четкого физического смысла и обозримости зависимостей механики разрушения они могут быть включены непосредственно в разрабатываемые физические модели сопротивления, тем более, что используемый здесь ДКЭ распространяется на любые случаи напряженно-деформированного состояния.

Что касается сжатия бетона, то, оставаясь в рамках традиционной диаграммы i i, учет нарушения сплошности бетона после границы Rcrc, позволяет отказаться от использования понятия депланации бетона и вернуть диаграмму i в привычные ограничения 0,5.

Принимая в целом расчетную схему железобетонного элемента в виде стержня, нельзя рассчитывать на получение строгого решения применительно к околоарматурной зоне. Поэтому, если вернуться к структурной схеме этой зоны (рис. 3), то решение этой задачи следует рассматривать на уровне объемного напряженно-деформированного состояния в виде соответствующей математической модели, а затем выходные интегральные параметры «передать» стержневой модели.

Из расчетной схемы первого уровня определяются деформации арматуры в сечении с трещиной. Затем из расчетной схемы второго уровня (в виде ДКЭ) определяются сдвигающие усилия в окрестности трещины. После этого через зависимости сцепления осуществляется переход к произвольному сечению с координатой Z. При этом, как следует из рис. 3, к решению задачи объемного сопротивления околоарматурной зоны привлекаются статические, геометрические и физические уравнения теории пластичности бетона (с использованием рассмотренного деформационного варианта), а также группа уравнений трещинообразования. Полученные при этом дифференциальные уравнения поддаются непосредственному интегрированию.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений В итоге располагаем всеми составляющими напряженного и деформированного состояния, что дает возможность определять не только поперечные трещины, но и радиальные, и продольные, и ввести более обоснованные критерии эксплуатационной пригодности железобетонных конструкций.

а) б)

–  –  –

Рис. 3. Особенности сопротивления околоарматурной зоны: а – напряженно-деформированное состояние сечений I–I и II–II соответственно; б, в – деформирование бетонной матрицы в сечениях I–I и II–II соответственно; г – к анализу продольных трещин в окрестности сечения I–I; д – характер разрушения от радиальных трещин в окрестности сечений II–II; 1, 2 – НДС до и после появления трещин соответственно; 3, 4 – направление микротрещин и макротрещин соответственно; 5 – схема деформирования бетона _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Приведенный анализ позволил применительно к построению варианта деформационной теории пластичности бетона и ФМС1 обобщить и сформулировать следующие расчетные предпосылки.

1. До образования макротрещин бетон рассматривается как изотропный, физически нелинейный материал.

2. Макротрещины в бетоне образуются из-за отрыва перпендикулярно главным деформациям удлинения.

3. Образование трещин в бетоне и его разрушение описываются различными теориями прочности, связанными с параметрами b,1 и okt соответственно. Образование трещин происходит после достижения деформациями крайних растянутых волокон бетона в поперечном сечении предельных значений bt,u, при этом до момента разрушения выделяется несколько уровней трещинообразования.

4. После появления трещин бетон рассматривается как изотропный материал лишь в пределах блоков между трещинами; в целом же он представляется как не сплошной материал, для которого в зонах включающих трещину привлекаются зависимости, аналогичные принятым в механике разрушения.

5. При построении варианта деформационной теории пластичности бетона предъявляется требование возможности непосредственного перехода зависимостей напряжения–деформации к условию прочности (деформационному) и учета ниспадающей ветви деформирования.

6. Учитывается зависимость предельной деформации бетона от вида напряженного состояния как функции отношения I инварианта тензора деформаций ко II инварианту девиатора деформаций.

7. Для деформаций (средних, если трещины уже появились) растянутой арматуры и сжатого бетона справедлива гипотеза плоских сечений. В качестве расчетного принимается сечение со средней высотой сжатой зоны xm, соответствующей средним деформациям.

8. Раскрытие трещин рассматривается как накопление относительных взаимных смещений бетона и арматуры на участках между трещинами (в том числе от дополнительных деформационных воздействий, вызванных нарушением сплошности материала), суммируемых с абсолютными деформациями арматуры в зонах ее текучести (уточненная гипотеза Томаса).

9. Связь между напряжениями сцепления q и относительными взаимными смещениями q принимается в виде диаграммы q — q, получаемой в результате проецирования основной диаграммы i — i на оси q и q [3].

10. Сопротивление расчетного сечения считается исчерпанным, если:

деформация крайних сжатых волокон бетона или деформация растянутой арматуры достигают предельных значений; происходит нарушение силового равновесия; происходит разрушение от потери сцепления из-за радиальных трещин.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Принятие этих предпосылок соответствует замене реальной железобетонной конструкции физической моделью сопротивления. Сохраняя преимущества традиционного подхода к осреднению напряженнодеформированного состояния бетонного блока между трещинами, расчетные параметры ФМС 1 насыщаются новым содержанием, включающим элементы механики разрушения. Главным отличием стадий НДС от традиционных является то, что процесс трещинообразования продолжается до момента разрушения. При этом выделяется не один (как в теории проф. В.И. Мурашева), а несколько уровней трещинообразования, учитываются взаимные смещения арматуры и бетона, деформационный эффект, особенности наступления текучести арматуры и т. п.

Расчетная схема применительно к ФМС 2 вытекает из анализа целого ряда экспериментов, впервые была использована в работах НИИСК и практически одновременно в работах проф. Залесова, а затем была развита его последователями. Однако до проведения настоящих исследований применительно к рассматриваемой схеме не были решены по меньшей мере три проблемных вопроса: во-первых, не ясным оставался вопрос с теоретическим определением наполнения эпюр нормальных и касательных напряжений как переменных параметров; во-вторых, не была решена проблема об отыскании наиболее опасной наклонной трещины как функции многих переменных параметров, оказывающих влияние на ее расположение; в-третьих, оставалась открытой проблема определения жесткости железобетонных конструкций на участках с наклонными трещинами.

В подавляющем большинстве методов расчета использовался эмпирический подход. Теория же проф. Н.И. Карпенко основывается на методах теории упругости (пластичности), что не всегда удобно применительно к расчету стержней. Более того, в ней сохранена предпосылка проф. В.И. Мурашева о совместности деформаций бетона и арматуры, что противоречит работе материалов со столь различными характеристиками. Вводятся эмпирические коэффициенты, корректирующие расстояние между трещинами, поскольку теория основывается на одноуровневой схеме трещинообразования.

Первый вопрос был решен путем введения «механической модели»

сопротивления бетона над опасной наклонной трещиной, вытекающей из анализа исследований о распределении местного напряженнодеформированного состояния, решений проф. Тимошенко, задачи о клине, упругопластического решения А. Р. Ржаницина о распределении касательных напряжений, полученное в форме Попковича, которые показывают, что форма эпюр касательных и нормальных напряжений здесь близка к прямоугольной. Наиболее важным оказалось найти ординаты этих эпюр как переменные параметры. Если «замкнуть» на выделенной в этой зоне призме основные параметры наклонного сечения, то она начнет «вращаться» при их изменении. Принятая модель отвечает требованиям плоского напряженного состояПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений ния в осях XOY, соответствует опытам Файлона с оптически активными покрытиями и увязывается с действительным характером изменения нормальных и касательных напряжений, в зависимости от величины относительного пролета среза. В качестве критерия разрушения принято условие достижения деформациями укорочения бетона i своих предельных значений bu.

Решение второго проблемного вопроса стало возможным благодаря взаимосвязи основных расчетных параметров наклонного сечения, входящих в рассматриваемую расчетную схему. Это исключило появление распадающихся отдельных групп уравнений и позволило найти проекцию опасного наклонного сечения как функцию многих переменных параметров, модернизированную по сравнению с работами [1, 4].

Привлекая условие экстремума функции многих переменных F и вытекающие из этого условия уравнения, выражающие равенство нулю ее частных производных, можно определить длину проекции опасного наклонного сечения с. Для этого выполним следующие процедуры.

