Живучесть железобетонных рамных конструктивных систем с перекрестным армированием приопорных зон ригелей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Бушова Олеся Борисовна

• Бушова Олеся Борисовна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Бушова Олеся Борисовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ И КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ ПРИ ОСОБЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

1.1 Анализ работы конструктивных систем зданий и сооружений при особых воздействиях

1.2 Модели деформирования железобетонных конструктивных систем при различных режимах нагружения

1.3. Способы защиты конструктивных систем от прогрессирующего обрушения

1.4 Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ ЖИВУЧЕСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РАМ С РАЗРУШЕНИЕМ ПО НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ

2.1. Исходные гипотезы

2.2 Расчетная модель и определяющие зависимости для параметров изгибной и сдвиговой жесткости железобетонных элементов рам

2.3 Определение динамических догружений элементов рамы при ее структурной перестройке

2.4 Определение параметра живучести железобетонных рам

2.5 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТННЫХ РАМ С ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ РИГЕЛЕЙ НАКЛОННЫМИ СТЕРЖНЯМИ

3.1 Цели и задачи исследований

3.2 Конструкции опытных рам и методика испытаний

3.3 Результаты экспериментальных исследований конструкций рам

3.3.1 Результаты испытаний рам статической нагрузкой

3.3.2 Результаты испытаний рам особым воздействием

3.3.3 Определение параметра живучести рам при высокоскоростном догружении особым воздействием

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИВУЧЕСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РАМ КАРКАСОВ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ ОСОБЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

4.1 Алгоритм расчета живучести железобетонных рам с разрушением

ригелей по наклонному сечению

4.2 Численные исследования живучести железобетонных рам с разрушением ригелей по наклонным сечениям

4.3 Рекомендации по защите железобетонных каркасов зданий от прогрессирующего обрушения

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Численное моделирование деформирования железобетонных рам

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Патенты на изобретение №043726 и №2755765

ПРИЛОЖЕНИЕ В Справка о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справка о внедрении результатов исследования в практику проектирования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Живучесть железобетонных рамных конструктивных систем с перекрестным армированием приопорных зон ригелей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. В Федеральном Законе Российской Федерации №384 содержатся общие требования к расчету и проектированию защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. При этом, согласно ГОСТ Р 21.101-2020 и СП 385.1325800.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения», должно быть обеспечено исключение прогрессирующего разрушения всей конструктивной системы и целостность зон возможных локальных разрушений.

Большинство конструктивных систем зданий и сооружений были рассчитаны и запроектированы как конструктивно линейные системы, у которых статическая неопределимость в процессе приложения нагрузки не изменяется. Однако при особых воздействиях, вызванных удалением или повреждением отдельных конструктивных элементов железобетонных конструкций зданий, существует опасность проявления не только физической, но и конструктивной нелинейности. Это может вызвать локальное или прогрессирующее обрушение конструктивной системы. Анализ результатов ранее проведенных исследований в этой области показал, что существующие способы защиты железобетонных конструкций от особых воздействий изучались в основном применительно к расчету нормальных сечений. В то же время в железобетонных каркасах многоэтажных зданий разрушения могут происходить и по наклонным сечениям ригелей и при этом носить хрупкий характер. По результатам анализа напряженно-деформированного состояния ригелей с традиционным поперечным армированием показано, что такие варианты армирования в случаях особых аварийных воздействиях не всегда эффективны, и могут приводить не только к увеличенному расходу поперечной арматуры, но и к непропорциональны отказам конструкций зданий и сооружений. Из этого следует, что существует необходимость в развитии исследований в данной области для создания эффективных способов обеспечения живучести железобетонных рамных конструктивных систем и их защиты от прогрессирующего обрушения при особых воздействиях. Поэтому исследование особенностей силового деформирования и трещинообразования приопорных зон ригелей физически и

конструктивно нелинейных железобетонных рам и разработка способов повышения их живучести при внезапных структурных перестройках является важной и актуальной задачей.

Степень разработанности темы исследования. На сегодняшний день имеется значительное количество научных исследований по тематике защиты монолитных, сборных и сборно-монолитных железобетонных конструкций от прогрессирующего обрушения, которые проводились в разное время отечественными и зарубежными исследователями. Можно назвать работы П.А. Акимова, В.О. Алмазова, А.В. Алексейцева, Н.Б. Андросовой, В.М. Бондаренко, А.М. Белостоцкого, Г.А. Гениева, В.А. Гордона, Н.И. Карпенко, А. Г. Тамразяна, О.В. Кабанцева, В.И. Колчунова, Вл.И. Колчунова, Э.Н. Кодыша, Н.В. Федоровой, С.Ю. Савина, В.И. Травуша, В.В. Тура, НН.Трекина, Г.И. Шапиро, Ahmadi R., Al-Salloum Y., Alogla K., Weekes L., Zhang, W.X., Yu J., Xuan W., Alshaikh I., Chien Kuo Chiu, Kai Ning Chi, Fang Ching Lin, Tao Yang и др. На их основе были разработаны расчетные модели силового сопротивления конструктивных систем при особых воздействиях и варианты защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. В то же время исследования по этому направлению, связанные с изучением приопорных зон железобетонных рамных конструкций с разрушением по наклонным сечениям, не проводились. Поэтому есть необходимость в проведении таких исследований, включая экспериментальную проверку предложенных расчетных моделей.

Тема исследования соответствует паспорту научной специальности ВАК при Минобрнауки РФ с шифром 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения, пункт 3: «Создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальных исследований вновь возводимых, восстанавливаемых и усиливаемых строительных конструкций наиболее полно учитывающих специфику воздействий на них, свойства материалов, специфику конструктивных решений и другие особенности».

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является железобетонный каркас рамной конструктивной системы многоэтажного здания. В

качестве предмета исследования выступают параметры деформативности и живучести таких железобетонных рамных конструктивных систем при особых воздействиях.

Цель диссертационной работы — экспериментально-теоретическое обоснование параметров деформативности и живучести железобетонных рамных каркасов зданий с перекрестным армированием приопорных зон ригелей в особом предельном состоянии.

Основные задачи научного исследования:

1. Разработать варианты поперечного армирования приопорных зон ригелей многоэтажных рам, повышающих их живучесть при разрушении по наклонным сечениям.

2. Разработать методику и алгоритм расчета параметров деформирования и живучести железобетонной рамной системы с перекрестным поперечным армированием ригелей.

3. Провести экспериментальные исследования железобетонных рам с разными вариантами армирования приопорных зон ригелей при статико-динамическом режиме нагружения.

4. Провести численные исследования напряженно-деформированного состояния рамных железобетонных конструкций в предельных и запредельных состояниях и дать оценку эффективности схем перекрестного армирования приопорных зон ригелей для повышения живучести рам при особых воздействиях.

5. Разработать рекомендации по защите железобетонных рамных конструкций каркасов многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения. Положения, выносимые на защиту:

— вариант конструктивного решения железобетонной рамы с перекрестным поперечным армированием приопорных зон ригелей;

— расчетная модель и алгоритм расчета параметра живучести железобетонных рамных конструктивных систем многоэтажных зданий при особых воздействиях;

— результаты экспериментальных и численных исследований деформирования и разрушения элементов железобетонных рам в предельных и запредельных состояниях;

— рекомендации по защите железобетонных рамных конструкций многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения.

Научная новизна результатов работы определяется:

— методикой расчета параметров жесткости, трещиностойкости элементов железобетонной многоэтажной рамы с перекрестным армированием приопорных зон ригелей и параметра живучести рам при их статико-динамическом нагружении;

— новыми экспериментальными данными о характеристиках силового сопротивления монолитных железобетонных многоэтажных рам в предельных и запредельном состояниях;

— алгоритмом физически и конструктивно нелинейного расчета и результатами численных исследований железобетонных рамных конструктивных систем с перекрестным поперечным армированием ригелей.

Личный вклад соискателя ученой степени в получении результатов, изложенных в диссертации, заключается в произведенном обзоре литературы по теме диссертации, выборе объекта и методики исследования, разработке программы проведения экспериментальных испытаний конструкций железобетонных рам с перекрестным поперечным армированием, получении и обработке результатов исследований и их обобщении, анализе и разработке аналитических и численных моделей в том числе с использованием ПК.

Степень достоверности научных положений и выводов основывается на использовании общепринятых допущений и гипотез строительной механики и механики железобетона, сопоставлении теоретических результатов с экспериментальными, выполнением установленных требований нормативных документов при определении физико-механических характеристик бетона и арматуры опытных конструкций, а также подтверждается результатами многовариантных численных исследований, в т.ч. расчетами реальных конструкций каркасов зданий.

Методология и методы исследования. Применены экспериментальные методы физического моделирования, механические методы испытания железобетонных конструкций и материалов на поверенном испытательном оборудовании, а также теоретические методы анализа и математического моделирования.

Теоретическая и практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в развитии методики расчёта живучести многоэтажных железобетонных рам с перекрестным армированием приопорных зон ригелей в физически и конструктивно нелинейной постановке. Разработанная расчетная модель для определения параметра живучести железобетонных рам может быть использована при проектировании защиты каркасов многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения.

