Методики чисельного аналізу несучих систем будинків у сейсмічних районах

1. 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) 589-165

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

3. Закрепление расчетной модели в пространстве Y X Y X

4. УЧЕТ ПОДАТЛИВОСТИ ОСНОВАНИЯ Малая жесткость основания Большая жесткость основания

5. Сейсмическая (инерционная) сила Sik= K1 K2 S0ik Soik = Qk AiKwηik 2 1 Т2 Т1 Начальное состояние: Т1, 1, S1. Состояние после усиления: Т2, 2, S2. Т2 < Т1, 2 > 1, S2 > S1 – сейсмическая нагрузка при усилении гибких зданий возрастает. ИЗМЕНЕНИЕ ИНЕРЦИОННОЙ СИЛЫ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ЖЕСТКОСТИ

6. ПРОДОЛЬНЫЕ УСИЛИЯ В СТЕРЖНЯХ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

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

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

9. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

10. РАССТАНОВКА ДИАФРАГМ И КОНЦЕНТРАЦИЯ УСИЛИЙ

11. 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

12. Планировочные решенияБольшие усилия и армирование в простенках и перемычках

13. Развитие диафрагм и стволовой части

14. 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

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

16. ЗНАЧЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ, МОДЕЛИРУЮЩИХ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗДАНИЯ С ОСНОВАНИЕМ(МЕТОД ЛОКАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ) Получены при исследовании локальной модели на основании из нелинейных элементов «грунт»

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

18. МОДЕЛИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ОСНОВАНИЯ(метод интегральных элементов) Расчет перемещений сваи по нормам → Получение характеристик интегрального элемента Подобрать Еи Z2 условия Z3 = SX3 = Δ S Δ МОДЕЛЬ ИДЕНТИФИЦИРОВАНА ПО НОРМАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

19. ПРОБЛЕМЫ АРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙНЕВОЗМОЖНО АРМИРОВАТЬ ПЕРЕМЫЧКИ (Учет нелинейных деформаций и локальных повреждений) ДОПУСКАЕМ АДРЕСНЫЕ ЛОКАЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ

20. ПОСЛЕ СНИЖЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ КРАЙНИХ УЧАСТКОВ ПЕРЕМЫЧКИ АРМИРОВАНЫ

21. 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

22. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КАРКАСНО-КАМЕННЫХ ЗДАНИЙРасчет локальной модели стены

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

24. МЕТОДИКА РАСЧЕТА • Выполнить расчет модели при исходных жесткостях и проверить условие σ1<2R, обеспечить выполнение • Выполнить расчет Ж/Б элементов модели при жесткости кладки 0.25Е; • Выполнить проверку прочности Ж/Б элементов при вертикальных нагрузках основного сочетания без учета кладки

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