Методики чисельного аналізу несучих систем будинків у сейсмічних районах Національна академія природоохоронного і курортного будівництва Лабораторія САПР Науковий керівник доц. к.т.н. Ю. Лінченко Тел. (80652)

Проблемы проектирования Проверка прочности каменных конструкций по главным растягивающим напряжениям Проверка прочности каменных конструкций по главным растягивающим напряжениям Учет локальных повреждений и пластических шарниров в упругой модели здания – управление повреждениями Учет локальных повреждений и пластических шарниров в упругой модели здания – управление повреждениями Перераспределение усилий и армирования из зонах концентраций Перераспределение усилий и армирования из зонах концентраций Учет податливости основания и его влияние на динамические характеристики Учет податливости основания и его влияние на динамические характеристики верификация расчетных моделей верификация расчетных моделей

Закрепление расчетной модели в пространстве Y X Y X

УЧЕТ ПОДАТЛИВОСТИ ОСНОВАНИЯ Малая жесткость основанияБольшая жесткость основания

ИЗМЕНЕНИЕ ИНЕРЦИОННОЙ СИЛЫ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ЖЕСТКОСТИ Т1Т1 Т2Т2 1 2 Начальное состояние: Т 1, 1, S 1. Состояние после усиления: Т 2, 2, S 2. Т 2 1, S 2 > S 1 – сейсмическая нагрузка при усилении гибких зданий возрастает. Сейсмическая (инерционная) сила S ik = K 1 K 2 S 0ik S oik = Q k A i K w η ik

ПРОДОЛЬНЫЕ УСИЛИЯ В СТЕРЖНЯХ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Пути решения Создание интегральных КЭ, моделирующих свойства конструкций и узлов Создание интегральных КЭ, моделирующих свойства конструкций и узлов Разработка и исследование локальных моделей конструкций и узлов Разработка и исследование локальных моделей конструкций и узлов Создание базы экспериментальных результатов для верификации расчетных моделей Создание базы экспериментальных результатов для верификации расчетных моделей Разработка общих алгоритмов – рекомендаций проектирования зданий Разработка общих алгоритмов – рекомендаций проектирования зданий

РАЗРАБОТКИ ЛАБОРАТОРИИ ПО МЕТОДИЕКЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ Закрепление модели в пространстве Закрепление модели в пространстве Моделирование пластических шарниров в упругой модели Моделирование пластических шарниров в упругой модели Моделирование свай двухэлементной интегральной моделью Моделирование свай двухэлементной интегральной моделью Методика расчета каркасно-каменных зданий с учетом работы стенового заполнения Методика расчета каркасно-каменных зданий с учетом работы стенового заполнения Методика расчета по главным растягивающим напряжениям Методика расчета по главным растягивающим напряжениям

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

РАССТАНОВКА ДИАФРАГМ И КОНЦЕНТРАЦИЯ УСИЛИЙ

Анализ несущей системы здания с паркингом Пролет 7.2 м Прогиб плиты f = 2.5(f1 - f2) + 10f3, где f1, f2, f3 прогибы от кратковременной и длительной нагрузки в упругой системе где f1, f2, f3 прогибы от кратковременной и длительной нагрузки в упругой системе

Планировочные решения Большие усилия и армирование в простенках и перемычках

Развитие диафрагм и стволовой части

Закрепление расчетной модели в пространстве По вертикали – упругое основание; По горизонтали: Сплошные связи; Связи по срединным линиям плана; распределенные по узлам упругие связи (КЭ 56) Сейсмика Склон Разнородное основание

Определение характеристик КЭ-56 для моделирования упругих связей при горизонтальной нагрузке

ЗНАЧЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ, МОДЕЛИРУЮЩИХ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗДАНИЯ С ОСНОВАНИЕМ (МЕТОД ЛОКАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ) Наименование грунта суглинкимергелиаргиллиты Е, МПа(кН/м²) 15(15000)30(30000)50(50000) R, кН/м (статические нагрузки) R, кН/м (динамические нагрузки) Получены при исследовании локальной модели на основании из нелинейных элементов «грунт»

УЧЕТ ПОДАТЛИВОСТИ ОСНОВАНИЯ допускается при незначительном снижении инерционных сил (МЕТОД ЛОКАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ) Малая жесткость основания – снижение инерционных сил Большая жесткость основания – увеличение инерционных сил Вывод: допускается учет податливости основания в пределах постоянного значения коэффициента динамичности β S = 1 S = 1…0.4 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЖЕСТКСТИ ОСНОВАНИЯ

МОДЕЛИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ОСНОВАНИЯ (метод интегральных элементов) S Δ Подобрать Е и Z2 условия Z3 = S X3 = Δ Расчет перемещений сваи по нормам Получение характеристик интегрального элемента МОДЕЛЬ ИДЕНТИФИЦИРОВАНА ПО НОРМАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПРОБЛЕМЫ АРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ НЕВОЗМОЖНО АРМИРОВАТЬ ПЕРЕМЫЧКИ ДОПУСКАЕМ АДРЕСНЫЕ ЛОКАЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ (Учет нелинейных деформаций и локальных повреждений)

ПОСЛЕ СНИЖЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ КРАЙНИХ УЧАСТКОВ ПЕРЕМЫЧКИ АРМИРОВАНЫ

АРМИРОВАНИЕ ДИАФРАГМ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ НА 5…20 % Вывод: допускается учет повреждения отдельных элементов в заданных зонах с учетом перераспределения НДС и обеспечением устойчивости конструкций против обрушения

МЕТОДИКА РАСЧЕТА КАРКАСНО- КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ Расчет локальной модели стены

РЕЗУЛЬТАТЫ (идентификация моделей) Модели идентифицированы с физическими экспериментами Ю. Измайлова Модели идентифицированы с физическими экспериментами Ю. Измайлова Повреждения появляются при напряжениях превышающих расчетные значения прочности кладки в два раза Повреждения появляются при напряжениях превышающих расчетные значения прочности кладки в два раза Жесткость модели при повреждениях снижается в 4 раза Жесткость модели при повреждениях снижается в 4 раза

МЕТОДИКА РАСЧЕТА Выполнить расчет модели при исходных жесткостях и проверить условие σ1

ОБЩИЙ АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1. Предварительная модель, локальные модели 2. Проработка вариантов несущей системы с архитектором. Расчет с учетом аварийного сочетания 3. Контроль динамических характеристик при расчете на упругом основании 4. Детальная модель. Проемы, нагрузки, детали 5. Расчет на основное сочетание. Армирование, трещины, прогибы. 6. Расчет на все сочетания с учетом аварийного. 7. Регулирование жесткостей усилий, концентраций усилий и армирования 8. Формирование документации в удобном для конструктора виде