Способы расчета несущих конструкций на устойчивость к прогрессирующему разрушению

Введение. Рассматриваются методы расчета и действующие нормативные документы, используемые при расчете зданий на устойчивость к прогрессирующему обрушению. Перечислены ключевые методы решения подобных задач. Изложены основные положения каждого из них. Проанализированы преимущества и недостатки применяемых методов.

Материалы и методы. Расчеты устойчивости к прогрессирующему обрушению выполнены для многопролетной многоэтажной плоской рамы на отказ средней стойки первого этажа. Для проведения расчетов применялся программный комплекс ЛИРА-САПР 2021 R1.2. Задача решалась несколькими методами: статический расчет, квазистатический расчет и динамический расчет. Квазистатический расчет выполнялся в двух вариантах: pulldown- и pushdown-анализ. Динамический расчет осуществлялся методом прямого интегрирования уравнений движения с помощью модуля «Динамика во времени». Было рассмотрено два варианта с различным временем исключения элементов.

Результаты. Результаты проанализированы и сведены в табл. 2. Расчет в статической постановке дает значения усилий и перемещений, явно заниженные по сравнению с остальными способами. Усилия и перемещения, полученные при квазистатических расчетах, получились больше, чем при расчетах в динамической постановке. Результаты, полученные при pulldown- и pushdown-анализе, близки по своим величинам.

Выводы. Расчеты квазистатическими методами дают завышенные усилия и перемещения по сравнению с расчетами в динамической постановке. Результаты pushdown-анализа лучше соотносятся с результатами расчетов в динамической постановке. Для более точного определения усилий при использовании квазистатического расчета необходимо обоснование коэффициента динамичности.

1. Бергер М.П. Несущая способность стальных ферм с учетом времени локального разрушения : дис. … канд. техн. наук. М., 2020. 186 с.

2. Туснина О.А. Выбор аварийных ситуаций при расчете на прогрессирующее обрушение промышленного здания // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 9. С. 60–65. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.09.60-65

3. Назаров Ю.П., Городецкий А.С., Симбиркин В.Н. К проблеме обеспечения живучести строительных конструкций при аварийных воздействиях // Строительная механика и расчет сооружений. 2009. № 4 (225). С. 5–9.

4. Дробот Д.Ю. Возможные технологии расчета на прогрессирующее обрушение : учебное пособие. М., 2020. 264 с.

5. Перельмутер А.В., Кабанцев О.В. О методах расчетного анализа при внезапном отказе элемента несущей системы : доклад // Семинар SCAD-Soft.2019.

6. Бондарев Ю.В., Талантов И.С. Подходы к решению задачи о внезапном удалении элементов из стержневой системы // Вестник гражданских инженеров. 2014. № 2 (43). С. 48–52.

7. Грачев В.Ю., Вершинина Т.А., Пузаткин А.А. Непропорциональное разрушение. Сравнение методов расчета. Екатеринбург : Ажур, 2010. 81 c.

8. Туснин А.Р., Бергер М.П. Коэффициенты динамичности для расчета поврежденной фермы // Теория и практика расчета зданий, сооружений и элементов конструкций. Аналитические и численные методы : сб. докл. и тез. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения проф. Н.Н. Леонтьева и 110-летию со дня рождения проф. В.З. Власова. 2017. С. 87–89.

9. Tusnin A. Analysis of dynamic coefficients for damage to the middle support of two-span and three-span continuous beams // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 117. P. 00173. DOI: 10.1051/matec-conf/201711700173

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

11. Колчунов В.И., Федорова Н.В. Некоторые проблемы живучести железобетонных конструктивных систем при аварийных воздействиях // Вестник НИЦ Строительство. 2018. № 1 (16). С. 115–119.

12. Краснощёков Ю.В., Мельникова С.О., Екимов А.А. Живучесть многоэтажного здания со связевым каркасом // Вестник СибАДИ. 2016. № 2 (48). С. 100–104. DOI: 10.26518/2071-7296-2016-2(48)-100-104

13. Краснощеков Ю.В. Расчет каркасного здания на прогрессирующее обрушение при аварийном отказе колонны // Строительная механика и расчет сооружений. 2017. № 1 (270). С. 54–58.

14. Еремеев П.Г., Лебедева И.В. Мониторинг и анализ нормативных документов по проектированию конструкций с учетом прогрессирующего обрушения // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 12. С. 15–21. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.12.15-21

15. Ведяков И.И., Еремеев П.Г., Одесский П.Д., Попов Н.А., Соловьев Д.В. Расчет строительных конструкций на прогрессирующее обрушение : нормативные требования // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 4. С. 16–24. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.04.16-24

16. Перельмутер А.В. Развитие требований к безотказности сооружений // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 1. С. 81–101.

17. Ellingwood B.R., Smilowitz R., Dusenberry D.O., Duthinh D., Lew H.S., Carino N.J. Best practices for reducing the potential for progressive collapse in buildings. USA : NISTIR, 2007. DOI: 10.6028/nist.ir.7396

18. Кудишин Ю.И. Концептуальные проблемы живучести строительных конструкций // Вестник МГСУ. 2009. № 2 (спец.). С. 28–36

19. Травуш В.И., Колчунов В.И., Клюева Н.В.Некоторые направления развития теории живучести конструктивных систем зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 3. С. 4–11.

20. Данилов А.И. Концепция управления процессом разрушения строительного объекта // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 8. С. 74–77.

21. Травуш В.И., Колчунов В.И., Леонтьев Е.В. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в рамках законодательных и нормативных требований // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 46–54. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.02.46-54

22. Kandil K.S., Ellobody E.A.E.F., Eldehemy H. Progressive Collapse of Steel Frames // World Journal of Engineering and Technology. 2013. Vol. 01. Issue 03. Рр. 39–48. DOI: 10.4236/wjet.2013.13007

23. Колчунов В.И., Емальянов С.Г. и др. Проектирование мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения : методическое пособие. М., 2018.

24. Келасьев Н.Г., Трекин Н.Н., Кодыш Э.Н. и др. Пособие по проектированию мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Часть 2. М., 2020.