Выразим обобщенную нагрузку на стержневой элемент в виде опорной реакции Rsup:

Rsup f x, S, I, S, x pl, S 1, pl, S, pl, xв, N S, QS, q x,ver, q x,hor, b, k, xy,, y, y, pl, Ppl, M crc,Q, xcrc, i, i, c. (2)

В функцию f входят параметры расчетной схемы ФМС 2, такие как:

высота сжатого бетона x и x pl, напряжения в растянутой арматуре ( S, I и S 1, pl ), коэффициент работы растянутого бетона ( S и S, pl ) в расчетном сечении в стадии нагружения и в пластической стадии соответственно; высота сжатого бетона над наклонной трещиной x в, усилие в продольной арматуре в продольном и поперечном направлении в месте пересечения ее опасной наклонной трещиной N S и QS соответственно ; усилия в поперечной арматуре в продольном и поперечном направлении в месте пересечения ее опасной наклонной трещиной q x,ver и q x, hor соответственно ; b и k – нормальные напряжения в сжатом бетоне и коэффициент, учитывающий плоское напряженно-деформированное состояние над опасной наклонной трещиной, соответственно; xy и – касательные напряжения в бетоне над опасной наклонной трещиной и коэффициент наполнения эпюры касательных напряжений под наклонной трещиной в сечении I–I; y и y, pl – вертикальные сжимающие напряжения в бетоне над опасной наклонной трещиной в стадии нагружения и в пластической стадии соответственно; Ppl – нагрузка, соответствующая переходу сжатого бетона в пластическую стадию; M crc,Q и xcrc

– момент образования наклонных трещин и высота сжатой зоны бетона в момент образования трещин в расчетном сечении соответственно; i и i – коэффициенты преобразования расчетных параметров и параметр Лагранжа.

–  –  –

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений ных связей. Для этого вначале решается задача определения ширины раскрытия трещин. В ФМС2 учитывается «нагельный эффект» в местах пересечения арматуры наклонной трещиной.

Неоправданно мало внимания уделялось теоретическим исследованиям сопротивления узловой зоны, хотя известно, что разница между жестким и шарнирным сопряжением качественно изменяет картину деформирования сопрягаемых стержней (согласно предлагаемой иерархии эта зона описывается с помощью ФМС3. Если обратиться к предпосылкам, принятым в строительной механике, то расчетная схема ригелей и стоек на узловых участках принимается такой же, как и на свободных участках. Условность этой предпосылки очевидна, т.к., во-первых, не учитываются внутренние усилия в сечениях, проходящих по граням ригеля и стойки, и во-вторых, из рассмотрения исключаются области, в которых образуются трещины, оказывающие влияние на податливость узла. Исследования [2] показывают, что если провести сечение узла по граням ригеля и стойки, то распределение деформаций в них хотя и не соответствует гипотезе плоских сечений, но все же больше приближается к двухзначному, характерному для стержней, чем к сложному

– присущему балкам-стенкам. Более того, отклонение от гипотезы плоских сечений наблюдается в основном во входящих углах узла и вызвано наличием здесь концентрации деформаций и напряжений. Представляется наиболее приемлемым учитывать такую концентрацию деформаций с помощью параметра dT по физическому смыслу, аналогичному параметру S, введенному в теорию железобетона проф. В.И. Мурашевым.

Теперь, когда усилия в сделанных сечениях определены, можно переходить к определению перемещений выделенных этими сечениями узловых стержней и закрепленных в виде консолей относительно одного из сделанных сечений. В итоге представляется возможным оценить податливость узла относительно точки О – центра узла. При этом для первого варианта методики учет податливости достигается путем уточнения жесткости выделенных узловых стержней [2]. Для второго варианта учет податливости выполняется с помощью специального узлового элемента в точке О – центре узла. Следует заметить, что второй вариант использовался лишь в исследовательских целях. Для практических расчетов рекомендован первый вариант, тем более, что он позволяет учитывать прочность и трещиностойкость узла с единых методологических позиций.

Расчет систем стержневых железобетонных элементов выполняется с привлечением метода начальных параметров, при этом изогнутая ось стержня аппроксимируется кубическим сплайном. Жесткостные характеристики определяются с использованием разработанных ФМС. При расчете рам полученные зависимости метода начальных параметров реализуются в форме традиционных методов строительной механики – метода перемещений, смешанного метода.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Отличительной особенностью алгоритма предлагаемого расчетного аппарата является последовательная реализация расчета по модулям «сечение», «стержневой элемент, моделируемый с помощью ФМС», «система» (рис.4).

В результате дифференциальные уравнения с переменными коэффициентами заменяются алгебраическими. Представляется возможным учитывать:

1) несовместность деформаций бетона и арматуры и нарушение сплошности бетона; 2) использовать многоуровневую расчетную схему, что позволяет получить достаточно точное решение с одновременной его обозримостью.

Выбор определенного порядка решения задач трещиностойкости и жесткости позволяет при учете податливости продольных и поперечных связей в составном стержне исключить дифференциальные уравнения высоких порядков.

Для численной реализации предложенного метода физических моделей сопротивления привлекается ПЭВМ. Алгоритм реализуется в виде программы на языке высокого уровня, при этом используются готовые ядра программ MathCAD, MathLAB для решения систем уравнений, обращения матрицы и т. п. Метод обладает инженерной обозримостью и позволяет выполнять проверку компьютерного расчета вручную или с помощью готового пакета MS Excel.

В качестве самого первого приближения допускается выполнение расчета с привлечением уже готовых программ, например c использованием Lira Pro. При этом вначале вручную (или с помощью готового пакета MS Excel) отыскивается проекция опасной наклонной трещины с привлечением зависимостей (3) – (8), а затем выполняется расшивка плоских конечных элементов, моделирующих трещину.

Для расшивки конечных элементов в месте прохождения трещины выделяются элементы, расположенные по одну сторону от моделируемой трещины, а также принадлежащие этим элементам узлы. При этом с помощью меню Схема Корректировка Расшить схему (рис. 5, а) расшиваем в указанном месте щель; для формирования соответствующей трещины выделяем элементы, которые находятся по одну сторону от щели, а также принадлежащие этим элементам узлы. В узлах с помощью закладки Нагрузки на узлы и элементы Нагрузки в узлах задаются перемещения, нажатием первой верхней кнопки правого столбца (рис. 5, б). В появившемся окне (рис. 5,

в) задаем величину перемещения, которая соответствует ширине щели.

В результате проведенных действий моделируется трещина с заданной шириной раскрытия.

После завершения моделирования картины нормальных и наклонных трещин можно переходить к выполнению расчета в программном комплексе Lira PRO. При этом следует учитывать предоставляемые в этом программном комплексе типы КЭ для моделирования физической нелинейности с использованием физически нелинейного четырехугольного конечного элемента плоской задачи (балка-стенка) 230 типа. Здесь армирование задается в виде _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений процентов армирования в соответствующем направлении. В местах расположения моделируемых трещин для моделирования арматурных стержней используется 201 стержневые конечные элементы с диаграммой деформирования (кусочно-линейный закон деформирования 14). При этом на площадке текучести необходимо предусматривать наличие минимального наклона, равного 0,0099%, по вертикали.

Рис. 4. Укрупненная схема алгоритма при реализации метода ФМС а) б) в) Рис. 5. Моделирование трещин в железобетонных конструкциях: а – инструментарий ПК Lira для выделения элементов и узлов, расположенных по одну сторону от моделируемой трещины; б – задание типа загружения; в – задание величины перемещения узла при моделировании щели _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Несложно видеть, что реализация расчета с использованием програмных комплексов [5] существенно проигрывает по сравнению с разработанным алгоритмом (см. рис. 4) и может применяться лишь в первом приближении.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондаренко В.М., Колчунов В. И. Расчетные модели силового сопротивления желзобетона: монография М.: АСВ, 2004. 472 c.

2. К построению расчетной схемы деформирования составных внецентренно сжатых железобетонных конструкций на основе модели двухконсольного элемента/ А.С. Бухтиярова, В.И. Колчунов, Н.В. Клюева [др.] // Строительство и реконструкция. 2012. №6(44). С. 8-16.

3. Колчунов Вл. И., Клюева Н.В., Бухтиярова А.С. Сопротивление пространственных узлов сопряжения железобетонных каркасов многоэтажных зданий при запроектных воздействиях // Строительство и реконструкция. 2011. №5. С.21-32.

4. Прочность железобетонных конструкций по наклонным трещинам третьего типа / Х.З. Баширов, В.С. Федоров, Вл.И. Колчунов [др.] // Вестник гражданских инженеров. 2012. №5(34). С. 50–54.

5. Компьютерные технологии проектирования железобетонных конструкций / Ю.В. Верюжский, В.И. Колчунов, М.С. Барабаш [др.]. Киев:

Кн. изд-во НАУ, 2006. 807 с.