Апробация результатов. Результаты, полученные в ходе проведения диссертационного исследования, докладывались на следующих научных конференциях:

1-ая Международная научная конференция «Соломинские чтения», г. Челябинск, 89 ноября 2022г.; V Международная научно-практическая конференция «Современные строительные материалы и технологии», г. Калининград, 11 -13 мая 2022г.; VIII Международный симпозиум «Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений», ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» 17-21 мая 2023г.; Международная научно-техническая конференция «Строительная наука и образование в интегрированном пространстве с новыми регионами Российской Федерации», НИУ МГСУ 13 апреля 2023г.; Всероссийский инженерный конкурс 22/23 (Диплом Лауреата); Всероссийский инженерный конкурс 23/24 (Диплом Победителя); Международная научная конференция XV Академические чтения, посвященные памяти академика РААСН Осипова Г.Л., «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность. Искусственный интеллект», НИИСФ РААСН, 2-4 июля 2024г. В полном объеме работа была доложена и одобрена на расширенном заседании

кафедры железобетонных конструкций ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», 26 мая 2024 года, а также на научном семинаре, проведенном НИУ МГСУ совместно с АО «ГОРПРОЕКТ», 14.03.2025 года.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы АО «Блэнк» при вариантном проектировании железобетонного монолитного здания торгово-развлекательного комплекса, расположенного по адресу: г. Москва, п. Сосенское, п. Коммунарка (2024г.). По результатам расчета каркаса здания было показано, что предложенный вариант с перекрестным армированием позволяет при незначительном увеличении расхода стали (до 14,7%) обеспечить все критерии запредельного состояния в соответствии с требованиями СП385.1325800.2018 и обладает большей несущей способностью и жесткостью. Результаты работы были внедрены в учебный процесс на кафедре промышленного и гражданского строительства ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (Мытищинский филиал).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 13 научных публикациях, из которых 8 работ опубликованы в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (Перечень рецензируемых научных изданий), 1 работа опубликована в журнале, индексируемом в международной реферативной базе Scopus, и 4 статьи в сборниках трудов международных конференций, получено 2 патента на изобретения: патент РФ и Евразийский патент.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 193 стр. печатного машинного текста формата А4 (210х297 мм) и включает 15 таблиц, 91 рисунок, 68 формул. Список использованных источников содержит 160 наименования, в т.ч. 45 зарубежных публикаций. Состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал диссертации изложен на 193 стр.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ И КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ ПРИ ОСОБЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

1.1 Анализ работы конструктивных систем зданий и сооружений при особых воздействиях

В 60-70гг ХХ века в теории сооружений появилось понятие о системе с односторонними связями, понятие о конструктивно нелинейных строительных системах. Связи стали делить на односторонние и двухсторонние (обычные, постоянные) [67, 84, 109-115]. Позже, уже в начале XXI века это понятие в кораблестроении, самолетостроении и других областях техники [25,31,72] стали связывать с понятием живучести конструкций.

Двусторонними связями называют связи, которые характеризуются тем, что они препятствуют положительным и отрицательным перемещениям по их направлениям.

Односторонними называют связи, способные воспринимать усилия только одного, определенного знака, при появлении усилий противоположного знака они выключатся. Также односторонними связями называют такие, которые допускают перемещения только в определенном направлении и не препятствуют перемещениям в противоположном направлении.

На рисунке 1.1 представлена схема работы системы с односторонними связями с точки зрения строительной механики. На рисунке 1.1а изображена двухпролетная дважды статически неопределимая балка. Строим эпюру моментов (рисунок 1.1б) - над опорой 2 момент положительный. Теперь удаляем опору 2 (рисунок 1.1в), статическая неопределимость стала на единицу меньше. Строим эпюру моментов - знак эпюры моментов в сечении балки над удаленной 2-ой опорой изменился на обратный (отрицательный) (рисунок 1.1г).

С точки зрения конструктива - традиционно балку армируем рабочей арматурой в местах, где возникает момент. На второй опоре момент положительный, значит арматура рабочая расположена сверху. Как только мгновенно удаляется вторая опора - знак момента меняется на противоположный, и балка перестает сопротивляться этому моменту, т.к. нет армирования в нужной зоне. Если же изначально делать симметричное армирование балки - получится переармированное сечение, что, по

традиционно сложившимся представлениям, является неверным. Пример армирования неразрезной балки представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1 - Неразрезная балка с односторонними связями: 1а -двухпролетная дважды статически неопределимая балка; 1б - эпюра моментов для двухпролетной балки; 1в - балка после мгновенного удаления второй опоры; 1г - эпюра моментов для балки с удаленной опорой

Рисунок 1.2 - Пример конструктивного решения неразрезной балки

Внезапные изменения конструктивной системы при особых воздействиях являются одним из основных факторов, влияющих на картину ее напряженно-деформированного состояния и характер выключения связей отдельных элементов, а также на картину разрушения конструктивной системы в целом. Иными словами, при выключении связи, система из нормальной переходит в систему с односторонними связями (меняет степень статической неопределимости), и из-за изменения знака нагружения -разрушается. Например, если в крупнопанельном здании, где панели опираются на плиты (рисунок1.3) действует сжимающая нагрузка, внезапно удалить одну из несущих нижележащих панелей - нагрузка изменит знак на противоположный и произойдет лавинообразное обрушение - из-за того, что каркас работает в одном направлении (при действии сжимающего усилия), а в противоположном - нет (при действии растягивающего усилия) [102].

Вопросами односторонних связей в конструкциях зданий занимались многие ученые. Можно отметить работы В.И. Колчунова, Е.В. Осовских [50 -61, 73], Г.И.Шапиро [110-115] и др.

Рисунок 1.3 - Платформенный стык панельного здания: 1 - перекрытие; 2 стеновая панель; 3 - растворный шов [113]

На рисунке 1.4, в качестве иллюстрации, также приведен характерный пример системы с односторонними связями- водонапорная башня,

образованная пространственной фермой с четырьмя стойками (Т) и резервуаром с жидкостью (общий вес Р), поддерживаемая опорным кольцом

Рисунок 1.4 - Система с односторонними связями (водонапорная башня) [115]

На сегодняшний день подавляющее большинство железобетонных конструкций запроектированы как системы с односторонними связями, то есть как системы, работающие только в одном направлении. Однако, в условиях современных вызовов и особых воздействий существует опасность прогрессирующего обрушения конструктивных систем, построенных по такому принципу. Террористические акты, опасные природные воздействия, аварии техногенного характера, неправильная эксплуатация зданий и сооружений, взрывы бытового газа, ошибки проектирования, военные действия - все это наносит непоправимые воздействия - вызывает лавинообразное обрушение частей, а иногда и зданий целиком, соответственно, влекут за собой катастрофические последствия - уносят жизни людей.

На рисунке 1.5 приведены некоторые примеры наиболее резонансных и масштабных катастроф в мире, которые свидетельствуют о том, что большинство существующих зданий и сооружений способны воспринимать усилия одного знака (на который они были запроектированы) и работать только в одном направлении. При внезапной перемене знака - конструкции разрушаются и часто лавинообразно.

Р

Т

1999г., Италия, 6-этажный жилой дом 2021г., США, Жилой дом в Серфсайде

2004г. Россия, «Трансвааль-парк»

, *• """"" I II и

2006г., Польша, ТЦ

2013г., Бангладеш, 8-этажный ТЦ 2017г., Иран, 15-этажное здание

2023г., ЛНР, жилой дом

2023г., ДНР, жилой дом

Рисунок 1.5 - Примеры масштабных катастроф в мире

В связи с этим как в России, так и зарубежом было принято решение внести в нормативно-правовую документации положения по расчету зданий и сооружений по защите от прогрессирующего обрушения и повышения их живучести. Так, в [108] был добавлен п. 6 в ст. 16, в котором говорится об обязательном учете аварийной ситуации для зданий повышенного уровня ответственности. Согласно ГОСТ 27751 -2014 п. 5.2.6 необходимо проводить расчет по защите зданий и сооружений КС-3 и КС-2 с массовым пребыванием людей от прогрессирующего обрушения. 6 января 2019 года вступил в силу свод правил «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения» [88], согласно которому необходимо рассматривать расчетную ситуацию, когда в здании или сооружении выключается из работы какой-либо несущий элемент, при этом должны быть обеспечены исключение прогрессирующего разрушения всей конструктивной системы и целостность зон возможных локальных разрушений.

Также были проведены исследования и обзорные работы, связанные с данной тематикой, как отечественных [1-9, 13-33, 38-62, 70, 71, 80,81, 89-106, 131-138, 146, 147, 157], так и зарубежных авторов [116-130, 139-145, 148-156, 158-160], где приводятся основные термины, классификация типов прогрессирующего, подходы к решению задач по обеспечению живучести зданий и анализ методов по выполнению требований конструктивной безопасности. Тем не менее решение этой проблемы в целом еще далеко от завершения.

1.2 Модели деформирования железобетонных конструктивных систем при различных режимах нагружения

Существует два основных типа методов испытаний конструкций, которые отличаются по характеру воздействия: статический и динамический.

Метод статического нагружения позволяет изучать напряженно-деформированное состояние и определять статическую прочность (согласно [11-12]). Для определения призменной прочности, модуля упругости и

коэффициента Пуассона руководствуются ГОСТ 24452-80 [36]. В качестве регистрирующих приборов используются тензометры и другие индикаторы, обеспечивающие измерения относительных деформаций точностью не ниже 110-5. Они устанавливаются на боковых гранях образца из бетона. Образец помещают в испытательную установку и проводят центрирование, затем нагружают его неподвижными нагрузками, постепенно увеличивая до момента разрушения.

Значение ожидаемой разрушающей нагрузки при испытании образца определяется по прочности на сжатие кубического образца, изготовленного из одной смеси, определяемой по ГОСТ 10180-2012 [34].

Динамические испытания конструкций проводятся с использованием переменных или пульсирующих нагрузок. Основной задачей этого метода является определение частоты и формы собственных колебаний конструкции или здания.

Для расчетов необходимо определить коэффициент динамичности. Физический смысл этого коэффициента показывает, на сколько нужно умножить значение статической нагрузки, чтобы получить такое же значение динамических перемещений.

В 1970г. Ю.М. Баженов [7], проведя серию экспериментов, пришел к выводу, что при однократном динамическом нагружении (удар) бетон разрушается более хрупко, чем при статическом нагружении. Это явление связано с тем, что при увеличении скорости действия нагрузки процессы релаксации напряжений и вторичного изменения поля напряжений в местах концентрации напряжений протекают недостаточно интенсивно, что приводит к образованию неоднородного поля напряжений.

Следует отметить, что динамическая прочность превышает статическую. Так, если, например, динамическое воздействие длится 0,01с, то динамический коэффициент равен 1,4, т.е. динамическая прочность бетона на 40% выше статической.

Однако ни статические, ни динамические нагрузочные испытания не могут определить реальную картину характеристик бетона. Это связано с тем, что в реальности предельные состояния могут возникнуть на любой стадии эксплуатации [52].

