45 ется заранее в предположении, что материалы сооружения должны работать в упругой области, и проектировщик следит за тем, чтобы проектируемый объект был выполнен в соответствии с этой схемой. При оценке же существующей конструкции расчетная схема должна выбираться адекватной существующему строению, включая имеющиеся в конструкциях дефекты и повреждения [175]. Кроме того, изменение условий эксплуатации сооружения, не предусмотренные первоначальным проектом, могут вызвать нелинейные эффекты в поведении материалов. Для прогнозирования поведения сооружения, оценки его безопасности, необходима разработка новых моделей, учитывающих все многообразие факторов, влияющих на напряженно-деформированное состояние и процесс разрушения элементов системы ЗФО. 1.7. Аналитический обзор математических моделей описания механических свойств и критериев разрушения материалов системы ЗФО Материалы, составляющие систему ЗФО, представляют собой структурно неоднородные композиты, в которых по-разному происходит процесс деформации и разрушения под влиянием внешних воздействий. При моделировании механических свойств материала должна быть установлена связь между напряжениями и деформациями в виде физических уравнений и определены критерии их разрушения. При этом обычно пренебрегают атомарной и зернистой структурой материала, считая его сплошным и первоначально (до нагружения) однородным по своим механическим свойствам. Предположение о сплошности дает возможность считать напряжения, деформации и перемещения отдельных точек непрерывными и однозначными функциями координат, имеющими непрерывные частные производные первого и более высоких порядков. Материал может обладать свойствами упругости, пластичности и ползучести, которые по разному проявляются на разных этапах работы конструкций при разных внешних воздействиях. Традиционно характеристикой разрушения материала считается напряжение в высшей точке диаграммы деформирования. Изучение процессов разрушения неоднородных тел многими исследователями [52, 90, 93, 277] показало, что момент раз |
Жесткость основания чаще всего в таких расчетных схемах учитывают с помощью коэффициентов постели. В настоящее время, в связи с интенсивным развитием вычислительной техники и методов математического моделирования, ориентированных на широкое использование ЭВМ, все больше исследователей обращаются в своих работах к пространственным расчетным схемам, выделяя те или иные аспекты в своих исследованиях, а современные программные комплексы предоставляют пользователям возможности проведения расчета целого здания, да еще совместно с фундаментом и основанием. Чаще всего здание моделируется в виде пространственной системы пластин и оболочек. Грунтовое основание при этом рассматривается либо в виде полубесконечного пространства, либо линейного упругого слоя. Свойства его описываются различными механическими моделями, чаще всего, моделью Винклера и ее модификациями, реже нелинеино-упругими или упруго-пластическими моделями. Неоднородность грунта в плане обычно не учитывается, а по глубине иногда описывается экспоненциальными зависимостями. В Шашкина и К.Г. Шашкина моделируются пространственные конструкции зданий совместно с фундаментом и основанием, исследуется их напряженно-деформированное состояние, но основной акцент делается на моделировании свойств грунтового основания без учета нелинейного поведения и возможности разрушения материалов надземных конструкции. При разработке проекта нового здания расчетная схема обычно выбирается заранее в предположении, что материалы сооружения должны работать в упругой области, и проектировщик следит за тем, чтобы проектируемый объект был выполнен в соответствии с этой схемой. При оценке же существующей конструкции расчетная схема должна выбираться адекватной существующему строению, включая имеющиеся в конструкциях дефекты и повреждения [124]. Кроме того, изменение условий эксплуатации сооружения, не предусмотренные первоначальным проектом, могут вызвать 37 нелинейные эффекты в поведении материалов. Для прогнозирования поведения сооружения, оценки его безопасности, необходима разработка новых моделей, учитывающих все многообразие факторов, влияющих на напряженнодеформированное состояние и процесс разрушения элементов системы ЗФО. Именно в силу массовости строительства углубление наших знаний в любой части этой комплексной задачи может принести значительный экономический эффект. 1.5. Аналитический обзор математических моделей описания механических свойств и критериев разрушения материалов системы «здание-фундамент-основание» Материалы, составляющие систему ЗФО (кирпичная кладка, железобетон, грунт) представляют собой структурно неоднородные композиты, в которых по-разному происходит процесс деформации и разрушения под влиянием внешних воздействии. При моделировании механических свойств материала должна быть установлена связь между напряжениями и деформациями в виде физических уравнений и определены критерии их разрушения. При этом обычно пренебрегают атомарной и зернистой структурой материала, считая его сплошным и первоначально (до нагружения) однородным по своим механическим свойствам. Предположение о сплошности дает возможность считать напряжения, деформации и перемещения отдельных точек непрерывными и однозначными функциями координат, имеющими непрерывные частные производные первого и более высоких порядков. Материал может обладать свойствами упругости, пластичности и ползучести, которые по разному проявляются на разных этапах работы конструкций при разных внешних воздействиях. Традиционно характеристикой разрушения материала считается напряжение в высшей точке диаграммы деформирования. Изучение процессов разрушения неоднородных тел многими исследователями [27, 44, 45, 53, 57, 38 |