В.И. Колчунов, д-р техн. наук, проф., профессор кафедры компьютерных технологий строительства Национального авиационного университета (Киев, Украина) (e-mail: vikolchunov@mail.ru) И.А. Яковенко, канд. техн. наук, доцент кафедры компьютерных технологий строительства Национального авиационного университета (Киев, Украина) (e-mail: i2103@ukr.net) Н.В. Клюева, д-р. техн. наук, проф., завкафедрой промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (г.

Курск) (e-mail: klynavit@yandex.ru) _____________________________________________________________________________

–  –  –

COMPUTER REALIZATION OF PHYSICAL MODELS RESISTANCE

METHOD OF THE REINFORCED CONCRETE

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений The calculation model of the reinforced concrete is offered as physical models of resistance, allowing to estimate durability, inflexibility and cracks resistance of reinforced concrete constructions taking into account physical and geometrical non-linearity, multilevel processes of origin cracks at incompatible deformations of concrete and armature and violation discontinuity of material.

Keywords: reinforce-concrete constructions, physical models of resistance, mechanics of destruction, mechanics of reinforced concrete.

V.I. Kolchunov, Doctor of Engineering, prof., Professor of Chair of Computer Technologies of Construction of National Aviation University (Kiev, Ukraine) (e-mail: vikolchunov@mail.ru) I.A. Yakovenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Chair of Computer Technologies of Construction of National Aviation University (Kiev, Ukraine) (e-mail: i2103@ukr.net) N.V. Klyuyevа, Doctor of Engineering, Professor, Department Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk, Russia) (e-mail: klynavit@yandex.ru) УДК 69.059.22 А.А. Сморчков, К.О. Барановская, Д.А. Орлов, С.А. Кереб

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕЧНОГО

ИСТОЧНИКА ЗАМАЧИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА SCAD

В данной статье представлены результаты изучения процесса совместной деформации системы «здание – просадочное основание». Рассмотрены попытки моделирования в программном комплексе SCAD просадочного основания после замачивания его от точечного источника, находящегося на глубине. Представлены результаты применения ПК SCAD для определения местоположения точечного источника замачивания.

Ключевые слова: просадочный грунт, осадка, просадка, точечный источник замачивания, ширина раскрытия трещин.

При строительстве часто сталкиваются со сложными инженерногеологическими условиями (просадочные, насыпные и слабые водонасыПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений щенные грунты), с воздействием агрессивной среды. Наличие трещин, локальных разрушений нарушает нормальную эксплуатацию предприятий.

Чрезвычайно сложно обеспечить безаварийную работу зданий и сооружений на просадочных грунтах [1]. Здесь требуется более полный учет совместной работы основания, фундаментов и подземной части здания; внедрение последних достижений науки и техники в восстановление эксплуатационных качеств конструкций, в обеспечении их безаварийной работы, в прогнозировании развития процессов в грунтах и конструкциях [2].

Просадочный процесс в грунтах имеет природно-техногенный характер и относится к группе неблагоприятных, а в некоторых случаях катастрофических явлений [3]. Часто трещины проявляются спустя довольно долгий срок эксплуатации, когда начинает разрушаться отмостка здания, приходят в негодность трубы систем водоснабжения и водоотведения, вследствие чего происходит замачивание грунтов основания и начинается процесс просадки [4]. Проектной документации к моменту начала образования трещин, как правило, не сохраняется, поэтому при решении вопроса о дальнейшей эксплуатации здания необходимо точно установить местоположение источника замачивания и устранить этот источник (выполнить ремонт труб или отмостки и т.п.).

<

Рис. 1. Схема образования осадочных трещин в стенах здания

Если допустить, что:

1) осадочная трещина, расширяющаяся к верху, расположена в месте максимальной просадки грунта основания под стеной;

2) осадочная трещина, раскрывающаяся к низу, расположена в месте, где просадка грунта основания стены отсутствует (кривая просадки завершается), то ширина раскрытия трещин равна [5] _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

В результате обследования технического состояния строительных конструкций здания учебного корпуса Курского филиала Белгородского университета потребительской кооперации, были выявлены осадочные трещины раскрытием до 8 мм.

Обследуемое здание четырехэтажное без подвала. Здание в плане прямоугольной формы размерами 42,6 14,8 м. Высота этажей 3,0 м. По объемПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений но-планировочному решению здание коридорного типа с двумя лестничными клетками. По конструктивному решению обследуемое здание бескаркасное с несущими наружными и внутренними кирпичными стенами. Фундаменты здания – ленточные бетонные монолитные. Глубина заложения фундаментов

– 2,0 м от уровня земли. Наружные стены из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе без утеплителя. Толщина наружных стен – 510 мм. Внутренние стены – кирпичные толщиной 380 мм. Перегородки – кирпичные толщиной 120 мм. Перекрытия – сборные железобетонные.

Лестничные марши и площадки – сборные железобетонные. Проектная документация на здание отсутствует.

Рис. 2. Напряженно-деформированное состояние здания

По местоположению трещин на фасаде были определены величины просадки углов здания по оси 6 и стен по осям А и Г. В программном комплексе SCAD была реализована трехмерная модель здания, основание задано коэффициентами постели в соответствии с геологическими данными, просадка – через смещения связей. Полученное напряженно-деформированное состояние здания и основания (рис. 2, 3) позволило определить, что источник замачивания находится на расстоянии 3 м от оси 8 между осями Б и В. В указанном месте после вскрытия конструкции пола и проведения земляных работ был обнаружен прорыв канализационной трубы.

В дальнейшем при решении вопроса о надстройке пятого этажа над зданием университета потребительской кооперации напряжения в конструкциях здания, вызванные просадочными деформациями, также задавались через смещения опор.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Рис. 3. Напряженно-деформированное состояние основания (визуализация трехмерной схемы) Выводы Диагностика сохраняемых конструкций является неотъемлемой частью оценки их технического состояния. Техническое состояние строительных конструкций предопределяет целый ряд решений по их дельнейшему использованию. Поэтому при решении вопроса о дальнейшей эксплуатации здания необходимо точно установить местоположение источника замачивания и устранить его, поскольку, как правило, проектной документации к моменту начала образования трещин не сохраняется.

Методика, представленная в данной статье, позволяет не только определять координаты источника увлажнения, но и позволяет оценить изменения свойств грунтов внутри просадочной воронки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. Нортхэмптон: STT; Томск: STT, 2004. 476 с.

2. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. М.: Минрегион России, 2010. 166 с.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

3. СП 2113330.2012. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.01.09М.: Минрегион России, 2011. 75 с.

4. Клепиков С.Н. Расчет зданий и сооружений на просадочных грунтах.

Киев: Будивельник, 1987. 200 с.

5. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: Минрегион России, 2003. 114 с.

А.А. Сморчков, канд. техн. наук, доц. кафедры промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: SAA_pszls@mail.ru) К.О. Барановская, ассистент кафедры промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (Курск) (dko_88@rambler.ru) Д.А. Орлов, преподаватель кафедры промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: Den-.-@mail.ru) С.А. Кереб, зав. лабораториями, преподаватель каф. промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: skereb@yandex.ru) ____________________________________________________________________________

A.A. Smorchkov, K.O. Baranovsky, D.A. Orlov, S.A. Kereb

DETERMINING THE LOCACION OF THE POINT SOURSE SOAKING

USING SOFTWARE COMPLEX SCAD

This article presents the results of a joint study of the process of deformation of the "building - the foundation subsidence." The attempts of modeling software package SCAD foundation subsidence after soaking it from a point source located at depth. The results of the application of SCAD to locate a point source soaking.

Keywords: soil subsidence, settlement, subsidence, point source of soaking, the width of the cracks.

A.A. Smorchkov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk) (e-mail: SAA_pszls@mail.ru) _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений K.O. Baranovsky, Assistant of Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk) (dko_88@rambler.ru) D.A. Orlov, Lecturer of Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk) (e-mail: Den-.-@mail.ru) S.A. Kereb, manager of laboratories, Lecturer of Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk) (e-mail: skereb@yandex.ru)

–  –  –

К ПРЕДМЕТНОМУ ЗНАЧЕНИЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ1 2

Рассмотрены основные этапы экспозиции конструктивной безопасности несущих систем из упругохрупкопластических материалов в рамках развития элементов теории живучести и ее основных концептуальнометодологических подходов.