Так, 20 мая 2013 года был опубликован патент на изобретение Н.В. Клюевой и К.А. Шуваловым [76]. Они предложили способ экспериментального определения статико-динамических диаграмм бетона и коэффициента динамического упрочнения бетона с учетом двухэтапного режима нагружения и процесса трещинообразования.

В настоящее время в отечественных [1-6, 13-33, 38-62, 70, 71, 84,85, 89106, 110-115, 131-138, 146, 147, 157] и зарубежных исследованиях и нормативных документах имеется ряд предложений по расчету сооружений на прогрессирующее обрушение при особых воздействиях и с учетом двух-этапного режима нагружения [116-130, 139-145, 150-156, 159, 160].

В публикациях и нормативных документах предлагается проводить следующие этапы при расчете моделей железобетонных конструктивных систем на прогрессирующее обрушение:

1.Расчет по первичной расчетной схеме от действия эксплуатационной нагрузки (рисунок 1.6а).

2. Напряженно-деформированное состояние, полученное в результате расчетов на первом этапе, является исходным состоянием второго этапа. На втором этапе выполняется расчет (п-1) раз статически неопределимой конструктивной системы с выключенным из работы элементом, например, угловой или промежуточной колонны (рисунок 1.6б.). Нагрузками на этом этапе являются эксплуатационные нагрузки (на несущие элементы конструктивной системы) и усилия, приложенные с противоположными знаками в выключаемых элементах (полученные в результате расчетов на первом этапе), (рисунок 1.7).

Рисунок 1.6 - Расчетные схемы первого (а), второго (б) третьего (в) уровней при расчете железобетонного каркаса здания [61]

Рисунок 1.7 - Первичная (а) и вторичная (б) расчетная схема рамно-стержневой конструктивной системы при расчете на особое предельное состояние [103]

3. По напряженно-деформированному состоянию, полученному по вторичной расчетной схеме, определяются динамические догружения и динамические усилия в наиболее напряженных участках несущих элементов системы. Отношение усилия в рассматриваемом сечении, полученного из расчета по вторичной расчетной схеме, к усилию в том же сечении, полученному из расчета по первичной расчетной схеме - называют динамическим догружением. После чего выполняется критериальная проверка

несущей способности элементов конструктивной системы для рассматриваемого особого предельного состояния по нормальным сечениям, с учетом дополнительных динамических догружений в арматуре, вызванных трещинообразованием в бетоне (рисунок 1.6в). В качестве условий прочности при оценке устойчивости к прогрессирующему обрушению используют прочностные критерии по сжатому бетону (рисунок 1.8а), растянутой арматуре (рисунок 1.8б), а при больших прогибах — как для висячей системы (рисунок 1.8в).

Рисунок 1.8 - Проверка железобетонных элементов конструктивной системы по критериям прочности [61]: а - при пластическом разрушении, б - при хрупком разрушении, в - разрушение как висячей нити

По-видимому, одной из первых работ, в которой оцениваются динамические эффекты, явилось исследование Г.А. Гениева [30], где показано, что угрозу прогрессирующего обрушения создает не только сам мгновенный отказ несущей конструкции, но и влияние на оставшиеся неразрушенными элементы динамического эффекта (динамического догружения), возникающего при этом. Это также показано в работе А.С. Бухтияровой, В.И. Колчунова [21, 22], где при расчетах в линейной постановке во вторичной

расчетной схеме (после отказа несущей конструкции) без учета динамического эффекта опорный момент ригеля увеличивается в 8,55 раз по сравнению с первичной расчетной схемой (исходной), а при учете динамического эффекта момент возрастает уже в 17,1 раз.

Ещё одним подходом для оценки динамического эффекта являются результаты исследования В.И. Колчунова, Н.В. Федоровой, которые развили метод Г.А. Гениева с помощью энергетического подхода, что дало возможность рассчитывать конструкции в квазидинамической постановке при особых воздействиях. В диаграммном методе построенным В.И. Колчуновым, Н.В. Федоровой учитывалась работа конструкции с трещинами и динамическая прочность железобетона. Этот подход базируется на применении диаграммы «момент-кривизна» для конкретного сечения железобетонного элемента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бушова Олеся Борисовна, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алмазов, В. О. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов / В. О. Алмазов, К. Као Зуй. - Москва: Издательство АСВ, 2013. - 128 с.

2. Алмазов, В. О., Проблемы прогрессирующего разрушения //Теория инженерных сооружений. 2014.- С.3-10.

3. Аль-Хашими О.И., Колчунов В.И., Протченко М.В. Жесткость железобетонных конструкций при изгибе с поперечной и продольной силами//Строительство и реконструкций. - 2021. - №6. - С. 5-19

4. Андросова, Н. Б., Бухтиярова А. С., Клюева Н. В. К определению критериев живучести фрагмента пространственной рамно-стержневой системы // Строительство и реконструкция. -2010. -С. 3-7.

5. Андросова, Н. Б. Анализ исследований и требований по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в законодательно -нормативных документах России и странах Евросоюза / Н. Б. Андросова, О. А. Ветрова // Строительство и реконструкция. - 2019. - № 1(81). - С. 85-96.

6. Андросова, Н. Б. Анализ динамических нагружений в арматуре изгибаемых железобетонных элементов при хрупком разрушении бетонной матрицы / В. И. Колчунов, Н. Б. Андросова // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2016. - № 4(44). - С. 11-20.

7. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении, - М.: Стройиздат, 1970. -272 с.

8. Барабаш, М. С. Моделирование запроектных воздействий при исследовании жизненного цикла конструкций зданий и сооружений / М. С. Барабаш // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. - 2016. - Т. 12, № 3. - С. 15-25.

9. Белостоцкий, А. М. Численное моделирование процессов деформирования конструкций, подверженных аварийным воздействиям / А. М. Белостоцкий, А. С. Павлов // Строительство и реконструкция. - 2015. - № 2(58). - С. 51-56.

10.Берг, О.Я. Высокопрочный бетон, М., 1971. -208 с.

11.Берг, О.Я. К вопросу о прочности и пластичности бетона//ДАН СССР. - 1950.

- Т.70. - №4. - С.617-620.

12.Берг, О.Я. Физические основы прочности бетона и железобетона -Госстройиздат, 1961.-96 с.

13.Бондаренко, В. М. К расчету сооружений, меняющих расчетную схему вследствие коррозионных повреждений / В. М. Бондаренко, Н. В. Клюева // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2008. - № 1(589). - С. 4-12.

14.Бондаренко, В. М. Учет энергетической и коррозионной диссипации силового сопротивления при оценке устойчивости строительных конструкций / В. М. Бондаренко // Строительная механика и расчет сооружений. - 2011. - № 2(235). - С. 51-57.

15. Бондаренко, В. М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона / В. М. Бондаренко, В. И. Колчунов. - Москва: Издательство АСВ, 2004. - 471 с.

16.Бондаренко, В. М. Диссипация энергии при силовом деформировании конструкции как фактор повышения живучести сооружений / В. М. Бондаренко // Academia. Архитектура и строительство. - 2008. - № 4. - С. 7880.

17. Бондаренко, В. М. Экспозиция живучести железобетона / В. М. Бондаренко, В. И. Колчунов // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2007.

- № 5(581). - С. 4-8.

18. Бондаренко, В. М. Концепция и направления развития теории конструктивной безопасности зданий и сооружений при силовых и средовых воздействиях / В. М. Бондаренко, В. И. Колчунов // Промышленное и гражданское строительство. - 2013. - № 2. - С. 28-31.

19. Бондаренко, В. М. Некоторые результаты анализа и обобщения научных исследований по теории конструктивной безопасности и живучести / В. М.

Бондаренко, Н. В. Клюева, В. И. Колчунов, Н. Б. Андросова // Строительство и реконструкция. - 2012. - № 4(42). - С. 3-16.

20. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Итоги круглого стола «Безопасность зданий и сооружений» // Строительство и реконструкция. - 2010. - №3. - С. 76-78

21.Бухтиярова, А. С. Некоторые результаты исследований живучести пространственных железобетонных рамно-стержневых систем / А. С. Бухтиярова // Известия Юго-Западного государственного университета. -

2011. - № 5-2(38). - С. 243-246.

22.Бухтиярова А. С. К оценке живучести железобетонных пространственных рамно-стержневых конструкций с выключающимися линейными связями / Н. В. Клюева, А. С. Бухтиярова, В. И. Колчунов // Вестник Брестского государственного технического университета. Строительство и архитектура. -

2012. - № 1(73). - С. 163-166.

23.Бушова, О. Б. К оценке статико-динамического деформирования бетона при особых воздействиях / О. Б. Бушова // Дни студенческой науки : Сборник докладов научно-технической конференции по итогам научно -исследовательских работ студентов института строительства и архитектуры, Москва, 04-07 марта 2019 года. - Москва: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2019. - С. 545-548.

24.Верюжский, Ю.В. Компьютерные технологии проектирования железобетонных конструкций : Курсовое проектирование / Ю. В. Верюжский, В. И. Колчунов, М. С. Барабаш, Ю. В. Гензерский. - Киев : Книжное издательство Национального авиационного университета, 2006. - 808 с.

25.Волик, Б.Г. Эффективность, надёжность и живучесть управляющих систем// Автоматика и телемеханика. - 1984, №12. - С. 151-160.

26.Ву Нгок Туен Исследование живучести железобетонной конструктивно нелинейной рамно-стержневой системы каркаса многоэтажного здания в динамической постановке / Ву Нгок Туен // Строительство и реконструкция -2020. - Т. 90 - № 4 - С.73-84.

27.Ву Нгок Туэн, Колчунов В.И., Федорова Н.В. Динамическая модель отклика железобетонного каркаса здания при демонтаже колонны /Structures -2024. -С.24-38.

28.Гвоздев А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. - М.: Стройиздат, - 1949 г. - С.150-152.

29.Гениев Г.А. Вопросы длительной и динамической прочности анизотропных конструктивных материалов. - М.: ГУП ЦНИИСК им.Кучеренко, 2000. - 38 с.

