Введение
ГЛАВА I ОБЗОР ИССЛЕДУЕМОЕ О ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ РАСЧЕТА НА ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ОБРУШЕНИЕ 15
1.1. Историческая справка о возникновение определения
«прогрессирующее обрушение» 15
1.2. Примеры 18
1.3. Зарубежные и отечественные нормы проектирования 24
1.4. Классы нелинейных задач 31
1.5. Расчет на прогрессирующее обрушения. Постановка динамической
задачи 34
1.5.1. Метод конечных элементов (МКЭ) 35
1.5.2. Математическая постановка задач динамики 36
1.5.3. Постановка задач динамики в программном комплексе ANSYS ....44
ГЛАВА II ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПРОГРЕССИРУЮЩЕМУ ОБРУШЕНИЮ 47
2.1. Основные характеристики объекта исследования 47
2.2. Статический расчет здания цеха 62
2.3. Сценарий отказа 69
2.4. Моделирование процесса лавинообразного обрушения каркаса 72
2.5. Анализ результатов расчетов на устойчивость к прогрессирующему
обрушению 74
ГЛАВА III ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
3.1. Рекомендации по усилению 94
3.2. Основные принципы и алгоритм расчета на прогрессирующее
обрушение стального каркаса 95
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время на территории РФ растут объемы строительства промышленных предприятий.
Приведем несколько примеров открытых в 2016-2017 годах:
1) Концерн ВКО «Алмаз-Антей» выпускает вооружения и военную технику противовоздушной (воздушно-космической) обороны. В промышленном комплексе Кировского машиностроительного предприятия организовано производство полного цикла различных изделий номенклатуры «Алмаз-Антея».
2) Вынгапуровский газоперерабатывающий завод (ГПЗ) перерабатывает попутный нефтяной газ (ПНГ) с месторождений «Газпром нефти» с получением сухого газа и широкой фракции углеводородов (ШФЛУ) — базового сырья для нефтехимической промышленности.
Рассмотрев 3 основных сценария обрушения ферм покрытия можно дать следующие рекомендации:
а) Т.к. расчет на прогрессирующее обрушение показал, что при обрушении не более, чем двух ферм, разрушения локализованы на площади, не превышающей 20% от площади деформационного отсека, дополнительное увеличение сечений ферм покрытия и связей по покрытию не требуется.
б) Расчёт узлов сопряжения связей с каркасом и основных ответственных узлов цеха необходимо проводить по усилиям, полученным при расчете на прогрессирующее обрушение.
в) Обязательно обеспечение равнопрочности узлов и основных сечений каркаса.
г) При проверке узлов на прочность необходимо вводить понижающий коэффициент 0,8 для предела прочности стали.
д) Рекомендуется принять неразрезную схему прогонов покрытия для обеспечения дополнительной устойчивости к обрушению конструкций.
е) Не допускается устройство деформационного отсека длинной более 100м без введения дополнительных связей по колоннам и конструкциям покрытия.
ж) При производстве строительно-монтажных работ не допускаются отступления от проекта связанные с изменением в несущем каркасе здания и в основных узлах сопряжения, т.к. это может привести к снижению несущей способности.
з) При эксплуатации здания обязательно соблюдение требований проекта в части мониторинга состояния несущих конструкций и обеспечения защиты от коррозии металла.
и) Обязательна разработка превентивных мер по защите конструкции от возникновения аварийных ситуаций, а именно: вокруг здания цеха необходимо предусмотреть конструкции, препятствующие столкновению с транспортом; необходима разработка мероприятий в части защиты от террористических угроз; необходима разработка инструкции по недопущению аварий, связанных со взрывчатыми и химически опасными веществами, используемыми при производственном процессе; на предприятии должен быть введен особый охранный режим и т.д.
1) Федеральный закон о т 25.12.2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламенте безопасности зданий и сооружений»
2) ЕОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. М.: НИЦ «Строительство», 2014. - 23с.
3) ЕОСТ Р 54257-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. М.: НИЦ «Строительство», 2014. - 23с.
