Анализ работы конструкций при прогрессирующем разрушении

В последнее время в строительной отрасли произошло бурное развитие высотного строительства, это связано с высокими темпами роста населения при ограниченных территориях городской застройки. Сегодня, благодаря развитию теории надежности все больше таких объектов возводится в особых условиях, в том числе в сейсмически опасных районах

Особенно важным вопросом при расчете таких сооружений, является учет прогрессирующего обрушения, поскольку в таком случае учитывается перераспределение усилий в конструкциях. Под прогрессирующим разрушением понимается процесс разрушения, при котором несущие конструкции, сохранившиеся в первый момент аварии, не выдерживают дополнительной нагрузки, ранее воспринимавшейся поврежденными элементами, и тоже разрушаются. В настоящее время при расчете каркаса здания на прогрессирующее обрушение применяется методика удаления наиболее нагруженного элемента первого этажа. Однако существуют и другие методики учета прогрессирующего обрушения.

В данной работе приведен расчет монолитного здания на сейсмическое воздействие с учетом прогрессирующего обрушения. Из расчетной схемы последовательно удалялись несущие элементы первого этажа, нагрузка в которых превышала критическую. В последствие из-за перераспределения усилий другие конструкции постепенно выключались из работы.

При разработке пространственной расчетной модели все несущие элементы моделировались как пластинчатые конечные элементы с 6-ю степенями свободы на узлах. Шаг разбивочной сетки расчетной схемы принят 500х500 мм, в местах пересечения стен и плиты перекрытия сетка принимается 300х300 мм (рис.1)

При расчете были учтены постоянные (вес строительных конструкций), временные (полезная нагрузка, снеговая нагрузка с учетом снеговых мешков и ветровая нагрузка с учетом пульсации), а также сейсмическая нагрузки.

Рисунок 1 Расчетная модель здания

При расчете контролировались усилия, возникающие в несущих стенах первого этажа (рис.2)

Рисунок 2 Мозаика вертикальных усилий в стенах первого этажа

На рисунке 3 красным цветом показаны стены, усилия в которых превышают допустимую нагрузку

Рисунок 3 Расположение стен, превышающих предельные значения

В результате проведённого исследования был выполнен детальный анализ и систематизация методов оценки надёжности и методов расчёта зданий и сооружений на прогрессирующее обрушение при действии сейсмического воздействия. Апробирован алгоритм расчёта конструкций монолитного железобетонного здания на прогрессирующее обрушение.