30. Гениев, Г. А. О динамических эффектах в стержневых системах из физически нелинейных хрупких материалов / Г. А. Гениев // Промышленное и гражданское строительство. — 1999. — № 9. — С. 23—24.

31.Гениев, Г. А. Об оценке динамических эффектов в стержневых системах их хрупких материалов / Г. А. Гениев // Бетон и железобетон. — 1992. — № 9. — С. 25—27.

32.Гениев, Г.А. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях / В. И. Колчунов, Н. В. Клюева, А. И. Никулин, К. П. Пятикрестовский. - Москва : Ассоциация строительных вузов, 2004. - 216 с.

33. Гениев, Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона/Г.А. Гениев, В.Н. Киссюк, Г.А. Тюпин. - М.: Стройиздат, 1974.-316 с.

34.ГОСТ 10180-2012. Методы определения прочности по контрольным образцам [Текст]. Введ. 2013-07-01. - М.: Стандартинформ, 2018. - 36 с.

35.ГОСТ 18105-2018. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности [Текст].Введ. 2020-01-01. - М.: Стандартинформ, 2020. - 15 с.

36.ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона [Текст]. Введ.1980-11-18. - М.: Стандартинформ, 1980. - 14 с.

37.ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение [Текст]. Введ.1983-07-01. - М.: Стандартинформ, 1983. - 12 с.

38.Еремеев, П. Г. Методы проектирования на прогрессирующее обрушение: гармонизация российских и международных нормативных документов / П. Г.

Еремеев // Промышленное и гражданское строительство. - 2022. - № 4. - С. 23-28.

39.Ильющенко, Т. А. Трещиностойкость преднапряженных железобетонных рамно-стержневых конструкций при особых воздействиях / Т. А. Ильющенко, В. И. Колчунов, С. С. Федоров // Строительство и реконструкция. - 2021. - № 1(93). - С. 74-84.

40.Ильюшенко Т.А., Федорова Н.В. Критерий динамической прочности предварительно напряженных железобетонных конструкций при сложном сопротивлении // Строительство и реконструкция. 2021 №5 С. 51-61

41.Ильющенко Т.А., Колчунов В.И., Федоров С.С. Трещиностойкость преднапряженных железобетонных рамно-стержневых конструкций при особых воздействиях // Строительство и реконструкция. - 2021. - № 1(93). - С. 74-84

42.Кабанцев О. В., Митрович Б. К выбору характеристик предельных состояний монолитных железобетонных несущих систем для режима прогрессирующего обрушения //Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - 2018. - №. 6. - С. 234-241

43.Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона//М. Стройиздат. 1996. -208 с.

44.Карпенко, Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами//М. Стройиздат. 1976.- 208 с.

45.Карпенко, Н.И. Деформирование железобетонных конструкций при изгибе с кручением / Н. И. Карпенко, Вл. И. Колчунов, В. И. Колчунов, В.И. Травуш, Демьянов А.И. // Строительные материалы. - 2021. - № 6. - С. 47-56.

46. Клюева, Н. В. Методика экспериментального определения параметров живучести железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем / Н. В. Клюева, П. А. Кореньков // Промышленное и гражданское строительство. -2016. - № 2. - С. 44-48.

47.Клюева, Н. В. Некоторые предложения для конструктивной защиты зданий и сооружений от прогрессирующего разрушения / Н. В. Клюева, Н. Б. Андросова // Строительство и реконструкция. - 2015. - № 4(60). - С. 72-78.

48.Клюева Н.В., Демьянов А.И. Экспериментальные исследования железобетонных балок сплошного и составного сечения в запредельных состояниях // IV Международный научно-методический семинар «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров в Республике Беларусь». - Брест, 2001. - С. 167-172

49.Колчин, Я. Е. Деформирование и разрушение зон контакта элементов составных железобетонных конструкций : специальность 05.23.01 "Строительные конструкции, здания и сооружения" : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Колчин Ярослав Евгеньевич. - Орел, 2011. - 176 с.

50.Колчунов, В. И. Жесткость железобетонных конструкций при изгибе поперечной и продольной силами / В. И. Колчунов, О. И. Аль-Хашими, М. В. Протченко // Строительство и реконструкция. - 2021. - № 6(98). - С. 5-19.

51.Колчунов, В. И. К анализу экспериментально-теоретических исследований живучести коррозионно повреждаемых железобетонных балочных систем с разрушением по наклонному сечению / В. И. Колчунов, Н. Б. Андросова, Т. О. Колчина // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. - 2012. - № 2-2. - С. 111-118.

52.Колчунов, В. И. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях : монография / В. И. Колчунов, Н. В. Клюева, Н. Б. Андросова, А. С. Бухтиярова. - Москва : Издательство АСВ, 2014. - 208 с.

53.Колчунов, В. И. Деформационные модели железобетона при особых воздействиях / В. И. Колчунов, В. И. Колчунов, Н. В. Федорова // Промышленное и гражданское строительство. - 2018. - № 8. - С. 54-60.

54.Колчунов, В. И. Сопротивление пространственных узлов сопряжения железобетонных каркасов многоэтажных зданий при запроектных

воздействиях / В. И. Колчунов, Н. В. Клюева, А. С. Бухтиярова // Строительство и реконструкция. - 2011. - № 5(37). - С. 21-32.

55.Колчунов, В. И. Прочность железобетонных платформенных стыков жилых зданий с перекрестно стеновой системой из панельных элементов / В. И. Колчунов, Е. В. Осовских, С. И. Фомичев // Жилищное строительство. - 2009. - № 12. - С. 12-16.

56.Колчунов, В. И.Расчетные модели деформирования железобетонных конструкций с пространственными трещинами / В. С. Федоров, В. И. Колчунов, А. А. Покусаев, Н. В. Наумов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 4(56). - С. 11-28.

57.Колчунов, В. И.Расчетный анализ способов защиты монолитных каркасов многоэтажных зданий с плоскими перекрытиями от прогрессирующего обрушения / В. И. Колчунов, В. С. Московцева, О. Б. Бушова, Д. И. Жуков // Строительство и реконструкция. - 2021. - № 4(96). - С. 35-44.

58.Колчунов, В. И. Деформирование и разрушение железобетонных рам с ригелями, армированными наклонными стержнями, при особых воздействиях / В. И. Колчунов, О. Б. Бушова, П. А. Кореньков // Строительство и реконструкция. - 2022. - № 1(99). - С. 18-28.

59.Колчунов, В. И. Деформирование железобетонных каркасов многоэтажных зданий в запредельных состояниях при особых воздействиях / В. И. Колчунов, О. Б. Бушова // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2022. - Т. 18, № 4. - С. 297-306.

60.Колчунов, В.И. Деформирование и разрушение железобетонных каркасов многоэтажных зданий в запредельных состояниях / В. И. Колчунов, О. Б. Бушова // Соломинские чтения: материалы первой Международной научной конференции (8-9 ноября 2022 года) / ЮУрГУ, - 2022. - С. 83-86.

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

62.Колчунов, Вл. И. Деформационный эффект при сопротивлении растянутого бетона между трещинами в железобетонном элементе (или вскрытие истинных причин расхождения внешних и внутренних усилий в поперечном сечении железобетонного элемента, рассчитываемого по теории В.И. Мурашева) / В. И. Колчунов, В. Н. Пимочкин // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. - 2005. - № 3-4. - С. 49-55.

63.Колчунов Вл. И., Крылов С. Б. Жесткость наклонных сечений железобетонных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2024. № 2. С. 2732

64.Колчунов, Вл. И. Алгоритм сопротивления железобетонных подконструкций в интеллекте ВК ЛИРА / В. И. Колчунов, С. В. Гречишников, В. Н. Шаньков // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений : Тезисы докладов VШ-го международного симпозиума, Тамбов, 17-21 мая 2023 года. - Тамбов: ИП Чеснокова А.В., 2023. - С. 231-233

65. Линьков, В. И. Напряженное состояние наклонных металлических стержней в деревянных элементах составного сечения / В. И. Линьков // Инженерный вестник Дона. - 2019. - № 1(52). - 159 с.

66. Линьков, В.И. Напряженное состояние наклонных металлических стержней в деревянных элементах составного сечения//ПГС. - 2011. - С.25-28.

67.Лукаш, П.А. Основы нелинейной строительной механики//М. Стройиздат, 1978.-208с.

68. Методика по определению прочностных и деформативных характеристик при одноосном кратковременном статическом сжатии, МИ 11 -74, МИСИ, ВНИИФТРИ и ВЗПИ. - М., 1975. - С. 1-79.

69. Методические рекомендации по определению прочностных и структурных характеристик бетонов при кратковременном и длительном нагружении, НИИЖБ, М., 1976, - С. 1-56.

70. Милейковский, И. Е. Неординарный смешанный метод расчета рамных систем с элементами сплошного и составного сечений / И. Е. Милейковский, В. И.

Колчунов // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 1995. - № 7-8. - С. 32-37.

71. Мкртычев, О. В. Расчет большепролетных и высотных сооружений на устойчивость к прогрессирующему обрушению при сейсмических и аварийных воздействиях в нелинейной динамической постановке / О. В. Мкртычев, А. Э. Мкртычев // Строительная механика и расчет сооружений. -2009. - № 4(225). - С. 43-46.

72.Никитин, Е.В., Свешников В.В. Экспериментальное исследование стойкости корабельного электропривода к воздействию пожара // Сборник «Живучесть корабля», Севастополь, СВВМИУ. - 1986. - С. 35—40.

73.Осовских, О. Е. Определение параметров живучести железобетонной пространственной рамы, работающей в условиях сложного напряженного состояния / О. Е. Осовских, Е. В. Осовских, В. И. Травуш // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2022. - Т. 18, № 1. - С. 11-21.

74. Патент № 2755760 С1 Российская Федерация, МПК Е04В 1/20. Сборно -монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания : № 2020142398 : заявл. 22.12.2020 : опубл. 21.09.2021 / В. И. Колчунов, В. С. Московцева, О. Б. Бушова ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет».

