|
73 лиза факторов, влияющих на характер процессов образования и развития дефектов (условия зарождения трещины, кинетики ее продвижения, резерва несущей способности конструкции, влияния нагружающих систем и др.). Корректная оценка по совокупности показателей требует решения соответствующих краевых задач механики деформируемого твердого тела, для которых целесообразно использовать МКЭ. При численной реализации МКЭ необходимо исследование практической сходимости и точности решения. 4. Обычно при изучении поведения сложной системы ее расчленяют на более простые подсистемы фрагменты сооружения в виде несущих стен, плит перекрытий, фундаментов и т.п., не исследуя при этом, насколько это обосновано и каковы границы применимости расчетных моделей таких подсистем. Наша задача, сравнить результаты расчетов, полученные по пространственным и упрощенным моделям, выявив границы применимости последних. Конечной целью создания математических моделей является применение их в практических задачах проектирования, реконструкции зданий и сооружений для обеспечения безопасности строительных объектов в непроектных ситуациях, с целью снижения материалоемкости и затрат на строительство. 1.10. Методы и приборы для маркшейдерско-геодезических наблюдений за деформациями горных пород и сооружений Виды деформаций и приборы для маркшейдерско-геодезических наблюдений и контроля за сдвижением и деформацией земной поверхности и сооружений приведены в табл. 1.1. Остановимся на наиболее производительных современных электронно-оптических способах наблюдений сдвижения и деформациями. Успешное развитие работ по конструированию и совершенствованию геодезических радио-светодальномерных систем в области наблюдений за деформациями горных пород и сооружений привело к созданию ряда высокоточных геодезических светодальномеров и лазеров. С освоением и усовершенствованием промышленностью газовых лазеров, генерирующих монохроматическое излучение в видимой области спектра, воз |
анализа резерва несущей способности конструкций, нужны полные диаграммы деформирования материала с учетом ниспадающей ветви. Их можно получить в результате натурного эксперимента, что связано с определенными трудностями создания нагружающей системы достаточной жесткости, или с помощью численного эксперимента, разработка методики проведения которого даст возможность получать полные диаграммы для любого вида напряженного состояния, что более предпочтительно в случае адекватности модели эксперименту. 3. Развитие научных основ прочностного анализа, включающего решение вопросов безопасности строительных объектов предполагает разработку системы оценок по целому комплексу показателей, важность которых определяется назначением, условиями работы конструкций, инженерной практикой, многими другими факторами. Эти оценки должны строиться на основе комплексного анализа факторов, влияющих на характер процессов образования и развития дефектов (условия зарождения трещины, кинетики ее продвижения, резерва несущей способности конструкции влияния нагружающих систем и др.). Корректная оценка по совокупности показателей требует решения соответствующих краевых задач механики деформируемого твердого тела, для которых целесообразно использовать метод конечных элементов. При численной реализации МКЭ необходимо исследование практической сходимости и точности решения. 4. Обычно при изучении поведения сложной системы ее расчленяют на более простые подсистемы фрагменты сооружения в виде несущих стен, плит перекрытий, фундаментов и т.п., не исследуя при этом, насколько это обосновано и каковы границы применимости расчетных моделей таких подсистем. Наша задача, сравнить результаты расчетов, полученные по пространственным и упрощенным моделям, выявив границы применимости последних. 5. Конечной целью создания математических моделей и их численных аналогов является применение их в практических задачах проектирования 70 реконструкции зданий и сооружений для обеспечения безопасности строительных объектов в непроектных ситуациях, с целью снижения материалоемкости и затрат на строительство. Выводы по главе 1. Анализ проблемы безопасности строительных объектов показал, что в настоящее время то, что имеет практика проектирования по нормированию безопасности зданий и сооружений, недостаточно для предотвращения аварий при изменении условии их эксплуатации 2. Нормирование безопасности должно представлять собой многокритериальную оценку, и настоящее исследование направлено на разработку таких критериев и параметров. 3. Проведенный анализ существующих моделей и методов расчета сооружений показал, что в области расчета зданий и сооружений собран большой теоретический и экспериментальный материал по расчету отдельных элементов зданий и в меньшей степени разработаны методы совместного расчета здания, фундамента и деформируемого грунтового основания как единого целого. Для заключения о возможности дальнейшей эксплуатации каждого конкретного здания или необходимости его усиления при непроектных воздействиях требуется более точное моделирование геометрии совместно с фундаментом и основанием и учет закономерностей механического поведения строительных материалов. 4. Аналитический обзор существующих математических моделей описания механических свойств и критериев разрушения материалов системы «зданиефундамент-основание» показал, что современный научно-методический аппарат располагает фундаментальными методами механики деформируемого твердого тела и дает основу для развития механики структурно-неоднородных тел и механики трещин, математических моделей механики поврежденной сплошной среды и теории закритического деформирования, применительно к строительным материалам 71 ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНИЦ ПРИМЕНИМОСТИ УПРОЩЕННЫХ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ МЕТОДОМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА Обычно при изучении поведения сложной системы ее расчленяют на более простые подсистемы фрагменты сооружения в виде несущих стен, плит перекрытий, фундаментов и т.п., не исследуя при этом, насколько это обосновано и каковы границы применимости расчетных моделей таких подсистем. Наша задача, сравнить результаты расчетов, полученные по уточненным и упрощенным моделям, выявив границы применимости последних. Для этого вначале рассмотрим пространственную модель системы «здание-фундамент-основание», исследуем качество полученного решения, а затем перейдем к анализу возможности применения упрощенных моделей. 5.1. Численная реализация базовой математической модели для расчета НДС пространственной системы ЗФО и анализ практической сходимости На примере типового пятиэтажного кирпичного здания (серии 1-447С ) рассмотрим процесс моделирования и расчета НДС пространственной системы «здание-фундамент-основание». Здание состоит из четырех секций общей длиной 60м, шириной 12м, высотой 16 м (рис. 5.1). Материал наружных и внутренних стен кирпич марки 100 и раствор марки 50. Толщина наружных стен 0,65 м, внутренних 0,45 м. Фундамент ленточный (рис. 5.2), выполнен из железобетона, глубина заложения 1,8м. Грунтовое основание неоднородное. Структура неоднородного массива грунта показана на рис. 5.3. Размеры грунтового массива 100x42x15м. Нагрузка собственный вес элементов системы. 175 |