VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Вопросам надёжности проектируемых и существующих зданий во все времена проявлялся повышенный интерес. В последнее время подобное внимание связано с мероприятиями по предотвращению прогрессирующего разрушения зданий и сооружений. В связи с этим, стоит заметить, что противодействие прогрессирующему разрушению несущих каркасов зданий является актуальной задачей настоящего времени.

В основных положениях по расчету ГОСТ 7751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований» отмечено:

«Строительные конструкции и основания должны быть запроектированы таким образом, чтобы они обладали достаточной надежностью при возведении и эксплуатации с учётом, при необходимости, особых воздействий (например, в результате землетрясения, наводнения, пожара, взрыва)»

Практика анализа аварий свидетельствует о том, что катастрофическое воздействие может вызвать принципиальное изменение расчетной схемы здания и одновременно с этим – работу конструктивных элементов в постпредельном состоянии. Для предупреждения прогрессирующего разрушения необходимо рассматривать влияние возможных последствий разрушения отдельных конструктивных элементов на сохранение основных несущих элементов конструкций сооружений. Исследования на прогрессирующее разрушение стальных каркасов зданий, в большинстве своем связанно со строительством большого количества жилых и офисных зданий, большепролетных торгово-развлекательных и спортивных комплексов.

На данный момент известны три основных способа предупреждения прогрессирующего обрушения строительных конструкций:

• Общее упрочнение всего сооружения;

• Местное усиление отдельных элементов;

• Обеспечение надежной конструктивной взаимосвязи элементов.

Существуют и более частные методы предупреждения прогрессирующего разрушения, к которым относятся: повышение надежности, дублирование и конструктивные решения, обеспечивающие предупреждения прогрессирующего разрушения основных несущих элементов здания.

Расчет прогрессирующего разрушения может проводиться двумя методами:

1. Кинематическим методом предельного равновесия

2. Методом конечных элементов с использованием пакетов прикладных специальных сертифицированных в России компьютерных программ, таких как SCAD, ANSYS, СТАДИО, Nastran и др.

Кинематический метод, в отличие от метода конечных элементов, не автоматизирован и требует от исполнителя творческого подхода. Оба метода расчета позволяют, как проверить, так и подобрать сечение отдельных элементов.

Расчет устойчивости здания к прогрессирующему обрушению необходимо производить на особое сочетание нагрузок и воздействий, включающих длительные и постоянные нагрузки. При действии особых нагрузок расчет проводится для сооружений I и II классов ответственности. Расчетом должны быть проверены все возможные схемы разрушений отдельных элементов.

Моделирование процесса прогрессирующего разрушения стального каркаса зданий, удобно производить с применением ПК SCAD, позволяющим определить объемы разрушения всего здания при превентивном разрушении одного или группы элементов. Для оценки прогрессирующего разрушения в ПК SCAD искусственно удаляется один или группа элементов и проводится расчет напряженно деформируемого состояния всех элементов здания, что позволяет получить картину возможных разрушений для каждого элемента здания. Количество расчетов выбирается исходя из необходимости получения наиболее полной информации по объемам разрушений для всего здания, при возможном разрушении наиболее ответственных элементов.

Для зданий обладающих симметрией относительно обеих осей, определяется число расчетов, необходимых для выполнения количественной оценки объемов разрушений при выходе из строя одного из элементов, например, таких как колонны балки, фермы. После выполнения всех расчетов выделяются эквивалентные элементы группы разрушаемых элементов. Под эквивалентной группой разрушаемых элементов понимается элемент или группа элементов, разрушение которых вызывает одинаковый объем разрушения всего здания. Результаты расчета рассматриваемого здания на прогрессирующее разрушение отображаются в графической форме в двухцветной цветовой шкале, в которой элементы разделяются на два типа: сохранившие работоспособность - обозначаются зеленым цветом, а вышедшие из строя - красным.

Анализ результатов работы модели прогрессирующего разрушения в ПК SCAD позволяет выделить элементы, вышедшие из строя, объединить их в эквивалентные группы, а также определить необходимый объем СМР для каждой из этих групп. В конечном итоге, определяются наиболее опасные места разрушения несущих конструкций здания. Результаты расчета наиболее опасных участков конструкции, при прогрессирующем обрушении, позволяют провести их местное усиление, что впоследствии приведет к сокращению объемов разрушений. Таким образом, исключается возможность распространения лавинообразного обрушения элементов каркаса здания, при перераспределении веса конструкции.

Список литературы

1. Алмазов В. О., Проблемы прогрессирующего разрушения строительных объектов // Строительство. Деловая слава России, [Электронный ресурс] — Режим доступа: [http://www.d-s-r.ru/texts/74–77.pdf]

2. Карпиловский В.С., Крискунов Э.З., Маляренко А.А. и др. SCADOffice. Вычислительный комплекс SCAD. — М.: СКАД СОФТ, 2012. — 648 с.

3. Булгаков С. Н., Тамзарян А. Г., Рахман И. А., Степанов А. Ю., Снижение рисков в строительстве при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера// Научное издание. Под общ. ред. Тамзаряна А. Г. Издание второе.- М.: Издательство АСВ, 2012.– 304с.

4. Руденко Д. В., Защита каркасных зданий от прогрессирующего обрушения. Диссертация магистр техники и технологии/ ГПУ, С-Пб. — 2009, — 91 с.