75. Патент №043726. Евразийский патент на изобретение Плитная железобетонная конструкция: №20210000868 : заявл. 21.07.2021 : опубл. 31.01.2023 / В. И. Колчунов, В. С. Московцева, О. Б. Бушова ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет»

76.Патент № 2482480 С1 Российская Федерация, МПК G01N 33/38, G01N 3/00. Способ экспериментального определения статико-динамических диаграмм бетона и коэффициента динамического упрочнения бетона с учетом трещинообразования : № 2011138752/15 : заявл. 21.09.2011 : опубл. 20.05.2013

/ Н. В. Клюева, К. А. Шувалов ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК").

77.Патент № 2547887 С1 Российская Федерация, МПК G01M 99/00. Способ экспериментального определения динамических догружений в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи : № 2013146675/28 : заявл. 18.10.2013 : опубл. 10.04.2015 / Н. В. Клюева, А. С. Бухтиярова, В. И. Колчунов, Д. А. Рыпаков ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК").

78.Патент № 2642542 С1 Российская Федерация, МПК G01N 3/60. Устройство для экспериментального определения динамических догружений в рамно -стержневых конструктивных системах : № 2016130263 : заявл. 22.07.2016 : опубл. 25.01.2018 / Н. В. Клюева, П. А. Кореньков ; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского".

79. Патент № 2351910 С1 Российская Федерация, МПК G01N 3/10. экспериментальная установка для испытания балочных конструкций : № 2007142054/28 : заявл. 13.11.2007 : опубл. 10.04.2009 / В. И. Колчунов, Е. А. Скобелева ; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ).

80.Польской, П.П. О программе исследования наклонных сечений балок с трещинами, усиленных углепластиком / П. П. Польской, Д. Р. Маилян, А. А. Шилов, З. А. Меретуков // Новые технологии. - 2015. - № 4. - С. 35-39.

81.Польской, П.П. Армирование и схемы испытания наклонных сечений балок с внешним композитным усилением / П. П. Польской, Д. Р. Маилян, А. А. Шилов, З. А. Меретуков // Новые технологии. - 2015. - № 4. - С. 44-48.

82. Пособие по расчету железобетонных элементов, работающих на кручение с изгибом - М., 2020. - 96 с.

83. Руководство по подбору состава тяжелого бетона// НИИЖБ Госстроя СССР. -М.: Стройиздат, 1979. - 103с..

84.Рабинович, И.М. Вопросы теории статического расчета сооружений с односторонними связями. М., Стройиздат, 1975.- С. 147.

85.Расторгуев, Б. С. Проектирование зданий и сооружений при аварийных взрывных воздействиях : учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Промышленное и гражданское строительство" направления подготовки дипломированных специалистов "Строительство" / Б. С. Расторгуев ; Б. С. Расторгуев, А. И. Плотников, Д. З. Хуснутдинов ; под ред. Б. С. Расторгуева. - Москва : Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2007. - 152 с.

86.Савин С.Ю., Колчунов В.И., Федорова Н.В. Расчет устойчивости железобетонных каркасов зданий при особых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 9. С. 12-21

87.СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 [Текст]. Введ. 2019-06-20. - М.: Стандартинформ, 2019. - 124 с

88.СП 385.1325800.2018 Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения [Текст]. Введ. 2019-01-06. - М.: Стандартинформ, 2019. - 29 с

89.Тамразян, А. Г. Живучесть как степень работоспособности конструкций при повреждении / А. Г. Тамразян // Промышленное и гражданское строительство.

- 2023. - № 7. - С. 22-28.

90. Тамразян, А. Г. Ресурс живучести - основной критерий проектных решений высотных зданий / А. Г. Тамразян // Жилищное строительство. - 2010. - № 1.

- С. 15-18.

91.Тамразян, А. Г. К расчету изгибаемых железобетонных элементов с косвенным армированием сжатой зоны / А. Г. Тамразян, И. К. Манаенков // Промышленное и гражданское строительство. - 2016. - № 7. - С. 41-44.

92.Тонких Г.П., Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Галяутдинов Д.Р. // Экспериментально-теоретические исследования железобетонных балок с учетом реакции распора на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении. Технологии гражданской безопасности. 2023. Т. 20. № 2 (76). С. 40-47

93.Травуш В.И., Карпенко Н.И., Колчунов Вл.И., Каприелов С.С., Демьянов А.И., Булкин С.А., Московцева В.С. Results of experimental studies of high-streng thfiberre in forced concrete beams with round cross-sections under combined bending and torsion // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. № 16 (4). С. 290-297

94.Тур В. В. Оценка рисков конструктивных систем в особых расчетных ситуациях //Весшк Полацкага Дзяржаунага ушверЫтэта. Серыя F, Будаунщтва. прыкладныя навую. - 2009. - С. 2-14.

95.Федоров, В. С. Расчет ширины раскрытия трещин в железобетонных конструкциях при центральном растяжении с учетом эффекта нарушения сплошности / В. С. Федоров, Фам Фук Тунг, В. И. Колчунов // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. - 2007. - № 1-13. - С. 29-33.

96.Федорова, Н. В. Экспериментальное определение параметров статико-динамического деформирования бетона при режимном нагружении / Н. В. Федорова, М. Д. Медянкин, О. Б. Бушова // Строительство и реконструкция. -2020. - № 3(89). - С. 72-81.

97. Федорова, Н. В. Расчет конструктивно нелинейных железобетонных рам при их хрупком разрушении по наклонному сечению / Н. В. Федорова, О. Б. Бушова, В. И. Колчунов // Строительство и реконструкция. - 2023. - № 5(109). - С. 63-75.

98. Федорова, Н. В. Расчет параметров деформирования железобетонных рам при разрушении ригелей по наклонному сечению / Н. В. Федорова, В. И. Колчунов, О. Б. Бушова // Строительство и реконструкция. - 2023. - № 2(106). - С. 90100.

99. Федорова, Н. В. Определение динамических догружений в железобетонных рамах, армированных наклонными стержнями, при особых воздействиях / Н. В. Федорова, О. Б. Бушова // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений : Тезисы докладов УШ-го международного симпозиума, Тамбов, 17-21 мая 2023 года. - Тамбов: ИП Чеснокова А.В., 2023. - С. 264-266.

100. Федорова, Н. В. Определение параметров статико- динамического деформирования бетона / Н. В. Федорова, М. Д. Медянкин, О. Б. Бушова // Промышленное и гражданское строительство. - 2020. - № 1. - С. 4-11.

101. Федорова, Н. В. Исследование динамических догружений в железобетонных конструктивных системах при внезапных структурных перестройках / Н. В. Федорова, Т. А. Халина // Промышленное и гражданское строительство. - 2017. - № 5. - С. 32-36.

102. Федорова Н.В. Особенности динамических догружений железобетонных элементов конструктивных систем при гипотетическом удалении одной из несущих конструкций и трещинообразовании / Н. В. Федорова, Т. А. Ильющенко, М. Д. Медянкин, А. Р. Инсафутдинов // Строительство и реконструкция. - 2019. - № 2(82). - С. 72-80.

103. Федорова, Н. В. Методика экспериментальных исследований деформирования монолитных железобетонных каркасов зданий при аварийных воздействиях / Н. В. Федорова, П. А. Кореньков, Н. Т. Ву // Строительство и реконструкция. - 2018. - № 4(78). - С. 42-52.

104. Федорова Н.В. Особенности динамических догружений железобетонных элементов конструктивных систем при гипотетическом удалении одной из несущих конструкций и трещинообразовании / Н. В.

Федорова, Т. А. Ильюшенко, М. Д. Медянкин, А. Р. Инсафутдинов // Строительство и реконструкция. - 2019. - № 2(82). - С. 72-80.

105. Федорова, Н. В. Экспериментальные исследования живучести железобетонных рам с ригелями, усиленными косвенным армированием / Н. В. Федорова, Д. К. Фан, Т. Ч. Нгуен // Строительство и реконструкция. - 2020. - № 1(87). - С. 92-100.

106. Федорова Н.В., Колчунов В.И., Губанова М.С. Деформирование железобетонных плосконапряженных составных конструкций. МИСИ-МГСУ, 2020. - 188 с.

107. Федорова Н.В., Московцева В.С., Амелина М.А., Демьянов А.И. Определение динамических усилий в сложнонапряженных элементах железобетонных рам при особом воздействии // Известия вузов. Строительство. 2023. №2. С. 5-15.

108. ФЗ 384 Технический регламент о безопасности зданий и сооружений [Текст]. Введ. 2009-12-30. - М.: Стандартинформ, 2009. - 33 с

109. Феодосьев, В.И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов// Наука, 1967. -376 с.

110. Шапиро, Г. И. Экспериментальное и численное обоснование модели с односторонними связями для расчета панельных зданий с нижними каркасными этажами / Г. И. Шапиро, А. В. Смирнов // Строительство и реконструкция. - 2018. - № 5(79). - С. 64-78.

111. Шапиро, Г. И. К вопросу о построении расчетной модели панельного здания / Г. И. Шапиро, Р. В. Юрьев // Промышленное и гражданское строительство. - 2004. - № 12. - С. 32-33.

112. Шапиро, Г. И. Расчет зданий и сооружений в МНИИТЭП / Г. И. Шапиро, А. А. Гасанов, Р. В. Юрьев // Промышленное и гражданское строительство. -2007. - № 6. - С. 31-33.

113. Шапиро, Г. И. Расчет прочности платформенных стыков панельных зданий / Г. И. Шапиро, А. Г. Шапиро // Промышленное и гражданское строительство. - 2008. - № 1. - С. 55-57.

114. Шапиро, Г.И. Проблема защиты жилых зданий от прогрессирующего обрушения. // Бетон и железобетон: матер. II Всерос. конф. Том 2. - М.: НИИЖБ.— 2005. - С. 258-261.

115. Шапиро, Г.И. Некоторые вопросы расчета при сопряжении сборных конструкций // Строительство и реконструкция.— 2020. - С. 54-58.

116. Allawi A.A. Behavior of Laced Reinforced Concrete Beam under Static Load /Allawi A.A., Shubber A.N. // Journal of Engineering and Sustainable Development. - 2017. Vol. 21. № 03. - С. 189 - 201.