Ключевые слова: режим нагружения, динамический эффект, приращение напряжений, время воздействия, конструктивная безопасность, живучесть, скорость догружения.

В отечественной и зарубежной строительной науке накоплен значительный опыт исследований в области создания и совершенствования физических моделей силового сопротивления железобетонных конструкций. Причем наибольшее внимание уделялось вопросам расчета и конструирования несущих конструкций проектируемых зданий и сооружений. Физические модели, используемые при этом, учитывают режимы нагружения и не адаптированы к эволюции граничных условий и расчетных схем сооружений, износу, повреждениям. Исследованию конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений, имеющих износ и повреждения, а также подвергающиеся воздействиям, не учитываемым при проектировании, уделяется меньшее внимание. Это связано с рядом серьезных дополнительных сложностей, таких как Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента РФ МД-6533-2013.8.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений изменение свойств материалов, схем воздействий, мигрирование граничных условий и изменение конструктивных схем.

В действующих нормах для оценки безопасной работы конструкции принят полувероятностный подход и безопасность традиционно обеспечивается системой коэффициентов безопасности. В работах, базирующихся на вероятностной основе, безопасность отождествляется с вероятностью ее нахождения в пределах допускаемой области. Анализ разрушений и причин отказов строительных конструкций в эксплуатации показывает, что эти методы далеко не всегда обеспечивают эксплуатационную безопасность работы конструктивных систем даже при проектных воздействиях. Они не отражают всех изменений напряженно-деформированного состояния в процессе эксплуатации и, как следствие, остаточный ресурс сооружения и безопасность его эксплуатации. В этой связи Ю.Н. Работновым [1], а затем В.М. Бондаренко [2] одними из первых было сформулировано понятие «конструктивная безопасность». Они предложили учитывать предысторию создания конструкции на ее безопасность. Ряд исследователей используют наряду с традиционными и новые определения и понятия, связанные с конструктивной безопасностью несущей системы, хотя суть этих понятий несколько различна. Для дальнейшего однозначного трактования этих понятий представляется уместным дать определения некоторым из них.

Во-первых, по-разному трактуется понятие надежности конструктивной системы или конструкции. В традиционных нормативных методиках [3] под этим понятием подразумевается свойство конструкции выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

При вероятностном подходе надежность конструкции не редко отождествляется с вероятностью ее нахождения в пределах допускаемой области.

Понятие «износ» определяет состояние материала [1]. Оно объективно вытекает из самой природы материала. Для бетона это структуризация и деструктуризация. Повреждения – это факторы, связанные с видом и характером внешних воздействий на конструкцию. Они изменяются в широком диапазоне от средовых повреждений элементов конструкции – повреждения, вызванные воздействиями внешней среды (коррозионными, температурными и другими) – до силовых, включая режимное нагружение и так называемые запроектные аварийные и чрезвычайные воздействия. Использование понятия «запроектное воздействие» применительно к железобетонным конструктивным системам при оценке их конструктивной безопасности одним из первых было предложено Г.А. Гениевым [4, 5].

Под термином запроектное воздействие понимается воздействие, влекущее мгновенное разрушение элемента из упругохрупкого материала (разрушение, продолжительность реализации которого исчисляется сотыми долями секунды), не предусмотренное проектом, но возникающее при определенных обстоятельствах в реальных ситуациях. Запредельное состояние конПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений структивной системы при мгновенном выключении из работы несущего элемента характеризуется либо некоторым интегральным результатом накопления повреждений в ее элементах - резервом живучести, либо локальным или прогрессирующим разрушением конструктивной системы. В свою очередь, ресурс силового сопротивления железобетонного повреждаемого сечения при оценке живучести конструктивной системы определяется разницей между усилием, действующим в этом сечении, и усилием, которое может воспринять сечение с учетом утерянной из-за коррозии части силового сопротивления и увеличения динамической прочности бетона.

Локальное разрушение конструктивной системы определяется образованием одной или нескольких локальных схем разрушения, при которых число выключенных связей при разрушении конструктивной системы меньше или равно степени статической неопределимости системы. Прогрессирующее (или лавинообразное) разрушение конструктивной системы определяется таким числом выключенных связей, которое превышает степень ее статической неопределимости и способность к прекращению процесса торможения и разрушения системы утрачивается.

Здесь уместно привести известное толкование термина: «геометрическая неизменяемость» - по кинематическому признаку стержневые системы сгруппированы по трем группам:

геометрически неизменяемые, или кинематически подвижные (механизмы не могут выступать в качестве строительных конструкций), геометрически неизменяемые, или кинематически неподвижные (в том числе строительные конструкции) и мгновенные изменяемые системы, в которых возможны перемещения без деформации элементов.

В работах [4, 5] для оценки динамических догружений в конструктивных системах был сформулирован энергетический принцип сохранения удельной энергии в сечениях элементов конструктивной системы из двухкомпонентного материала типа железобетон: при мгновенном структурном изменении заданной n раз статически неопределимой системы из двухкомпонентного материала типа железобетон в n-1 раз статически неопределимую систему полная удельная энергия системы не изменяется, а ее перераспределение между элементами системы пропорционально перераспределению усилий в n и n-1 раз статически неопределимых системах. В последующих работах данного направления [5-9] был сделан ряд дополнений, позволяющих осуществить реализацию элементов теории живучести в оценке конструктивной безопасности строительных систем в запредельных состояниях.

Так в работе [9] приведена методика оценки динамического догружения элементов конструктивной системы, вызванного внезапным отказом одного из несущих элементов или внезапным изменением структуры сечения несущего элемента системы.

В связи с этим термин «живучесть» связан как с кратковременным запроектным воздействием, чаще всего аварийного характера, так и с длительным эволюционным накоплением повреждений в элементах конструктивной _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений системы, ведущих к отказу одного из несущих элементов. В работах [10, 11] предложено рассматривать понятие «экспозиция живучести» нагруженного и коррозионно повреждаемого сечения, которая при неравновесной постановке задачи (наложение во времени деформаций ползучести и коррозионных повреждений) определяется как продолжительность сохранения потенциала живучести строительной системы во времени разрушительным воздействиям агрессивной среды с выключением из системы конструктивных элементов, ответственных за геометрическую неизменяемость сооружения.

Для количественной оценки изменений конструктивной системы в работе [12] предложена методика количественной оценки характеристики живучести с помощью обобщенного параметра. В качестве принята величина, равная значению нагрузки, при которой в рассматриваемой конструктивной системе начинается процесс структурных преобразований, вызывающих последовательное изменение ее статической неопределимости от выключения первой связи до затухания процесса изменения статической неопределимости системы или до превращения системы в изменяемую. В этих исследованиях под живучестью понимается свойство статически неопределимой конструктивной системы сопротивляться разрушению при отказе одного из ее наиболее нагруженных элементов, связанном с внезапным запроектным воздействием. Исследования параметра по предложенной методике, в частности, позволили не только дать количественную оценку состояния конструктивных систем, но и разработать рекомендации по повышению живучести сопротивляемости процессу торможения разрушения системы рассматриваемого класса конструкций при запроектных воздействиях.

Таким образом, в современной научной литературе четко обозначена проблема повышения (обеспечения) конструктивной безопасности и живучести как одного из ключевых направлений общей безопасности строительных систем, а также апробированы основные предметные формулировки приводимых в научных исследованиях параметров, понятий и определений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М., 1996. 752 с.

2. Бондаренко В.М., Боровских А.В. Износ, повреждения и безопасность железобетонных сооружений. М.: ИД Русанова, 2000. 144 с.

3. Современное состояние и дальнейшее развитие методов расчета и нормативной базы железобетонных конструкций / А.С. Залесов, Т.М. Пецольд, В.В. Тур [др.] // Инженерные проблемы современного бетона и железобетона : сб. докл. Междунар. конф. Минск: Изд-во БелНИИС, 1997. С. 1-27.

4. Прочность и деформативность желехобетонных конструкций при запроектных воздействиях: монография / В.И. Колчунов, Г.А. Гениев, Н.В.

Клюева [др.]. М.: Изд-во АСВ, 2004. 216 с.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

5. Гениев Г.А. Об оценке динамических эффектов в стержневых системах из хрупких материалов //Бетон и железобетон. 1992. №9. С. 25-27.

