Особенности расчета стальных каркасов одноэтажных производственных зданий на прогрессирующее обрушение квазистатическим методом

Введение. В соответствии с законодательством Российской Федерации и действующей нормативной документацией при проектировании зданий и сооружений повышенного уровня ответственности необходимо производить расчет на прогрессирующее обрушение, вызванное вследствие возникновения аварийной ситуации. Выделяют четыре метода анализа зданий и сооружений на прогрессирующее обрушение: линейно-упругий статический (квазистатический), нелинейный статический, линейно-упругий динамический, нелинейный динамический. Считается, что наиболее эффективной будет являться комплексная процедура анализа с использованием всех четырех методов, но такой комплексный анализ дает определенную нагрузку на инженера-конструктора, поэтому целесообразней всего применять какой-то один метод. В данной статье описаны особенности расчета металлических конструкций на прогрессирующее обрушение квазистатическим методом.

Материалы и методы. В качестве исследуемого объекта был взят отсек производственного здания с повышенным классом ответственности. Статический расчет пространственной схемы и конструктивный расчет элементов каркаса выполнялся в программе Лира 10.12. В работе на примере исследуемого объекта проанализировали три варианта перехода от первичной расчетной схемы к вторичной. Кроме того, дополнительно рассмотрели еще два варианта, которые не подразумевают удаления из расчетной схемы несущих элементов после отказа их работы.

Результаты. Несмотря на то, что для выбранных колонн при проверке на прогрессирующее обрушение получились неоднозначные результаты по полным перемещениям узлов, примыкающих к удаляемым (раскрепляемым) в результате особого воздействия нижним концам колонн и что некоторые элементы не прошли проверку на РСУ, данную расчетную схему следует считать устойчивой к прогрессирующему обрушению.

Обсуждение и заключение. Используемые варианты расчета на прогрессирующее обрушение квазистатическим методом при проверке расчетной схемы на РСУ дают практически совпадающие результаты. Отличие вариантов расчета, где использовалось удаление частей элементов, в которых происходит отказ их работы, от вариантов, где использовалось раскрепление данных элементов, составило 2-3%.

1. Королев В.В., Клековкина Н.А. Расчет зданий и сооружений на прогрессирующее обрушение вследствие аварийной ситуации // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2018. Т. 12, № 12(12). С. 155– 157.

2. Ведяков И.И., Еремеев П.Г., Одесский П.Д., Попов Н.А., Соловьев Д.В. Анализ нормативных требований к расчету строительных конструкций на прогрессирующее обрушение // Вестник НИЦ «Строительство». 2019. № 2(21). С. 15–29.

3. Перельмутер А. О расчетах сооружений на прогрессирующее обрушение // Вестник МГСУ. 2008. № 1. С. 119–128.

4. Лазовский Д.Н., Поправко А.В., Пецольд Т.М., Журавский В.Ю. Расчет на прогрессирующее обрушение большепролетных металлических конструкций покрытий // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B: Прикладные науки. Строительство. 2007. № 6. С. 29–35.

5. Ведяков И.И., Еремеев П.Г., Одесский П.Д., Попов Н.А., Соловьев Д.В. Расчет строительных конструкций на прогрессирующее обрушение: нормативные требования // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 4. С. 16–24. DOI 10.33622/0869-7019.2019.04.16-24.

6. Еремеев П.Г., Ведяков И.И. Еще раз о проблеме защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 8. С. 4–10. DOI 10.33622/0869-7019.2021.08.04-10.

7. Izzuddin B.A. Mitigation of progressive collapse in multi-storey buildings //Advances in Structural Engineering. 2012. Vol. 15. No. 9. pp. 1505–1520.

8. Naji A., Khodaverdi Zadeh M. Progressive collapse analysis of steel braced frames //Practice Periodical on Structural Design and Construction. 2019. Vol. 24. No 2. pp. 04019004.

9. Scott M.H., Fenves G.L. Krylov subspace accelerated Newton algorithm: application to dynamic progressive collapse simulation of frames //Journal of Structural Engineering. 2010. Vol. 136. No. 5. pp. 473–480.

10. Marjanishvili S.M. Progressive analysis procedure for progressive collapse //Journal of performance of constructed facilities. 2004. Vol. 18. No. 2. pp. 79–85.

11. Byfield M. et al. A review of progressive collapse research and regulations //Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings. 2014. Vol. 167. No. 8. pp. 447–456.

12. Pegin P.A., Shulgin A.A. Modern methods for calculating transport infrastructure objects for progressive collapse // BRICS Transport. 2023. Vol. 2, No. 3. DOI 10.46684/2023.3.6.

13. Туснин А.Р., Бергер М.П., Галстян Т.В. Совместная работа большепролетных ферм и прогонов при расчете на прогрессирующее обрушение // Жилищное строительство. 2023. № 11. С. 24–31. DOI 10.31659/0044-4472-2023-11-24-31.

14. Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Кущенко А.К., Быченко И.В. Особенности расчета на прогрессирующее обрушение каркаса уникального здания многофункционального комплекса // Инженерный вестник Дона. 2022. № 9(93). С. 172–181.

15. Богуцкий Ю.Г., Васильев М.В., Белавский В.А. Моделирование несущей системы каркасного здания на базе упругой модели для расчета на прогрессирующее обрушение с учетом реальных физических свойств материалов // Строительство и техногенная безопасность. 2023. № 1. С. 148–155.

16. Данилова К.А. Расчет стального каркаса одноэтажного здания на прогрессирующее обрушение // Вестник науки. 2019. Т. 4, № 6(15). С. 323–326.

17. Быстров Н.С., Овчинников И.Г. О расчетах зданий и сооружений на устойчивость к прогрессирующему обрушению // Архитектура, строительство, транспорт. 2022. № 3. С. 32–38. DOI 10.31660/2782-232X-2022-3-32-38.