117. Allawi A.A. Flexural Performance of Laced Reinforced Concrete Beams under Static and Fatigue Loads/Allawi A.A., Hasan H.D. // University of Baghdad Engineering Journal. - 2019. -С. 134-153.

118. Alogla K. A new mitigation scheme to resist progressive collapse of RC structures /Alogla K., Weekes L., Augusthus-Nelson L. // Construction and Building Materials. -2016. (125). - С. 533-545.

119. Alshaikh I. M. H. Progressive collapse of reinforced rubberised concrete: Experimental study // Construction and Building Materials.- 2019. (226). - С. 307316.

120. ACI 318-14. An ACI Standard and Report. Building Code Requirements for Structural Concrete. [Текст]. Введ. 2014-08-29. - ACI, 2014. - 524 с

121. Blass H.J. Tragfahigkeit von Verbindungen mit selbstbohrenden Holzschrauben mit Vollgewinde/Blass H.J., Bejtka I., Uibel T. // Universitat Karlsruhe, 2006. - 208 с.

122. Chen Weihong, Lin Boxu, Li Dong. Progressive collapse performance of shear strengthened RC frames by nano CFRP //Nanotechnology Reviews. 2022. С. 811-823

123. Choi H. Progressive collapse-resisting capacity of RC beam-column subassemblage /Choi H., Kim J.// Magazine of Concrete Research. - 2011. № 4 (63).-C. 297-310.

124. Classen Martin. Shear Crack Propagation Theory (SCPT) -The mechanical solution to the riddle of shear in RC members without shear reinforcement// Engineering Structures.- 2020. - C. 1786-1794.

125. Colomer Segura C. Determination of Loading Scenarios on Buildings Due to Column Damage // Structures. -2017. (12). - C. 1-12.

126. Couque H. Effect of planar size and dynamic loading rate on initiation and propagation toughness of a moderate-toughness steel / Couque H., Leung C. P., Hudak S. J. // Engineering Fracture Mechanics. - 1994. № 2 (47). - C. 249-267.

127. Goman W. M. Ho The Evolution of Outrigger System in Tall Buildings // International Journal of High-Rise Buildings. - 2016. Vol 5. No 1.- C. 21-30.

128. Guo Xuekang, Yang Zhi, Li Yi, Lu Xinzheng, Diao Mengzhu. Progressive Collapse of Flat Plate Substructures Initiated by Upward and Downward Punching Shear Failures of Interior Slab-Column Joints// Journal of Structural Engineering. 2022. C.27

129. Guo Yu-Xu, Yang Bo, Dai Zheng. Study on progressive collapse of overall structure based on numerical simulation method and prediction of structural collapse// Journal of Building Engineering. 2024. C.18

130. Ibrahim M.H. Experimental investigation of the progressive collapse of reinforced concrete structures: An overview/Ibrahim M.H. Alshaikha , B.H. Abu Bakara, Emad A.H. Alwesabia, Hazizan Md Akil. // Structures. - 2020. - C. 881900.

131. Fedorova N. The dynamic effect in a structural adjustment of reinforced concrete structural system // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. -C.1-7.

132. Fedorova N. V. Deformation and failure of monolithic reinforced concrete frames under special actions/Fedorova N. V., Ngoc V. T. // Journal of Physics: Conference Series.- 2019.- C.1-9.

133. Fedorova N. V. Deformation diagrams of reinforced concrete elements of constructive systems under special actions/Fedorova N. V., Vu N. T. chua dang. // Magazine of Civil Engineering. - 2020. - C.1-9.

134. Fedorova N. V. Dynamic additional loading of the frame of a multi-story building after the failure of one of the structures/Fedorova N. V., Vu N. T., Iliushchenko T. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2020. - C.1-8.

135. Fedorova N. V. The effect of energy dissipation on the dynamic response of reinforced concrete structure /Fedorova N. V, Vu N. T., Iliushchenko T. A.// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. № 2 (962). - C.1-9.

136. Feng Feifan, Hwang Hyeon-Jong, Zhou Yun, Sun Jingming. Effect of three-dimensional space on progressive collapse resistance of reinforced concrete frames under various column removal scenarios// Journal of Building Engineering. 2024. C.24

137. Kolchunov V. I. Failure simulation of a RC multi-storey building frame with prestressed girders // Magazine of Civil Engineering. - 2019. № 8 (92). - C. 155— 162.

138. Kolchunov V. I. Nonequilibrium processes of power and enviromental resistance of reinforced concrete structures to progressive collapse /Kolchunov V. I., Androsova N. B. // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - C.1-6.

139. Kulkarni S. M. Response of reinforced concrete beams at high strain rates/Kulkarni S. M., Shah S. P.// ACI Structural Journal. - 1998. № 6 (95). - C. 705715.

140. Li J. Numerical study of structural progressive collapse using substructure technique /Li J., Hao H.// Engineering Structures.- 2013. (52). - C. 101-113.

141. Lin K. Experimental study of a novel multi-hazard resistant prefabricated concrete frame structure /Lin K., Lu X., Li Y., Guan H. // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - 2019. Vol.119. - C.390-407.

142. Mohajeri Nav F. Analytical investigation of reinforced concrete frames under middle column removal scenario/Mohajeri Nav F., Usefi N., Abbasnia R.// Advances in Structural Engineering. - 2018. № 9 (21). - C. 1388-1401.

143. Ozmen H. Analysis of RC structures with different design mistakes under explosive based demolition/Ozmen H, Soyluk K, Anil O. //Structural Concrete. -2020. - C. 1-25.

144. Sheffield C. An instrumented full-scale building progressive collapse test / C. Sheffield, A. Kersul, V. Hoon, A. Amini // Proc., 14th Int. Symp. on Interaction of the Effects of Munitions with Structures, Seattle. - 2011. - C.1-28.

145. Pham, Tuan, Tan, Kang-Hai, Yu, Jun. Numerical investigations on static and dynamic responses of reinforced concrete sub-assemblages under progressive collapse. Engineering Structures. - 2017. - C. 2-20.

146. Tamrazyan A. G. The effect of increased deformability of columns on the resistance to progressive collapse of buildings/Tamrazyan A. G., Fedorov V. S., Kharun M. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. № 1 (675). - C.1-8.

147. Travush V. I. Survivability of structural systems of buildings with special effects /Travush V. I., Fedorova N. V.// Magazine of Civil Engineering.- 2018. № 5 (81). - C. 73-80.

148. Tsai M. H. A performance-based design approach for retrofitting regular building frames with steel braces against sudden column loss // Journal of Constructional Steel Research. - 2012. (77). - C. 1-11.

149. Qian K. Slab Effects on Response of Reinforced Concrete Substructures after Loss of Corner Column /Qian K., Li B.// ACI Structural Journal. - 2012. № 6 (109).-C. 845-856.

150. Weng J. Damage assessment for reinforced concrete frames subject to progressive collapse // Engineering Structures. - 2017. (149). - C. 147-160.

151. Wilkes J. An energy flow approach for progressive collapse assessment/Wilkes J., Krauthammer T.// Engineering Structures. - 2019. (190). - C. 333-344.

152. Xuan W. Experimental and theoretical investigations on progressive collapse resistance of the concrete-filled square steel tubular column and steel beam frame under the middle column failure scenario/Xuan W., Wang L., Liu C., Xing G., Zhang L., Chen H // Shock and Vibration. - 2019. Vol. 2019. - C. 1-12.

153. Tao Yang. Experimental Investigation of Progressive Collapse of Prestressed Concrete Frames after the Loss of Middle Column/Tao Yang, Wanqing Chen, Zhongqing Han// Advances in Civil Engineering. - 2020. - C.1-12.

154. Yi W. J. Experimental study on progressive collapse-resistant behavior of reinforced concrete frame structures // ACI Structural Journal. - 2008. № 4 (105). -C. 433-439.

155. Yu J. Experimental and numerical investigation on progressive collapse resistance of reinforced concrete beam column sub-assemblages /Yu J., Tan K. H.// Engineering Structures. - 2013. (55). - C. 90-106.

156. Yu J. Analytical model for the capacity of compressive arch action of reinforced concrete sub-assemblages/Yu J., Tan K. H. // Magazine of Concrete Research.- 2014. № 3 (66). - C. 109-126.

157. Vitaly Kolchunov, Olesya Bushova. Experimental study of the survivability of monolithic reinforced concrete frames//MPC-2023. - C.343-350.

158. Wanka, S.; Classen, M. Shear Response of Members without Shear Reinforcement—Experiments and Analysis Using Shear Crack Propagation Theory (SCPT)//Appl. Sci. - 2021. - C. 1-16.

159. Zhang, W.X. Progressive collapse test of assembled monolithic concrete frame spatial substructures with different anchorage methods in the beam-column joint / W.X. Zhang, H. Wu, J.Y. Zhang, H. Hwang, Jong, W.J. Yi // Advances in Structural Engineering. - 2020. - T. 23. - № 9. - C.1785-1799.

160. Zhao Zidong. Experimental and numerical investigation of dynamic progressive collapse of reinforced concrete beam-column assemblies under a middle-column removal scenario/Zhao Zidong, Liu Yilin. Li, Yi Yang, Zhi Ren, Peiqi Xiao, Yuzhe// Structures. - 2022. - C. 979-992.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Численное моделирование деформирования

железобетонных рам

Перед проведением экспериментальных исследований был проведен конечно-элементный расчет рассматриваемых экспериментальных железобетонных рам КР-1 и КР-2 фрагментов каркаса многоэтажного здания, армированных наклонными стержнями одного направления, и наклонными стержнями, расположенными в двух взаимно ортогональных направлениях в приопорных зонах ригелей. Задача выполнялась в ПК Ansys, позволяющем моделировать бетон на стадии пластической работы, а также для проверки - в ПК Лира-Сапр.

Материалы, основные характеристики используемые, приняты в соответствии с СП 63.13330.2018 и СП 385.1325800.2018.