6. Клюева Н.В., Андросова Н.Б. Конструктивная безопасность зданий и сооружений. Орел: Госуниверситет – УНПК, 2011. 76 с.

7. Гениев Г.А., Клюева Н.В. Вопросы конструктивной безопасности железобетонных конструкций при внезапных запроектных воздействиях // Бетон и железобетон - пути развития: науч. тр. 2-й Всерос. конф. по бетону и железобетону: в 5 т. М.: НИИЖБ, 2005. Т. 2. С. 359–367.

8. Клюева Н.В., Шувалов Н.В. Экспрериментальные исследования живучести предварительно напряженных железобетонных балочных систем // Строительство и реконструкция. 2012. №5. С. 13-22.

9. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Концепция и направления развития теории конструктивной безопасности зданий и сооружений при силовых и средовых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство.

2013. №2. С. 28-31.

10. Бондаренко В.М. Коррозионные повреждения как причина лавинного разрушения железобетонных конструкций // Строительная механика и расчет сооружений. 2009. №5. С. 13-17.

11. Клюева Н.В. Расчет живучести коррозионно повреждаемых железобетонных рам с односторонними связями // Academia. Архитектура и строительство. 2008. №1 С. 94-99.

12. Клюева Н.В., Бухтиярова А.С., Покопенко В.В. К определению параметра живучести пространственных конструктивных систем смешанным методом // Изв. Юго-Зап. гос. ун-та. 2011. №3(6). С. 146-149.

Н.В. Клюева, д-р техн. наук, проф., завкафедрой промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: pgs_swsu@mail.ru) О.В. Азжеуров, аспирант кафедры промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: pgs_swsu@mail.ru) ____________________________________________________________________________

–  –  –

TO SUBSTANTIVE VLUE DETERMINE THE SURVIVABILITY

OF CONCRETE STRUCTURAL SYSTEMS

The main stages of the exposition of the structural safety of load-bearing systems of elastic-brittle-plastic materials within the development of the elements of the theory of survivability and its main conceptual-methodological approaches.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Keywords: loading mode, dynamic effect, stress increment, impact time, structural safety, durability, loading rate N.V. Klyueva, Doctor of Technical Sciences, Professor, head of Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk, Russia) (e-mail: pgs_swsu@mail.ru) O.V. Azgeurov, Postgraduate Student of Chair of Industrial and Civil Ingineering of the Southwest State University (Kursk, Russia) (e-mail: pgs_swsu@mail.ru) УДК 624.04

–  –  –

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА И АНАЛИЗ ЖИВУЧЕСТИ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ВНЕЗАПНОЙ

ПОТЕРЕ УСТОЙЧИВОСТИ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Приведены методика, алгоритм расчета и анализ живучести железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем в запредельных состояниях, связанных с внезапной потерей устойчивости несущих элементов.

Представлена реализация алгоритма с применением разработанного расчетного аппарата и программного комплекса SCAD на примере расчета устойчивости железобетонных несущих элементов каркаса многоэтажного здания.

Ключевые слова: живучесть, потеря устойчивости, железобетонныеконструкции.

Все возрастающие вызовы природного и техногенного характера и эксплуатация сооружений, запроектированных без учета этих воздействий, в том числе и после длительного воздействия факторов, снижающих прочностные характеристики материалов конструкций, требует новых подходов к оценке конструктивной безопасности сооружений. Коррозионные повреждения сопровождаются уменьшением ресурса силового сопротивления конструкций и их отказами по первому или по второму предельным состояниям. В первом случае это приводит к разрушению конструкций, а для статически неопределимых систем и к внезапным догружениям и изменению расчетных схем сооружений; во втором - к снижению жесткости конструкций, развитию больших деформаций и трещин, затрудняющим или исключающим дальнейшую эксплуатацию строительных объектов.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений В этой связи при оценке конструктивной безопасности сооружений возникают проблемы оценки живучести и экспозиции живучести [1] при одновременном проявлении средовых воздействий и силового сопротивления конструктивных систем. Под термином живучесть здесь, как и в [1], понимается способность системы распределять нагрузку между остальными элементами в случае повреждения или ослабления одного из элементов (коррозия, внезапное выключение «лишних» элементов статически неопределимых систем).

Исследованиями Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН), вузов МГСУ, Госуниверситет-УНПК, ЮЗГУ, МГУПС и ряда других организаций обозначены новые концептуально-методологические подходы к обеспечению конструктивной безопасности и живучести зданий и сооружений, которые должны быть положены в основу решения таких задач.

В рамках этих подходов уже выполнен ряд исследований живучести конструктивных систем, например, работы [2-4] в условиях исчерпания силового и средового сопротивления от внезапного выключения отдельных несущих элементов.

Наряду с задачами расчёта несущей способности конструкций с выключающимися связями в решении проблемы конструктивной безопасности зданий и сооружений актуальными являются исследования живучести железобетонных рамно-стержневых систем, связанные с внезапной потерей устойчивости ключевых конструкций, вызванной эволюционным накоплением повреждений.

В рассматриваемой статье предложен метод расчета параметра живучести () железобетонной конструктивной системы при внезапной потере устойчивости. При расчете этого параметра необходимо определение коэффициента динамичности в конкретном расчетном сечении ее элементов. Значения этого коэффициента могут быть получены проведением нелинейного динамического расчета, который при проектировании железобетонных конструкций является достаточно сложным для практического применения. В этой связи при проведении практических расчетов сложных конструктивных систем можно использовать достаточно эффективный метод квазистатического расчета [5]. Как показали исследования [4], значение коэффициента динамичности в разных сечениях статически неопределимых конструктивных систем из железобетона, вызванного внезапным выключением одного из ключевых элементов, зависит от уровня нагружения систем проектной нагрузкой, наличия трещин, топологии конструкции и других параметров. Очевидно, что определение значения этого коэффициента является одной из ключевых задач при проведении расчета конструкций на прогрессирующее разрушение.

В формулировках задачи экспозиции живучести конструкций и внезапной потери устойчивости несущих элементов одним из ключевых вопросов исследования устойчивости систем является выявление наиболее опасных _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений элементов или частей конструкции, способствующих развитию процесса потери устойчивости. В связи с тем, что процесс потери устойчивости всей конструкции вызывает потеря устойчивости одного несущего элемента или небольшой их группы, в работах Н.В. Карнаухова и А.Ф. Смирнова были введены понятия о состояниях стесненной и принужденной бифуркации отдельных частей конструкции, испытывающей общую потерю устойчивости.

Длительное время эти понятия имели чисто качественное значение. Однако для определения вида бифуркации стержня в момент потери устойчивости, не были указаны количественные признаки. Критерий, позволяющий определить вид бифуркации стержня, впервые был предложен в работах А.В. Александрова, В.И. Травуша [5].

Новый этап таких исследований связан с изучением живучести физически и конструктивно нелинейных систем с выявлением влияния выключения несущих элементов на процесс общей потери устойчивости в запредельных состояниях.

Для решения поставленной задачи приняты следующие основные рабочие гипотезы:

- запроектное воздействие на конструктивную систему при внезапном выключении из работы элемента определяется либо некоторым интегральным результатом накопления повреждений в ее элементах, либо локальным или прогрессирующим обрушением конструктивной системы;

- переход сечений элементов статически неопределимой системы в запредельное состояние характеризуется теми же критериями, что и при обычном кратковременном режиме нагружения, но с учетом изменения пределов прочности материалов;

- разрушение конструктивной системы определяется таким набором сечений, в частности, пластических шарниров, которые превращают конструкцию в кинематически изменяемую систему;

- на начальном этапе нагрузка, при действии которой не происходит выключения связей (например, собственный вес), считается постоянной, остальная нагрузка изменяется пропорционально одному параметру;

- при мгновенном изменении степени статической неопределимости полная удельная энергия конструктивной системы не изменяется.

На параметры живучести железобетонных нагруженных и коррозионно-повреждаемых рам при потере устойчивости несущих элементов значительное влияние оказывают внезапные структурные перестройки, связанные с выключением из работы связей или отдельных элементов системы. Такие запроектные воздействия, сопровождающиеся внезапным изменением степени статической неопределимости конструктивной системы, вызывают изменения критических параметров и соответствующих им значений критических сил.