4) МДС 20-2.2008 "Временные рекомендации по обеспечению безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного обрушения»
5) BS EN 1990:2002 Eurocode. Basis of structural design. (Еврокод. Общие положения проектирования конструкций).
6) СТБ ЕН 1990-2007. Еврокод. Основы проектирования несущих конструкций.
7) BS EN 1991-1-7:2006 Eurocode 1. Actions on structures. General actions. Accidental actions. (Еврокод 1. Нагрузки на конструкции. Основные нагрузки. Случайные воздействия).
8) DIN 1055-100 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 100: Grundlagen der Tragwerkspannung - Sicherheitskonzept und Bemessungsressen. (Воздействия на несущие конструкции. Часть 100: Основы расчета, концепции безопасности и правила определения размеров). DIN, 2001
9) Building regulations 2000 (England and Wales). Approved document A. Structure. (Строительные нормы Англии и Уэльса. Свод правил А. Конструкции).
10) International Code Council Performance Code for Buildings and Facilities. (Функциональные нормы для зданий и сооружений Совета по международным нормам). ICC, 2009
11) ISO 2394. General principles on reliability for structures. (Основные принципы надежности сооруже- ний). ISO, 1998
12) JCSS Probabilistic Model Code. (Нормы по вероятностному моделированию). JCSS, 2001
13) CEB-FIB Model Code. (Типовые нормы). СЕВ, 1991
14) International Fire Code. (Международные нормы по пожарной безопасности). ICC, 2009
15) A Prestandard Prospectus: robustness and collapse resistance for buildings. (Проект стандарта: надежность зданий и предотвращение прогрессирующего обрушения). SEI, 2006
16) New York Building Code. (Строительные нормы Нью-Йорка).
17) ANSI A58.1-82 Minimum design loads for buildings and other structures. (Минимальные расчетные нагрузки на здания и сооружения). ANSI, 1982
18) ASCE 7-05 Minimum design loads for buildings and other structures. (Минимальные расчетные нагрузки на здания и сооружения). ASCE, 2005
19) ACI 318 Building code requirements for structural concrete and commentary. (Строительные нормы по проектированию железобетонных конструкций с комментариями). ACI, 2007
20) Нгуйен, Т.С. Расчёт стержневых систем с учётом внезапного удаления отдельных элементов : Дисс. ... канд. техн. наук : Специальность 05.23.17 - Строи-тельная механика / Т.С. Нгуйен; СПбГАСУ. - Санкт-Петербург, 2011. - 115 с.
21) Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения / Москомархитектура. М.: МНИИТЭП и НИЦ СтаДиО, НИИЖБ, ЦНИИСК им. Кучеренко, 2005.
22) СП.20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. - М.: Минрегион РФ, 2016,- 104 с.
23) Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2000. - 152с.
24) Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов/Пер. сангл.А.С. Алексеева и др.; под ред.А.Ф. Смирнова. - М.: Стройиздат, 1982 - 448с. Ил. - Перевод изд.: Numerical methods in finite element analysis/ K. Bathe, E. L. Wilson (1976)
25) Радченков A.B., Аксенов B.H. Методы расчета каркасных зданий из монолитного железобетона на прогрессирующее обрушение на примере 17-этажного жилого дома//Инженерный вестник Дона,2016. №4.
26) Грачев В.Ю. Руководство по расчету на прогрессирующее обрушение для новых и реконструируемых федеральных офисных зданий. - Екатеринбург,2010. - 21с.
27) Грачев В. Ю., Вершинина Т. А., Пузаткин А. А., Непропорциональное разрушение. Сравнение методов расчета. Екатеринбург, Издательство «Ажур», 2010,81 с.
28) Болотин В.В. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти томах. Т.1. Колебаний линейных систем / Под ред. В.В. Болотина. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1999. - 504 с.
29) Долганов, А.И. О надёжности ферм в покрытиях зданий и сооружений / А.И. Долганов, Б.С. Расторгуев, Д.И. Калеев II Вестник ВолгГАСУ. - 2013. - № 4(29). - С.22.