Основная задача моделирования - анализ напряженно деформированного состояния рамы при особом воздейтвии, при выполнении расчета в квазистатической постановке для дальнейшего сопоставления результатов расчета с результатами экспериментального исследования. Данная задача выполняется при проведении физически нелинейного расчета конструкции в 3 стадиях:

-Стадия работы конструкции под собственным весом; -Стадия работы конструкции под действием проектной нагрузки; -Стадия особого воздествия.

На первой стадии МКЭ моделирования производилась подготовка геометрической модели для импорта в модуль Static Structural.

Геометрическая модель рамы была изготовлена в ПК Autodesk. Далее модель импортировалась в программный комплекс Ansys. В ПК SpaceClaim назначалось сечение арматурных стержней, строились участки приложения нагрузок, корректировалась модель, импортированная из Autodesk (рисунок1).

R4.0000

Structure

a <âJ Geom-1*

0 3 сопгсЗ > 0 О Beams

А

Beam Profiles 2 D2 ï D8

Рисунок 1 - Назначение сечения арматурного стержня

На второй стадии выполнялось назначение параметров материала элементам расчетной схемы. Начальные физико-механические параметры материалов задавались во вкладке Engineering Date. В качестве модели арматуры выбрана билинейная изотропная модель материала. В данной модели используется критерий текучести Фон-Мизеса. В качестве модели материала бетона принята мультикинематическая модель

пластичности (рисунок 2) в связке с моделью бетона, реализованной в специальном конечном элементе железобетона Solid65

Рисунок 2 - Диаграмма работы бетона.

Table 65.1: SOLID6& Concrete Material Data

Constant Meaning

1 Shear transfer coefficients for an open crack.

2 Shear transfer coefficients for a closed crack.

3 Uniaxial tensile cracking stress.

4 Uniaxial crushing stress (positive).

5 Biaxial crushing stress (positive).

6 Ambient hydrostatic stress state for use with constants 7 and 8.

7 Biaxial crushing stress (positive) under the ambient hydrostatic stress state (constant 6).

8 Uniaxial crushing stress (positive) under the ambient hydrostatic stress state (constant 6).

9 Stiffness multiplier for cracked tensile condition, used if KEYOPT(7) = 1 (defaults to 0.6).

Рисунок 3. Параметры бетона

Бетон способен к растрескиванию, дроблению, пластической деформации. Параметры бетона для элемента 8оШ65:

1. Коэффициент передачи сдвига при открытой трещине 0,3

2. Коэффициент передачи сдвига при закрытой трещине 0,8

3. Прочность на растяжение элемента Яы.

4. Прочность на сжатие элемента (-1 - при значении вычисляется автоматически).

5. Множитель жесткости для условия растрескивания при растяжения (по умолчанию 0,6)

На третьей стадии выполнялось назначение граничных условий, загружение модели, создание сетки КЭ, назначение типов КЭ, объединение

перемещений арматуры с бетоном. Данная задача выполнялась в модуле Static Structural. В древе проекта (рисунок 4) во вкладке Geometry элементам назначается модель материала, в ней же создаются именованные наборы для удобства выбора элементов при анализе результатов и выборке элементов через командные вставки для объединения перемещений и изменения параметров материалов при помощи командных вставок.

Для моделирования бетона использовались специальные объемные КЭ бетона Solid 65, армирование задано стержневыми КЭ reinf, работающими на растяжение и сжатие. КЭ модель и параметры армирования бетона и арматуры приведены на рисунках 5, 6. КЭ сетка формируется во вкладке MESH, в которой задаются размеры элементов и механизм построения сетки (Linear). Размер конечного элемента в модели принят10 мм.

. I I Project* [±1..........Model (F4)

m.....Geometry

B-- VÎ3 Materials

......Concrete NL

......Structural Steel NL

S Cross Sections S iîi Coordinate Systems .s&e) Connections Mesh

Named Selections E-^H Static Structura I (F5)

^PJj Analysis Settings

Standard Earth Gravity Fixed Support Force Force 2 V1®" Force 3 "V'S; Force -4 Force 5 Force 6 Force 7 Force S V1®« Force 9 V1®" Force lO Force 11 Force 12 ""vl?R Commands (APDL)

Commands (APDLj 2 •"vll£ Commands (APDL) 3 y [Hal Element Birth and Death

à y® H.IIUM.HJ.H

—jgfr^ Solution Information --•^.■^i Directional Deformation Equivalent Elastic Strain

t Stre:

I Equi I Axial Force

l Maximum Principal Stress l Stress Intensity l Maximum Shear Stress

Рисунок 4 - Древо проекта

Рисунок 5 - Параметры КЭ сетки армирования

Эксплуатационная нагрузка 7,94кН к конструкции рамы прикладывалась попарно к каждому ригелю симметрично на расстоянии 150 мм от стоек в каждом пролете в виде двух сосредоточенных сил к каждому ригелю (рисунок 7).

Рисунок 7 - Нагрузки и граничные условия модели

Особое воздействие -удаление колонны моделировалось снижением ее жесткости до 0 при помощи вкладки Element Birth and Death (рисунок 8).

Параметры нелинейного расчета задавались на вкладке Analysis Settings (рисунок 9) в которой задается количество шагов расчета, автоматический подбор шага при нелинейном расчете, алгоритм расчета, тип решателя,

ANSYS

2021 И

Рисунок 8 - Моделирование особого воздействия-удаления колонны

параметры сходимости. (на 2- м шаге после появления пластических деформаций в растянутом бетоне, процент сходимости повышается до 70%). Объединение перемещений выполнялось командной вставкой при помощи команды ceintf по всем направлениям.

Details of "Analysis Settings" т Ч- П X

Current Step Number 2.

Step End Time 2. s

Auto Time Stepping Program Controlled

Sollver Controls

Solver Type Program Controlled

Weak Springs Off

Solver Pivot Checking Program Controlled

Large Deflection On

Inertia Relief Off

Qu a si -Stati c So 1 uti o n Off

Rotordynam ics Controls

Restart Controls

Noniinear Controls

Newton-Raphson Option Program Controlled

Force Convergence On

—1Value Calculated by solver

—Tolerance 70.%

--IWIIinilreiiuntil Reference 1 .e-002 N

Moment Convergence Remove

Displacement Convergence Remove

Rotation Convergence Remove

Line Search Program Controlled

Stabilization Program Controlled

Advanced

Output Controls

Analysis Data Management

Visibility

Details Section Planes

Рисунок 9 - Параметры 2-го шага нелинейного решателя в ПК ЛИРА-САПР

Алгоритм проведения расчетного анализа включал следующие этапы:

1. На первом этапе в ПК производился расчет конструктивной системы всей рамы на заданную эксплуатационную нагрузку и определялось напряженно-деформирование состояние в элементах всей конструктивной системы первичная схеме расчета).

2. На втором этапе производился расчет по вторичной расчетной схеме -при эксплуатационной нагрузке и особом воздействии в виде внезапного удаления из рамы крайней стойки первого этажа. Учет динамического догружения рамы производился тем, что усилие в удаляемой стойке, вычисленное из расчета по первичной схеме, прикладывалось к узлу рамы с обратным знаком.

Исследуемые рамы моделировались в программном комплексе ЛИРА -САПР при помощи объемных физически нелинейных 236 КЭ. Тело балок и колонн было разбито на объемные КЭ размером 0.1х0.1х0.05 м. Размеры стержневых конечных элементов армирования приняты 0.1 м. Арматура моделировалась стержневыми физически нелинейными 210 конечными элементами. Узлы конечных элементов бетона и арматуры совпадали для обеспечения совместной работы.

По результатам расчета в программных комплексах были получены характерные эпюры распределения напряжений в сжатом и растянутом бетоне приопорных зон ригеля, картины трещинообразования и напряжения в продольных и наклонных арматурных стержнях в приопорной зоне ригелей до и после реализации особого воздействия.

Для сравнения напряжений бетона и деформаций арматуры рассматривается узел сопряжения центральной колонны с нижнем ригелем рам (рисунок 10). Ниже в таблицах 1-4 и на рисунках 11-16 приведены результаты, полученные в сравниваемых комплексах.

Ра\ Ра\ -

с

1н р*\ ) 400 1

О)

ы Рп ч 1 Рп Г ^ 1 ООР С

1 ) о

1 А / 600 150 о о м-

\150

Рисунок 10 - Узел сопряжения центральной колонны с нижнем ригелем рам, рассматриваемый в сравниваемых результатах расчета в ПК

Таблица 1 - Характерные распределения напряжений в сжатом и растянутом бетоне приопорных зон ригеля узла А рассматриваемых рам до приложения особого воздействия, полученные в программных комплексах ПК ЛшуБ и ПК ЛИРА-САПР

Таблица 2 - Характерные распределения деформации арматуры приопорных зон ригеля узла А рассматриваемых рам до приложения особого воздействия, полученные в программных комплексах

ПК АшуБ

ПК ЛИРА-САПР

Сравнивая результаты напряжений бетона и деформаций арматуры, полученных в рассматриваемых программных комплексах, видно, что до реализации особого воздействия рама КР-1 и рама КР-2 работают практически одинаково.

Таблица 3 - Характерные распределения напряжений в сжатом и растянутом бетоне приопорных зон ригеля рам после приложения особого воздействия, полученные в программных комплексах

Рама

ПК Ашуэ

ПК ЛИРА-САПР

КР-1

КР-2

Таблица 4 - Характерные распределения деформации арматуры приопорных зон ригеля узла А рассматриваемых рам после приложения особого воздействия, полученные в программных комплексах

ПК ЛдБуБ

ПК ЛИРА-САПР

После реализации особого воздействия, вызванного внезапной потерей крайней колонны рам, результаты напряжений бетона, полученных в рассматриваемых программных комплексах, значительно меняются: после особого воздействия растягивающие, и тем более главные растягивающие, напряжения превышают прочность бетона на растяжение и в приопорной зоне ригеля.

Особый критерий в рамках рассматриваемой задачи представляют картины напряженного состояния в продольной и поперечной арматуре в наиболее напряженный приопорной зоне ригеля при разных схемах армирования. В случае армирования наклонными стержнями одного направления после особого воздействия и изменения знака момента в рассматриваемом узле напряженное состояние в продольной и поперечной

арматуре резко меняется: в продольных стержнях деформации в сжатом стержне близки к пределу прочности при сжатии, а в растянутом стержне превышают предел упругости.

