Эволюционная оптимизация балок и рам с учетом внезапных структурных изменений

• Автор: Лелетко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Основные положения современных требований к учету запроектных воздействий на здания и сооружения.

1.2 Анализ работы несущих систем при разрушении отдельных элементов

1.3 Методы оптимизации стержневых несущих систем.

1.4 Выводы к главе 1.

1.5 Цель и задачи исследований.

2 НАГРУЖЕННОСТЬ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ ПРИ ВНЕЗАПНЫХ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЙКАХ.

2.1 Развитие приближенных подходов к оценке воздействий на несущие конструкции при внезапных изменениях их структуры в линейной постановке.
2.2 Исследование динамики стержневых конструкций при внезапных структурных перестройках с учетом физически нелинейной работы материала .
2.2.1 Учет физически нелинейного поведения материала в динамических и квазистатических расчетах.
2.2.2 Динамический анализ стержневых систем в приращениях при учете физической нелинейности
2.3 Выводы к главе 2.
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЭВОЛЮЦИОННОГО СИНТЕЗА СТАТИЧЕСКИ НАГРУЖЕННЫХ БАЛОК И РАМ ПРИ ОЦЕНКЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ ПРЕДЕЛЬНОГО РАВНОВЕСИЯ
3.1 Формулировка экстремальных задач.
3.1.1 Нахождение предельной нагрузки .
3.1.2 Регулирование расположения постоянных сил
3.1.3 Оптимальный синтез конструкций.
3.2 Эволюционные схемы решения поставленных задач
3.3 Проверка работоспособности предлагаемых алгоритмов.
3.3.1 Задачи с известными решениями
3.3.2 Примеры решения задач для двухконтурных рам
3.3.3 Экстремальные задачи для трехпролетной рамы
3.4 Выводы к главе 3.
4 АЛГОРИТМ ОПТИМАЛЬНОГО СИНТЕЗА БАЛОЧНЫХ И РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ВОЗМОЖНОСТИ ВНЕЗАПНЫХ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК.
4.1 Методика решения задачи
4.2 Разработка элементов препроцессора для оптимального синтеза несущих конструкций
4.3 Оптимизация четырехпролетной балки.
4.4 Синтез рамной конструкции металлического каркаса двухэтажного здания.
4.4.1 Краткое описание базовой конструкции
4.4.2 Совершенствование структуры каркаса. Расчетная схема и конечноэлементная модель несущей системы.
4.4.3 Проведение оптимизационных расчетов.
4.5 Выводы к главе 4.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Как проектные, так и запроектные воздействия вызывают определенное накопление повреждений и дефектов в зданиях [, , 1], что, в свою очередь, может привести к отказу одного или нескольких несущих элементов, либо всей конструкции. Данное явление поддается прогнозированию путем периодического мониторинга зданий и сооружений []. Наиболее непредсказуемым является мгновенное разрушение отдельных элементов вследствие запроектных воздействий, которые могут вызывать значительное динамическое нагружение остальных несущих элементов []. Как отмечается в работе [], в таких случаях конструкция стремится адаптироваться к изменению структуры несущей системы посредством перераспределения усилий между ее неразрушенными частями. Возможны два сценария развития событий [6]. В первом сценарии после выключения из работы одного или нескольких элементов изменение ^конструктивной схемы не приводит к аварийной ситуации, то есть будет носить локальный характер. Второй сценарий гораздо более опасен. Он характеризуется лавинообразным разрушением всего сооружения или значительной его части. Используемая на настоящий момент в проектных организациях основная нормативная документация не в состоянии удовлетворить требования к безопасности строительных объектов []. В то же время число аварий зданий и сооружений постоянно растет []. В связи с этим перед строительной наукой остро встала проблема обеспечения конструктивной безопасности зданий в случае возникновения запро-ектных воздействий [, , , , 8, 1, 5]. Первые разработки нормативных документов и рекомендаций к ним, регламентирующих учет таких воздействий на сооружения и защиту их от лавинообразного разрушения, появились за рубежом [3, 5, 7-9]. Как отмечается в работе [1], решающим толчком для этих разработок послужило обрушение -этажного панельного жилого дома в Лондоне в году. В последнее десятилетие и в нашей стране наметилась тенденция к регламентации учета возможности таких воздействий на здания и сооружения при их проектировании. При этом основной акцент делается на улучшение характеристик зданий по замедлению или предупреждению их лавинообразного разрушения в случае локального повреждения несущей системы [, 0, 9, 0, 3-6]. Так в московских городских строительных нормах [] при проектировании жилых зданий предъявляется требование к учету наравне с нагрузками, предусмотренными нормами [3], воздействий, не предусмотренных условиями их нормальной эксплуатации и вызывающих локальные разрушениям отдельных несущих конструкций. Отмечается, что локальные разрушения не должны приводить к прогрессирующему обрушению строительных объектов. Разработаны соответствующие рекомендации для панельных [9], каркасных [5], кирпичных [4], монолитных [6] и высотных [3] зданий. Выпуск специализированных рекомендаций такого типа обусловлен тем, что для разных видов несущих систем меры по предотвращению прогрессирующего разрушения могут различаться. Тем не менее, рекомендации [9, 3-6] содержат и ряд общих положений. Отмечается, что конструктивная система здания должна обеспечивать его прочность и устойчивость в случае локального воздействия па отдельные элементы, не предусмотренного условиями нормальной эксплуатации здания, как минимум на время, необходимое для эвакуации людей. Перемещения конструкций и раскрытие в них трещин в чрезвычайной ситуации не ограничиваются. Реконструкция зданий не должна снижать их сопротивление прогрессирующему разрушению. Расчеты следует выполнять на особое сочетание нагрузок, которое включает постоянные и временные длительные нагрузки, а также воздействие одного из гипотетических локальных разрушений несущей конструкции. Эти гипотетические воздействия учитываются тем, что рассматривается несколько вариантов расчетной модели здания, каждый из которых соответствует одному из возможных локальных разрушений при аварийных воздействиях. Для каждого типа здания устанавливается свой перечень рекомендуемых для учета локальных воздействий. Так для крупнопанельных зданий предписывается рассматривать разрушение двух пересекающихся стен любого этажа на участках от их вертикального стыка до ближайшего проема в каждой стене или до следующего вертикального стыка со стеной перпендикулярного направления [9].