Приращение критической силы на первой полуволне динамического нагружения системы в момент внезапного запроектного воздействия может быть определено энергетическим методом из соотношения:

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Pд ( n1) 2 Pс ( n1) Pс (n). (1) кр кр кр Рассматриваемые запроектные воздействия могут вызвать переход отдельных элементов из активной формы бифуркации в пассивную. Это явление, как было показано в [5], представляет собой относительную опасность в связи с тем, что механизм потери устойчивости активной и пассивной стойки различен.

Величины критических параметров, характеризующих процесс общей потери устойчивости конструктивных систем, зависят от характера их топологии. Рациональный выбор топологии рамных конструкций даёт возможность управлять живучестью конструктивных систем при потере устойчивости несущих элементов.

На живучесть железобетонных нагруженных и коррозионноповреждаемых конструктивных систем большое влияние оказывают средовые повреждения сечений или локальных зон. Для учёта этих повреждений в рассматриваемый узел расчётной схемы введён стержень-вставка заданной длины, жёсткость которого учитывалась в уравнениях устойчивости конструктивной системы коэффициентом податливости соединения k. Этот параметр можно определить с одной стороны из уравнения изогнутой оси балки, с другой стороны - как реактивный момент от единичного смещения.

Анализ влияния рассмотренных выше факторов на живучесть рамностержневых систем при потере устойчивости несущих элементов выполнен применительно к рамно-стержневой системе с жёстко защемлёнными стойками и жёсткими узлами сопряжения отдельных стержней (рис. 1,а).

В первом пролёте рама раскреплена связями, уменьшающими свободную длину крайней стойки в два раза. Рама нагружена внешними узловыми нагрузками (по стойкам), связанными между собой заданным соотношением.

В качестве варьируемого параметра при расчёте рассматриваемой рамы принята свободная длина крайней стойки.

Для рассматриваемой (n)-системы определено значение критической силы, действующей на каждую стойку:

Pкр 61,5 B red,1 / l12.

I (2) Полагая, что в результате коррозионных процессов элементы связей в первом пролёте разрушились, свободная длина первой стойки увеличилась в два раза, и расчётная схема метода перемещений при тех же нагрузках изменилась (рис. 1,б).

Критическая сила для полученной таким образом конструктивной системы определена аналогично. Ее значение составило:

Pкр 36, 3 B red,1 / l12.

II (3) Изменение критической силы в результате динамического догружения конструктивной системы, определено на энергетической основе с использованием выражения (1):

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Рис.1. Расчётные схемы исходной рамы (а), рамы с выключенной связью (б) и формы потери их устойчивости (в, г), соответственно.

После внезапного выключения связей и изменения свободной длины левой стойки активная потеря устойчивости произойдёт в стойках 1 и 3, в то время как стойка 2 потеряет устойчивость пассивно (рис. 1,г).

Следовательно, внезапное выключение связи в первом пролёте приведёт не только к снижению критической силы величиной 61,5 Bred,1 / l12 в 5,5 раз, но и к качественному изменению формы потери устойчивости системы.

На основе расчётной схемы рамы, изображённой на рисунке 1,а, был выполнен анализ влияния средовых повреждений отдельных узлов на живучесть рамно-стержневых конструктивных систем при потере устойчивости несущих элементов.

Полагаем, что коррозионным повреждениям подвергнута крайняя левая стойка рамы в зоне сопряжения её со связевыми элементами.

Используя уравнение изогнутой оси балки, параметр k можно представить в следующем виде:

k B red,св ( 1 2 ) / Lсв 3, (5) _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений

–  –  –

Рис. 2. Схема распределения жесткости по длине левой крайней стойки рамы (а) и схемы её деформирования (б, в), графики изменения критической силы в зависимости от глубины нейтрализации сечения (г) и в зависимости от отношения высоты стоек рамы (д): кривые 1, 4 - для (n)-системы, 2, 5 - для (n-1) -системы, 3, 6 - для (n-1)d – системы; при i=2 и i=3, соответственно.

Параметр, учитывающий изменение отношения жесткостей B*red,св и

Bred,св, определён из выражения:

=(Bred,св - B*red,св)/ Bred,св, (8) где B*red,св - остаточная жесткость повреждённого сечения, которая зависит от глубины коррозионного повреждения и определяется по методике В. М.

Бондаренко.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Так ( = 0) соответствует случаю начальной изгибной жёсткости стержня–вставки, когда остаточная жёсткость приведённого сечения B*red,св равна жёсткости неповреждённого сечения Bred,св и разнице углов 2 и 1 согласно (5) равной нулю. Значение ( = 1) соответствует случаю, когда остаточная жёсткость B*red,св минимальна, а реактивный момент максимален, т. е.

стержень-вставка имеет жёсткость, близкую к нулю. Такое значение жёсткости определяет предельное состояние в виде образования пластического шарнира.

Предложенная методика расчёта устойчивости рассматриваемой железобетонной стержневой системы позволяет определить характер изменения критической силы и определить значение жёсткости сечения, при которой в наиболее нагруженных узлах рамы образуется пластический шарнир (рис. 2,г).

Для рамы, изображённой на рисунке 1,а, б, выполнен расчёт и представлены графики изменения критической силы при варьировании высоты второй и третьей стоек рамы li (i=2, 3), соответственно (см. рис. 2,д). Полученные результаты расчёта показали, что увеличение высоты второй стойки рамы приводит к уменьшению влияния динамического догружения на значение критической силы, в то время как увеличение длины третьей стойки это влияние увеличивает.

Предложенная методика анализа живучести конструктивных систем при запроектных воздействиях реализована Орловским академическим научно-творческим центром Российской академии архитектуры и строительных наук в процессе проектирования реальных объектов. Так, с ее использованием был выполнен расчет устойчивости железобетонных колонн одного из блоков каркаса здания пристройки «Белгородской государственной филармонии».

Расчет был выполнен по двухуровневой расчетной схеме. Расчетная схема первого уровня представляла собой конечно-элементную модель, приведенной на рисунке 3. Реализация расчета выполнена с применением программного комплекса SCAD v. 11.1.

Несущие конструкции проектируемого здания представлены каркасом, состоящим из системы монолитных железобетонных колонн и стен. Колонны имеют квадратное сечение размером 400х400 мм, армированные стержневой арматурой класса А400 (А-III) и конструктивной арматурой класса А240. Перекрытия остальных блоков здания выполнено сплошной монолитной плитой толщиной 250 мм из бетона класса В25. Армирование произведено рабочей стержневой арматурой класса А400, в качестве конструктивной применена арматура класса А240. Из расчета с использованием расчетной схемы первого уровня определены значения усилий в элементах рассматриваемого фрагмента каркаса.

Конструктивная и расчетная схемы второго уровня представляли собой фрагмент наиболее нагруженной части здания (рис. 4), для которого опредеПерспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений лялись критические параметры характеризующие процесс потери устойчивости системы и изгибающие моменты с учетом последовательного появления пластических шарниров в узлах сопряжения элементов рамы.

Рис. 3. Конечно-элементная модель каркаса здания

–  –  –

Рис. 4. Конструктивная (а) и расчетные схемы фрагмента каркаса здания до (б) и после (в) запроектного воздействия _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Рассматриваемая стержневая система загружена внешней узловой нагрузкой выраженной через единый параметр Pэксп = 79160 кН, определённый в ходе расчёта по расчетной схеме первого уровня.

Переход (n) – системы (рис. 4,б) из проектного в запроектное (n-1) - состояние (рис. 4, в) характеризуется внезапным выключением из работы элементов раскрепляющих третью стойку рамы. Значение критической силы для (n-1) - системы, составило Pкр1 31528 кН (табл. 1).

n

–  –  –

На первом этапе расчёта по расчетной схеме второго уровня были определены значения относительных изгибающих моментов в стойках рассматриваемой конструктивной системы. Максимальное значение изгибающего момента зафиксировано в верхнем правом узле [М1,max*]=M1,в=-24262 кН·м.

Следовательно, в этом узле происходит образование первого пластического шарнира (происходит первое локальное разрушение).

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Для определения значения нагрузки P2, при достижении которой происходит образование следующего пластического шарнира (второй этап расчёта, i=2), выполняем расчёт системы с учётом изменившейся приведённой жесткости верхнего узла первой стойки Bred,1в.

Максимальное значение изгибающего момента при новом деформированном состоянии зафиксировано в верхнем узле второй стойки [М2,max*] = M2,в = кН·м. Используя зависимость [6] определяем обобщённый параметр :

[ M 2,max *] 20566 0,85, [ M 1,max *] 24262 тогда нагрузка P2 определяется по формуле:

P2 P1 / 31528 / 0,85 37194 кН.