В наклонном стержне деформации значительно превысили его предельные значения и, соответственно, произошло разрушение рамы по наклонному сечению.

При изменении схемы армирования приопорной зоны ригеля, после особого воздействия напряженное состояние в сжатых наклонных стержнях уменьшилось более чем в два раза, а в растянутых стержнях другого направления близки к пределу текучести.

а) б)

Рисунок 11 - Картина прогибов элементов рамы КР-1 до реализации особого воздействия, полученная в ПК ЛдБуБ (а), в ПК ЛИРА-САПР (б)

а) б)

Рисунок 12 - Картина прогибов элементов рамы КР-2 до реализации особого воздействия, полученная в ПК ЛдБуБ (а), в ПК ЛИРА-САПР (б)

Сравнивая прогибы элементов рам, полученных в рассматриваемых программных комплексах, видно, что до реализации особого воздействия рама КР-1 и рама КР-2 работают практически одинаково. При этом результаты, полученные в ПК ЛИРА-САПР и ЛшуБ дают хорошую сходимость.

а)

б)

Рисунок 13 - Картина перемещения элементов рамы КР-1 после реализации особого воздействия, полученная в ПК ЛдБуБ (а), в ПК ЛИРА-САПР (б)

а)

б)

Рисунок 14 - Картина перемещения элементов рамы КР-2 после реализации особого воздействия, полученная в ПК ЛдБуБ (а), в ПК ЛИРА-САПР (б)

По результатам картин перемещений, полученных в рассматриваемых программных комплексах, видно, что после реализации особого воздействия рама КР-1 получает несколько большие перемещения, чем рама КР-2. При

этом результаты, полученные в ПК ЛИРА-САПР и АпБуБ дают хорошую сходимость.

ПК ЛИРА-САПР не позволило оценить трещинообразование рассматриваемых рам, поскольку они были замоделированы объемными конечными элементами, поэтому на рисунках 15, 16 приведены картины трещинообразования, полученные только в ПК АшуБ.

а) б)

Рисунок 15 - Картина трещинообразования рам КР-1 (а) и КР-2 (б) до реализации особого воздействия, полученная в ПК АпБуБ

а)

б)

Рисунок 16 - Картина трещинообразования рам КР-1 (а) и КР-2 (б) после реализации особого воздействия, полученная в ПК АпБуБ

Анализируя картины трещинообразования рам полученные в ПК АпБуБ можно отметить следующее:

До приложения особого воздействия трещины начинают образовываться в зоне сопряжения колонн с ригелями, начинают развиваться наклонные трещины. При этом, обе рамы работают одинаково.

Затем, после удаления крайней несущей колонны, трещинообразование начинает образовываться по всей раме, в приопорных зонах происходит частичное раздробление бетона.

На рисунке 17 представлена картина разрушения арматурных стержней после реализации особого воздействия, полученная в ПК ЛИРА-САПР.

Рисунок 17 - Картина разрушения арматурных стержней рамы КР-1 (а), КР-2 (б) после приложения особого воздействия, полученная в ПК ЛИРА-САПР

По результатам, полученным в ПК ЛИРА-САПР, видно, что в раме КР-1 после реализации запроеткного воздействия разрушаются наиболее нагруженные арматурные стержни, а также наклонные стержни в приопорных зонах ригелей. В раме КР-2 наклонные стержни, расположенные в перпендикулярном направлении, включаются в работу и воспринимают часть перераспределенной нагрузки, вызванной внезапным удалением крайней колонны рамы.

Результаты расчета в ПК ЛИРА-САПР приопорных участков рам с наклонными стержнями одного и двух направлений по первичной и вторичной расчетным схемам приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Сводная таблица результатов расчета в ПК ЛИРА-САПР

Наименование Армирование односторонними отгибами (КР-1) Армирование отгибами, расположенными в двух ортогональных направлениях (КР-2)

Первичная Вторичная Первичная Вторичная

схема схема схема схема

Прогибы, перемещения, мм 0,569 мм 20,1мм 0,567мм 19,9мм

Максимальные

напряжения в 9,22МПа Разрушение 9,49МПа Разрушение

сжатом бетоне, МПа

Относительные деформации в наклонном стержне 0,000553 Разрушение 0,000524 0,000262 Разрушение 0,024

Относительные

деформации в 0,000512 Разрушение 0,00045 Разрушение

продольном 0,00014 0,012 0,00019 0,017

стержне

Результаты расчета в ПК АпБуБ приопорных участков рам с наклонными

стержнями одного и двух направлений по первичной и вторичной расчетным схемам приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Сводная таблица результатов расчета в ПК АпБуБ

Наименование Армирование односторонними отгибами Армирование отгибами, расположенными в двух ортогональных направлениях

Первичная схема Вторичная схема Первичная схема Вторичная схема

Прогибы, мм 0,320 мм 27,3мм 0,320мм 21,8мм

Максимальные напряжения в сжатом бетоне, МПа 7,93МПа Разрушение 7,94МПа Разрушение

Относительные деформации в наклонном стержне 0,00030 Разрушение 0,00030 0,00012 Разрушение 0,023

Относительные деформации в продольном стержне 0,00045 0,00018 Разрушение 0,017 0,00036 0,00019 Разрушение 0,016

Анализируя данные таблиц 5 и 6 , можно прийти к выводу о том, что предложенная схема армирования приопорных зон ригелей железобетонных

рам каркасов многоэтажных зданий является одним из достаточно эффективных способов защиты от прогрессирующего обрушения.

Таким образом, построена первичная и вторичная расчетные схемы и выполнен расчет в программном комплексе ЛшуБ и ПК ЛИРА-САПР опытных конструкций с принятыми схемами армирования при особом воздействии в виде внезапного удаления одной их несущих колонн первого этажа. При этом установлено, что предложенная схема армирования наклонными стержнями, расположенными в двух взаимно ортогональных направлениях, обеспечивает работу таких конструкций при рассматриваемом особом воздействии.

Сходимость результатов расчета в ПК ЛшуБ и ПК ЛИРА-САПР составила для напряжений, деформаций и перемещений ригелей рам в среднем составила 8,7%, а с результатами экспериментальных исследований -33%.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Патенты на изобретение №043726 и №2755765

ПРИЛОЖЕНИЕ В Справка о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

м и 'с и

д

МГСУ

МИНОЬРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

(НИУ МГСУ) Ярославское ш., 26, Москва, 129337 ТШ1. "7(495)781-8М7. факс *7(499)183-44-Э8 [e-mail]. www.mgsu.nj ОКПО 02066523. ОГРН1027700575044 ИНН КПП 7716103391/771601001

УТВЕРЖДАЮ:

Проректор Федерального

государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего образования «Национальный

исследовательский Московский

государственный строительный

университет», д я^И--^

м»

СПРАВКА

О внедреннн в учебный процесс результатов диссертационной работы Бушовой Олеси Борисовны

«Живучесть железобетонных рамных конструктивных систем с перекрестным армированием приопорных зон ригелей»

Результаты диссертационной работы Бушовой Олеси Борисовны использованы на кафедре промышленного и гражданского строительства филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» при изучении бакалаврами, обучающимися по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» в отдельных разделах дисциплин «Железобетонные и каменные конструкции», «Методы проектирования железобетонных и каменных конструкций»

Директор филиала ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ» в г. Мытищи, советник РААСИ, член корр. РИА, д.т.н., профессор

/

Н.В. Федорова

31 7ПЗ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справка о внедрении результатов исследования в практику проектирования

BLANK

АО «ЪЯЗИК»

ИНН 7733141911 КПП 770301001 ОГРН 102773300вв74 123376, г Москве, вн тер г муниципальный округ Пресненский, ул Рочдельская, дом Н» 15,

строение 16а

УТВЕРЖДАЮ: ¿й инженер проект« f-Блэнк» ^Андреевич

СПРАВКА

о внедрении результатов научных исследований, полученных в канд| Олеси Борисовны по теме -Живучесть железобетонных рамных К01

перекрестным армированием приопорных зон ригелей-

тации Буиювой Явных систем с

Настоящим подтверждается, что результаты научно-исследовательской работы, полученные Буиювой ОБ по теме -Живучесть железобетонных рамных конструктивных систем с перекрестным армированием приопорных зон ригелей- были использованы АО -Бланк- при вариантном проектировании и аудите строительных решений торгово-развлекательного комплекса.

расположенного по адресу: г. Москва, п. С-

Конструкции запроектированы ;; перекрытия выполнены из бетона клас. принята 450мм. толщина плиты 200мм, с< При вариантном проектировании ка ■

. кое. п. Коммунарка, итном решении. Монолитные колонны, балки, и арматуры класса А500. высота сечения ригелей

Л'.'лонн 600x600мм

оыли рассмотрены два варианта расчета: 1 - расчет на эксплуатационную нагрузку: 2 - расче- -»а особое воздействие с удалением одной из несущих колонн в зоне пересечения ригелей, испытывающих совместное действие поперечной силы и момента Предложенная в диссертации методика защиты каркаса здания от прогрессирующего разрушения с определением предельных деформаций бетона и арматуры в ригеле при статико-динамическом нагружении от особого воздействия - удаления одной из колонн, позволила установить, что в предложенном проектном решении каркаса в монолитном варианте не обеспечивается защита от прогрессирующего обрушения в соответствии с требованиями ГОСТ 27751-2014 -Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения- и критериями СП385.1325800.2018 -Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования. Основные положения». В связи с этим был рассчитан и разработан вариант армирования с применением двусторонних наклонных стержней. Этот вариант позволяет при незначительном на 14.7% увеличении расхода стали обеспечить все критерии запредельного состояния в соответствии с требованиями СП385.1325800.2018.

По результатам варианта расчета было показано также, что предложенный вариант с перекрестным армированием обладает большей несущей способностью и жесткостью и рекомендован к дальнейшему проектированию рассматриваемого типа каркасов зданий в рассматриваемом регионе

Главный инженер проекта