30) Дьяков, И. Ф.Д93 Метод конечных элементов в расчетах стержневых систем: учебное пособие / И. Ф. Дьяков, С. А. Чернов, А. Н. Черный. - Ульяновск: УлГТУ, 2010. - 133 с.
31) Цейтлин, А.И. Прикладные методы решения задач строительной механики / А.И. Цейтлин. - М.: Стройиздат, 1984. - 336 с.
32) Лаврентьев, М.А. Методы теории функции комплексного переменного /М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат. - М.: Гостехиздат, 1958. - 678с.
33) Ланцош, К. Практические методы прикладного анализа / К. Ланцош. - М.: Физмат, 1961. - 524 с.
34) Чернов, Ю.Т. Исследование нелинейных систем при кратковременных динамических воздействиях / Ю.Т. Чернов // Строительная механика и расчёт сооружений. - М., 1982. - № 3. - С 35-40.
35) Ли сков, А.И. Расчёт инженерных конструкций на импульсную нагрузку / А.И. Лисков // Строительная механика сооружений: Межвузовский тематический сборник трудов - Л.: ЛИСИ, 1980. - С. 6170.
36) Масленников, А.М. Нестационарные колебания систем с конечным числом степеней свободы / А.М. Масленников // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1983. - № 4. - С. 31-39.
37) Масленников, А.М. Расчёт систем на внезапно приложенную нагрузку / А.М. Масленников // Строительная механика: Межвузовский тематический сборник трудов. - Л.: ЛИСИ, 1982. - С. 73-77.
38) Маковкин Г.А., Лихачева С.Ю. Применение МКЭ к решению задач механики деформируемого твердого тела. Учебное пособие. Часть 1. Н. Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2012. 71 с.
39) Сеницкий, Ю.Э. Исследование упругого деформирования элементов конструкций при динамических воздействиях методом конечных интегральных преобразований / Ю.Э. Сеницкий. - Саратов: Издательство Саратовского университета, 1985. - 176 с.
40) Серпик И.Н. Решение статических и динамических задач механики стержневых систем с помощью метода конечных элементов: Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство». - Брянск: Изд-во БГИТА, 2008. - 99 с
41) Игнатьев, В. А. Нелинейная строительная механика стержневых систем. Основы теории. Примеры расчета [Электронный ресурс] : учебное пособие / В. А. Игнатьев, А. В. Игнатьев, В. В. Галишникова, Е.
B. Онищенко ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т.— Волгоград: ВолгГАСУ, 2014. — 98с.
42) Лукаш П. А. "Основы нелинейной строительной механики." -
М.: Стройиздат, 1978. - 204 с.
43) Трушин С.И. «Метод конечных элементов. Теория и задания — М.: АСВ, 2008. — 256 с.
44) Белостоцкий А.М., Павлов А.С. /Численное моделирование процессов деформирования конструкций, подверженных аварийным воздействиям // Строительство и реконструкция. - 2015 - №2(58) - С.51-56.
45) Конюхов А.В. «Основы анализа конструкций в ANSYS». Казань: 2001. - 102с.
46) Электронная версия руководства к ANSYS - ANSYS - Core, 001252, Fifth Edition, ANSYS Release 5.6, Published November 1999, ANSYS, Inc., ANSYS, Inc. is a UL registered ISO 9001: 1994 Company.
47) Жидков А.В. «Применение системы ANSYS к решению задач геометрического и конечно-элементного моделирования.» Учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Информационные системы в математике и механике». Нижний Новгород, 2006, 115с.
48) Решение задач динамики в ANSYS. Краткое руководство пользователя. Екатеринбург, 2002.
49) Саргсян А.Е., Демченко А.Т. Строительная механика. М.: Высшая школа, 2-е издание, 2000, 416с.
50) Назаров Ю.П., Еородецкий А.С., Симбиркин В.Н. К проблеме обеспечения живучести строительных конструкций при аварийных воздействиях// Строительная механика и расчет сооружений. - 2009. - №4.