Аналогичным образом проведены все последующие этапы расчёта по определению значений нагрузки Pi и параметра результаты, которых приведены в таблице 1.

В результате оказалось, что на четвёртом этапе расчёта нагрузка P = 149313 кН превышает эксплуатационное значение Pэксп = 79160 кН, что свидетельствует о стабилизации силового потока, то есть конструкция рамы получила локальное, а не прогрессирующее разрушение.

Анализ полученных результатов расчёта рассматриваемой конструктивной системы показал, что внезапное выключение из работы раскрепляющих элементов с последующей потерей общей устойчивости системы приведет к образованию двух пластических шарниров и последующей локализации процесса разрушения.

Полученные результаты теоретических, экспериментальных и численных исследований позволяют сформулировать некоторые конкретные предложения по проектированию конструкций рассматриваемого класса, направленные на повышение их живучести при внезапных запроектных воздействиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондаренко В.М. Концепция и направления теории конструктивной безопасности зданий и сооружений при силовых и средовых воздействиях / В.М. Бондаренко, В.И. Колчунов // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 2. С. 28-31.

2. Клюева Н.В. Исследования живучести железобетонных рамностержневых пространственных конструкций в запредельных состояниях // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 12. С. 55-59.

3. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях / Г.А. Гениев, В.И. Колчунов, Н.В. Клюева [и др.].

М.: АСВ, 2004. 216 с.

4. Некоторые результаты анализа и обобщения научных исследований по теории конструктивной безопасности и живучести / В.М. Бондаренко, _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений Н.В. Клюева, В.И. Колчунов [и др.] // Строительство и реконструкция. 2012.

№ 4. С. 3-16.

5. Александров А.В., Травуш В.И., Матвеев А.В О расчете стержневых конструкций на устойчивость // Промышленное и гражданское строительство. 2002. №3. С. 16-19.

6. Колчунов В.И., Кожаринова Н.О., Прасолов Н.О. Экспериментальнотеоретические исследования живучести железобетонных рам при потере устойчивости отдельного элемента // Вестник МГСУ. 2011. Т. 2. С. 109-115.

В.И. Колчунов, д-р техн. наук, проф., академик РААСН, завкафедрой уникальные здания и сооружения Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: yz_swsu@mail.ru) Н.О. Прасолов, канд. техн. наук, ст. преподаватель СКиМ Государственного университета – учебно-научно-производственного комплекса (Орел) (e-mail: skimkafedra@yandex.ru) А.С. Бухтиярова, канд. техн. наук, доц. кафедры уникальные здания и сооружения Юго-Западного государственного университета (Курск) (e-mail: yz_swsu@mail.ru) _____________________________________________________________________________

–  –  –

CALCULATION ALGORITHM AND ANALISYS OF REINFORCED

CONCRETE STRUCTURES SURVIVABILITY AT THE MOMENT OF AN

ABRUPT BUCKLING OF THE BEARING ELEMENTS

The work presents methods, algorithm and analisys of survivability for reinforced concrete frame structures in out-of-limit state due to abrupt buckling of the bearing elements. The authors presents the calculation algorithm performed with Structural CAD program complex taking a many-storied reinforced concrete frame building as an example.

Keywords: survivability, buckling, reinforced concrete structures.

V.I. Kolchunov, Doctor of Technical SCIENCES, Professor, Head of Chair of Unique buildings and constructions of the Southwest State University (Kursk) (e-mail: yz_swsu@mail.ru) _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений N.O. Prasolov, Candidate of Technical Sciences, the Senior Lecturer of SKIM of the State university – educational scientific-industrial complex (Orel) (e-mail: skimkafedra@yandex.ru) A.S. Bukhtiyarova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of chair of Unique buildings and constructions of the Southwest State University (Kursk) (e-mail: yz_swsu@mail.ru) УДК 624.01(043.2)

–  –  –

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПК ЛИРА-САПР

Выполнен анализ методов оценки риска возникновения аварийных ситуаций. Разработан алгоритм исследования отказов.

–  –  –

Повышение безопасности зданий, при рациональном использовании материальных ресурсов, оценка надежности эксплуатируемых и усиливаемых конструкций остается одной из актуальных проблем строительной отрасли.

В последние годы в связи с ростом количества техногенных и естественных катастроф все чаще возникает ситуация, когда несущие конструкции подвергаются воздействию интенсивных мгновенных динамических нагрузок, не предусмотренных проектом. Для обеспечения снижения числа аварийных ситуаций или убытка при их возникновении важной задачей является разработка таких подходов к исследованию прогнозирования состояния конструктивных систем, которые максимально обеспечивали их безопасность или снижали бы материальный убыток и человеческие жертвы в случае возникновения аварий.

Невзирая на важность повышения безопасности зданий и повышенное внимание к этой проблеме заграничных и отечественных ученых [1 - 4], единственного общепринятого алгоритма анализа отказов для конструктивной системы нет до настоящего времени. Это связано, прежде всего, с тем, что понятие конструктивной системы является достаточно обобщенным, и невозможно создать один алгоритм анализа отказов для широкого класса _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений объектов. В настоящее время является очень распространенным понятие свободного проектирования, т. е. все здания не являются типичными, потому и конструктивные системы являются разными. Но обобщить методику анализа отказов и предложить некоторые мероприятия перерастания отказов в аварийную ситуацию, а потом в аварию возможно благодаря методам компьютерного моделирования и методам применения мер безопасности еще на этапе проектирования строительного объекта.

При решении комплексных вопросов безопасности в развитых странах широко применяется методология риска, основу которой составляет определение последствий и достоверности нежелательных событий. Используя количественные показатели риска, в принципе, можно «измерять» потенциальную опасность и даже сравнивать опасности различной природы, при этом в качестве показателей опасности обычно понимают риск гибели людей (или в общем случае риск причинения определенного ущерба).

Риск, или степень риска, предлагается рассматривать как сочетание частоты (вероятности) и последствий конкретного опасного события [1]. Математическое выражение риска Р – это соотношение числа неблагоприятных проявлений опасности n к их возможному числу N за определённый период времени, т.е. P = n/N. Помимо этого используется понятие «степень риска» R, т.е. вероятность наступления нежелательного события с учётом размера возможного ущерба от события.

Степень риска можно представить как математическое ожидание величины ущерба от нежелательного события:

( )=, где pi – вероятность наступления события, связанного с ущербом; mi – случайная величина ущерба, причинённого экономике, здоровью и т.п.

Понятие риска всегда включает два элемента: частоту, с которой осуществляется опасное событие, и последствия возникновения опасного события.

Анализ риска, в свою очередь, заключается в выявлении (идентификации) опасностей и оценке риска, когда под опасностью понимается источник потенциального ущерба или ситуация с возможностью нанесения ущерба, а под идентификацией опасности подразумевается процесс выявления опасности и определение ее характеристик. Применение понятия «риск», таким образом, позволяет переводить опасность в разряд измеряемых категорий.

Оценка риска – это анализ происхождения (возникновения) и масштабов риска в конкретной ситуации. Сегодня оценка риска является единственным аналитическим инструментом, позволяющим определить факторы риска для здоровья человека, их соотношение и на этой базе очертить приоритеты деятельности по минимизации риска. Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий и их сочетание.

Анализ последствий включает оценку воздействий на людей, имущество или окружающую среду. Для прогнозирования последствий моделируются _________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений аварийные процессы с учетом классификации причин и сущности поражающих факторов.

На рис.1 представлены существующие методы анализа риска [5].

На основе вероятностного метода могут быть построены различные методики оценки природно-техногенного риска, которые делятся на:

- статические, при наличии статистических данных;

- теоретико-вероятностные, используемые для оценки рисков от редких событий, когда статистика практически отсутствует;

- эвристические, основанные на использовании субъективных вероятностей, получаемых с помощью экспертного оценивания.

Рис. 1. Схема анализа рисков

На этапе оценки риска следует проанализировать возможную неопределенность результатов, обусловленную неточностью информации по надежности несущих конструкций, ошибкам проектирования, а также принятых допущений, применяемых при построении и расчете моделей строительных объектов.

Анализ опасностей описывает опасности качественно и количественно и заканчивается планированием предупредительных мероприятий. Он базируется на знании алгебры логики и событий, теории вероятностей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и системного подхода.

