Расчет рамных конструкций при внезапных структурных перестройках

• Автор: Курченко, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Современные требования к живучести строительных конструкций

1.2 Теоретические и экспериментальные исследования несущей способности конструкций при структурных перестройках

1.3 Конструктивные методы защиты от запроектных воздействий

1.4 Выводы к главе

1.5 Цель и задачи исследований

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАМНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ ПРИ ВНЕЗАПНЫХ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЙКАХ

2.1 Общая схема решения нелинейной динамической задачи

2.2 Геометрически нелинейные задачи с известными решениями
2.3 Конечно-элементные модели плоских рам
2.3.1 Схема использования пластических шарниров
2.3.2 Примеры решения задач для плоских рам, обеспеченных страховочными устройствами
2.4 Моделирование работы стержней при сложном сопротивлении
2.4.1 Использование ассоциированного закона течения для описания упруго-пластических деформаций тонкостенных стержней
2.4.2 Описание пространственной работы тонкостенных стержней замкнутого профиля
2.4.3 Моделирование деформаций тонкостенных стержней с открытым профилем
2.5 Выводы к главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАМНЫХ СИСТЕМ
3.1 Цели эксперимента

3.2 Испытание и расчет стержня на изгиб с кручением
3.3 Ударные испытания рамы
3.3.1 Описание экспериментальной установки
3.3.2 Определение относительных деформаций
3.3.3 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных
3.4 Внезапное удаление стойки
3.4.1 Экспериментальная установка и порядок проведения испытаний
3.4.2 Сопоставление результатов эксперимента и конечноэлементного моделирования
3.5 Выводы к главе
4 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЖИВУЧЕСТИ ОБЪЕКТОВ ПРИ ВОЗМОЖНЫХ ЛОКАЛЬНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯХ
4.1 Определение рациональных параметров системы адаптации для одноэтажных рам
4.2 Повышение живучести конструкции стального навеса к запроект-ным воздействиям
4.2.1 Оценка живучести стального навеса над трибунами стадиона
при локальных повреждениях
4.2.2 Расчет динамического поведения конструкции при введении страховочных элементов
4.3 Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Экспериментальные данные
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Копии документов о внедрении работы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последнее время все чаще возникают аварийные ситуации, приводящие к разрушению несущих конструкций строительных систем с тяжелыми социальными и экономическими последствиями. Причинами таких событий во многих случаях являются воздействия, не предусмотренные условиями нормальной эксплуатации зданий и сооружений, или, так называемые, запроектные воздействия. В связи с этим выпущен ряд отечественных и зарубежных нормативных документов, предусматривающих проверку строительных конструкций на сопротивляемость прогрессирующему обрушению при внезапном выключении из работы отдельных связей, элементов, опор и т.п. С учетом данного фактора в современной науке уделяется большое внимание разработке методов расчета деформируемых объектов при возможных структурных перестройках.
Расчет несущих систем на запроектные воздействия, как правило, должен включать исследование поведения конструкций в динамической постановке при больших перемещениях с учетом физически нелинейной работы материалов и конструктивно нелинейных эффектов. При этом требуется оценить живучесть объектов без подробного изучения их напряженно-деформированного состояния. Решение данной задачи для рамных стержневых конструкций на основе существующих методик часто сопряжено с неоправданно большой трудоемкостью расчетов и проблемами обеспечения устойчивости численного интегрирования нелинейных дифференциальных уравнений. Поэтому тема диссертации, связанная с разработкой эффективных алгоритмов анализа динамического поведения плоских и пространственных рамных стержневых систем при внезапных структурных изменениях, представляется актуальной.
Объект исследования - пространственные рамные системы из тонкостенных стержней односвязного замкнутого и открытого профиля поперечного сечения и конструкции плоских рам.

тивления прогрессирующему обрушению. При этом отмечается, что проектирование дополнительной арматуры в перекрытиях для улучшения их сопротивляемости запроектным воздействиям нецелесообразно. Если применить фасадную систему из несущих однослойных панелей, то сопротивляемость здания прогрессирующему обрушению существенно возрастает. Расчеты показывают, что при такой конструктивной схеме в плитах перекрытия образуются краевые пластические шарниры, которые совместно с фасадными панелями способствуют локализации процесса разрушения.
В работе [164] рассматривалась защита 5-этажного жилого здания с наружными стенами из панелей, для которого возможна надстройка на один-три этажа. Обнаружено, что самым опасным повреждением является локальное разрушение наружных панелей, примыкающих к углу здания. Для повышения надежности несущей системы необходимо соединить перекрытия в углах с наружными и внутренними стенами вышестоящих этажей и установить горизонтальные и вертикальные связи, защищающие наружные панели от прогрессирующего обрушения, смонтировав на каждом этаже единый металлический пояс по контуру здания и вдоль внутренней стены.
Разработаны системы адаптации к запроектным воздействиям для металлических каркасов гражданских зданий [96, 101]. Эти системы предусматривают установку страховочных конструктивных элементов и механизмов, способствующих эффективному перераспределеншо усилий при мгновенной структурной перестройке объекта и тем самым повышающих сопротивляемость здания прогрессирующему обрушению. Предложен каркас здания повышенной живучести [96], включающий систему страховочных связей и затяжек. В работе [101] представлен каркас, состоящий из двухэтажных двухпролетных рам, которые включают в себя жестко соединенные с фундаментом колонны и свободно опертые на них ригели, а также систему горизонтальных и вертикальных связей жесткости. Ригели каждого из пролетов всех поперечных рам в местах опирания на среднюю колонну имеют дополнительные ребра жестко-