|
67 тельного напряжения т зависит от величины и знака действующего в этой площадке нормального напряжения о. В качестве опасной площадки принимается площадка с максимальными касательными напряжениями. Данный критерий для оснований, сложенных нескальными грунтами, в соответствии со СНиП [212] имеет вид: ctfg(p + т с = 0 (1.9) Рис. 1.18. Поверхность текучести или Кулона-Мора (су CTc)/g(p + т = О, (1.10) где с удельное сцепление грунта; ср угол внутреннего трения; crc=c-ctg(p напряжение сжатия, эквивалентное связности. Уравнения (1.9) и (1.10) определяют гексагональную поверхность разрушения, показанную на рис. 1.18. 1.8. Обоснование выбора метода прочностного анализа зданий и сооружений и программного комплекса для его реализации В практике проектирования, строительства и эксплуатации сооружений накоплен большой набор аналитических решений, на которых базируются все основные нормативные документы и расчетные нормы. Решение проблемы безопасности современных строительных сооружений требует расширения размерности решаемых задач, учета неоднородности и нелинейности различного рода, а также реальной геометрической формы конструкций, и различных комбинаций граничных условий при решении краевых задач. Это становится возможным при использовании современных численных методов и программных комплексов, реализующих их на ЭВМ. Применение численных методов, независимо от того, какие первоначальные предположения и методы использовались для формулирования задачи, предполагает, что сплошная среда фактически аппроксимируется в процессе решения некоторой дискретной моделью. В основе программ математического моделирования могут лежать различные численные методы: МКЭ, метод конечных разностей (МКР), метод граничных эле |
безопасности связаны с количественными и качественными критериями и параметрами, для получения которых необходимо развитие научных основ анализа строительных конструкции в рамках представлении о разрушении как о результате потери устойчивости процессов неупругого деформирования. Это позволит разработать систему оценок по параметрам, влияющим на начало и развитие процесса разрушения, на резерв несущей способности, на энергетическую катастрофичность разрушения зданий и сооружений и предполагает разработку математических моделей накопления повреждений и структурного разрушения строительных материалов. Современные здания (сооружения) это сложные многоэлементные системы, обладающие неоднородной структурой с различными прочностными и деформационными характеристиками элементов конструкций, включающие в себя кроме самого здания, также и подземную часть фундамент и грунт, которые по отношению к зданию являются нагружающими системами и оказывают существенное воздействие на процесс разрушения. Для выявления качественных закономерностей и построения количественных зависимостей процессов деформирования и разрушения строительных объектов наиболее целесообразным, а во многих случаях единственно возможным способом является математическое моделирование. При этом необходим учет реальной геометрической формы сооружения в рамках единой модели с фундаментом и основанием, неоднородности и нелинейного поведения строительных материалов (кирпичной кладки, железобетона, грунта) и различных комбинаций граничных условий при решении краевых задач. Это становится возможным при использовании современных численных методов и программных комплексов, реализующих их на ЭВМ. В настоящее время здание, фундамент, грунтовое основание и другие конструктивные элементы сооружения (плиты перекрытий, колонны, несущие стены и др.) чаще всего рассматриваются отдельно друг от друга с использованием разных расчётных схем без учета взаимного влияния и определения границ применимости таких расчетных моделей. Методы решения 8 Рассматривая критерии разрушения материала грунтового основания следует отметить, что в соответствии с требованиями нормативных документов основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: 1йпо несущей способности (в отдельных, указанных особо случаях [150]) и 2-й по деформациям (во всех случаях). Целью расчета по деформациям является ограничение абсолютных и относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация зданий. Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Для грунтовых массивов наиболее опасным является нарушение сцепления за счет сдвига, и при оценке несущей способности грунта в качестве критерия обычно используют условие текучести Кулона-Мора, который является дальнейшим развитием критерия максимальных касательных напряжений. Предполагается, что в момент разрушения в опасной площадке величина касательного напряжения т зависит от величины и знака действующего в этой площадке нормального напряжения а. В качестве опасной площадки принимается площадка с максимальными касательными напряжениями. Данный критерий для оснований, сложенных нескальными грунтами, в соответствии со СНиП [150] имеет вид: а^ф + т с = 0 (1.9) или ( а с (.)^ф + т = 0, (1.10) где с удельное сцепление грунта; (ругол внутреннего трения; <зс= с •с/£ф напряжение сжатия, эквивалентное связности. Уравнения (1.9) и (1.10) определяют гексагональную поверхность разрушения, показанную на рис. 1.12. 63 Рис. 1.12. Поверхность текучести Кулона-Мора 1.6. Обоснование выбора метода прочностного анализа зданий и сооружений и программного комплекса для его реализации В практике проектирования, строительства и эксплуатации сооружений накоплен большой набор аналитических решений, на которых базируются все основные нормативные документы и расчетные нормы. Решение проблемы безопасности современных строительных сооружений требует расширения размерности решаемых задач, учета неоднородности и нелинейности различного рода, а также реальной геометрической формы конструкций, и различных комбинаций граничных условий при решении краевых задач. Это становится возможным при использовании современных численных методов и программных комплексов, реализующих их на ЭВМ. Применение численных методов, независимо от того, какие первоначальные предположения и методы использовались для формулирования задачи, предполагает, что сплошная среда фактически аппроксимируется в процессе решения некоторой дискретной моделью. В основе программ математического моделирования могут лежать различные численные методы: метод конечных элементов (МКЭ), метод конечных разностей (МКР), метод граничных элемент*. подходы к построению численного решения краевых задач. (МГЭ) Методы математического моделирования с использованием численных методов и современных ЭВМ в настоящее время являются мощным научным инструментом, а во многих ситуациях и единственным, в процессе проектирования новых и особенно, анализа и прогнозирования поведения уже 64 |