Качественные методы анализа опасностей позволяют определить источники опасностей, потенциальные аварии и несчастные случаи, последовательности развития событий, методы предотвращения возникновения аварийных ситуаций, методы предотвращения перерастания аварийных ситуаций в аварию и методы смягчения последствий. Выбор качественного метода анализа опасностей зависит от назначения объекта и его сложности.

_________________________________________________________

Перспективы развития программных комплексов для расчета несущих систем зданий и сооружений В настоящее время в литературе нет четкого понятия отказа строительной конструкции. Часть исследователей под отказом понимают достижение конструкцией предельного состояния по ряду критериев – безопасности, эксплуатационной пригодности (деформациям, образованию и раскрытию трещин) [2, 4]. Другая часть исследователей ставят в основу безопасность [1, 5].

При исследовании процессов жизненного цикла конструкции под отказом можно понимать ситуацию, при которой становится невозможной эксплуатация конструкции из-за опасности ее разрушения. Воздействия различных факторов на строительный объект могут привести к отказу каких-либо элементов конструкции. Классификация возмущающих воздействий на строительные объекты с точки зрения теории надежности, стойкости и безопасности приведена на рис.2 [5].



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«1. Цели освоения модуля (дисциплины) Цели освоения дисциплины: в области обучения – формирование у обучающихся иноязычной коммуникативной компетенции студентов в профессиональной сфере, т.е. способности и готовности осуществлять устную и письменную коммуникацию,...»

«Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа с.Ефремкино муниципального района Кармаскалинский район Республики Башкортостан Рассмотрено. Согласовано....»

«Некоммерческое партнерство "СРО "ОБЪЕДИНЕННЫЕ РАЗРАБОТЧИКИ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ" (номер в государственном реестре СРО-П-099-23122009) ПРОТОКОЛ № 323 заседания постоянно действующего коллегиального органа управления – Правления Партнер...»

«Расширение НАТО на Восток 15.12.2012 22:30 Обновлено 15.12.2012 22:44 Североатлантический союз НАТО (North Atlantic Treaty Organization – NATO) был создан в 1949 году в целях создания основы безопасности своих членов. Непосредственной задачей НАТО после подписания Договора в 1949 году было...»

«Описание опций "Интернет-Mini", "Интернет-Maxi" и "Интернет-VIP" Интернет-опция "Интернет-Mini" Кому доступно Опция "Интернет-Mini" доступна для подключения на всех тарифах, кроме тарифов "Smart", "Smart+", "Ultra", а также "iPad", "SIM", "i-Онлайнер", "Онлайнер", "Супер Онлайнер", "Классный",...»

«Зарегистрировано в Минюсте России 29 января 2010 г. 16164 МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 11 января 2010 г. N 3 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ ПРИМЕНЕНИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ И РЕТРАНСЛЯТОРОВ СЕТЕЙ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ. ЧАСТЬ III. ПРАВИЛА ПРИМЕНЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ, ИС...»

«Комитет по народному образованию Администрации Солнечногорского муниципального района Московской области МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЛОЖКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 141595, Московска...»

«A. C. Титаренко* "Русско-китайская дружба" и особое отношение китайцев к русским: стереотипы восприятия второй половины XIX начала XX вв. Представления об Китаеэтносах, странахнаявляются важней­ иных шей частью национального самосознания. Представления русск...»

«Приложение к свидетельству № 56363 Лист № 1 об утверждении типа средств измерений Всего листов 6 ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Анализаторы влажности 5100, 5100 HD Назначение средства измерений Анализ...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 23 мая 2006 г. N 306 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ УСТАНОВЛЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАТИВОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ (в ред. Постановлений Правительства РФ от 06.05.2011 N 354, от 28.03.2012 N 258, о...»

«Бородин А.И. ВВЕДЕНИЕ Первое начало термодинамики определяет, какая часть теплоты расходуется на совершение работы, а какая преобразуется во внутреннюю энергию термодинамической системы, т.е. отвечает на вопрос какое количество теплоты выделено (поглощено) в процессе преобразования энерги...»

«ОБЪЯВЛЕНИЕ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ ЗАКУПКАХ СПОСОБОМ ЗАПРОС ЦЕНОВЫХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ НА ПОНИЖЕНИЕ N:290764 1. в лице Филиал акционерного общества Казахстанская компания по управлению электрическими...»

«Департамент образования Администрации МО г. Салехард Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2" "РАССМОТРЕНО" "СОГЛАСОВАНО" "УТВЕРЖДЕНО" протокол № 1 о...»

«Приложение к свидетельству № 62094 Лист № 1 об утверждении типа средств измерений Всего листов 11 ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Измерители параметров релейной защиты PTE, Mentor 12 Назначение средства измерений Измерители параметров релейной защиты PTE, Mentor 12 (далее – измерители) предназначены для воспроизведения и из...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ВОСТОКОВЕДЕНИЯ ТРАГЕДИИ АЛЕППО И МОСУЛА: СХОДCТВА И РАЗЛИЧИЯ Москва ТРАГЕДИИ АЛЕППО И МОСУЛА: СХОДCТВА И РАЗЛИЧИЯ Москва ВВЕДЕНИЕ Сирийский город Алеппо и иракский город Мосул стали символом трагедии сотен тысяч людей и варварства XXI века. На протяжении нескольких лет названия этих городов занимали и продолжа...»

«Встраиваемые газовые духовые шкафы Руководство по установке, эксплуатации и обслуживанию Модель MGOG.673B MGOG.673W MGOG.673S Внимание Это оборудование должно быть заземлено! Данный духовой шкаф предназначен только для использования в домашних условиях для приготовления пищи, использование оборудования в любых п...»

«Олимпиада по основам безопасности жизнедеятельности. Первый (школьный) этап Всероссийской олимпиады школьников. Ханты Мансийский автономный округ – Югра г.Нягань 2015-2016 учебный год Теоретический тур 7-8 класс МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ ОЛИМПИАДНЫХ ЗА...»

«Ящук Анна Иосифовна преподаватель кафедры ЭТ, аспирант Академии управления при Президенте Республики Беларусь Не будем ЭКОномить на детях В настоящее время во многих странах мира осуществляется переход к новой модели рождаемости....»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, M ETROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ 32593— СТАНДАРТ ЧАИ И ЧАЙНАЯ про дукци...»

«Проект Профессиональный стандарт "Дирижирование" Общие положения 1. Профессиональный стандарт "Дирижирование" предназначен для 1. формирования образовательных программ, в том чи...»

«Светодиодные модули ELF 5SMD. Инструкция по эксплуатации. В настоящей инструкции Вы найдете подробные рекомендации по установке и использованию светодиодных модулей ELF 5SMD. Светодиодные модули ELF являются лучшими источниками света для подсветки объемных букв, световых коробов и контражурной подсветки рекламных констру...»

«Цифровая фотограмметрическая система Версия 6.2 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Программный модуль StereoMeasure / Программа Лесное дешифрирование Программный модуль StereoMeasure / Программа Лесное дешифрирование PHOTOMOD 6.2 Оглавление 1. Назначение документа 2. Программный модуль PHOTOMOD StereoMeasure 3. Фу...»

«ОБЗОР ПРЕССЫ 23.06.2014 Оглавление Россия и EC сбрасывают грузы Налог на недвижимость пришел в движение Налог на спокойствие Политика не поколебала социального оптимизма Татарстан стал лидером по социальному самочувствию регионов РФ Сила — в праве Торговля и общепит могут лишиться упроще...»

«Table of Contents О документации 1.1 Введение О Yii 2.1 Обновление с версии 1.1 2.2 Первое знакомство Установка Yii 3.1 Запуск приложения 3.2 Говорим "привет" 3.3 Работа с формами 3.4 Работа с базами данных 3.5 Генерация кода при помощи Gii 3.6 Что дальше? 3.7 Структура приложения Обзор 4.1 Входные скрипты 4.2 Приложения 4.3 Компоненты при...»

«Вариант 1 ЧАСТЬ 1 При выполнении заданий этой части в бланке ответов М1 под номером выполняемого вами задания (А1—А36) поставьте знак "х" в клеточку, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. А 1. Используя какой оптический прибор можно...»

«Государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский городской университет управления Правительства Москвы Институт высшего профессионального образования Кафедра международного права и международных отношений УТВЕРЖДЕНО Пр...»








 
2017 www.kn.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.