Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Глазков Максим Владимирович

Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий
<
Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Глазков Максим Владимирович. Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 : Москва, 2004 134 c. РГБ ОД, 61:04-5/3739

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Состояние вопроса физического износа и аварийности несущих строительных конструкций. Обзор методик оценки

1.1 Общие положения проблемы 11

1.2 Дефекты, повреждения, деформации и отказы несущих конструкций зданий с кирпичными несущими стенами 15

1.3 Аварийность каменных зданий. Причины и признаки 18

1.4 Физический износ и определение эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий 22

1.5 Анализ методик оценки физического износа зданий 24

1.6 Выводы и основные результаты 36

Глава 2 Развитие теории расчета параметров напряженно-деформированного состояния несущих конструкций эксплуатируемых каменных зданий

2.1 Исходные положения 38

2.2 Методы расчета несущих конструкций зданий 38

2.3 Обоснование применения метода конечных элементов для расчета напряженно-деформированного состояния несущих конструкций каменных зданий 41

2.4 Обоснование выбора вычислительного комплекса для решения задачи расчета и оценки напряженно-деформированного состояния несущих конструкций каменных зданий 53

2.5 Моделирование системы «здание-основание» с применением вычислительного комплекса SCAD Office 55

2.6 Методика расчета параметров напряженно-деформированного состояния несущих конструкций эксплуатируемого здания 68

2.7 Выводы и основные результаты 69

Глава 3 Построение, расчет и теоретический анализ расчетных моделей каменных зданий

3.1 Анализ существующей застройки и выбор здания-представителя для проведения теоретического исследования напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности его несущих конструкций 84

3.2 Создание и адаптация расчетных моделей здания-представителя ...88

3.3 Расчет эталонной модели здания-представителя. Анализ полученных результатов 98

3.4 Расчет модели здания-представителя, кирпичная кладка несущих стен которого подвержена старению, и подстилающие грунты основания подвержены локальному замоканню. Анализ результатов расчета 102

3.5 Расчет модели здания-представителя, кирпичная кладка несущих стен которого подвержена старению, трещинообразованию, локальному выветриванию, замоканню и деформациям, и грунты подстилающего основания подвержены локальному замоканню. Анализ результатов расчета 104

3.6 Сравнительный анализ результатов расчета моделей здания-представителя... , 108

3.7 Выводы и основные результаты 109

Глава 4 Методика оценки эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий

4.1 Исходные положения 111

4.2 Критерии оценки эксплуатационной пригодности несущих конструктивных элементов здания при анализе напряженно-деформированного состояния по расчетным моделям 112

4.3 Этапы проведения оценки эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий 113

4.4 Пример расчета снижения эксплуатационной пригодности несущих каменных стен здания-представителя 117

4.5 Методика оценки эксплуатационной пригодности несущих конструкций жилых и общественных каменных зданий 121

4.5 Выводы и основные результаты 121

Заключение 123

Список использованных источников 125

Приложение

Введение к работе

В настоящее время значительная часть жилищного фонда России требует ремонта или реконструкции. В первую очередь, это касается кирпичных домов дореволюционной постройки и постройки 30-х, 40-х, 50-х годов, общая площадь которых только в Москве и Санкт-Петербурге составляет более 70 млн. м . Как показали исследования межведомственной комиссии по программе «Жилище», 60% всего жилищного фонда старше 70 лет уже имеет износ более 35%; при этом темпы роста физического износа превышают 10% в год. При определении физического износа особое внимание должно быть уделено оценке эксплуатационной пригодности основных несущих конструктивных элементов (фундаментов, стен и простенков, плит и балок, покрытий и перекрытий) и учету ослабления грунтовых оснований (из-за изменений гидрогеологического режима, протечек и аварий наружных инженерных коммуникаций, строительства новых зданий в зоне старой застройки с нарушениями правил производства работ нулевого цикла и др.).

При проведении ремонта и реконструкции объектов недвижимости для принятия адекватного технического решения, как того требует ВСН 58-88 (р) [2], необходимы детальный анализ состояния несущих строительных конструкций с выявлением повреждений, разрушений и деформаций и оценка реальной несущей способности конструктивных элементов .

В последние годы в связи со снижением целевых ассигнований на проведение плановых и капитальных ремонтов жилых домов и, как следствие, с обветшанием жилого фонда актуальность указанных вопросов возросла. Повышены требования к точности, достоверности и многосторонности результатов обследования технического состояния зданий. Все эти факторы должны быть учтены при оценке эксплуатационной пригодности несущих строительных конструкций каменных зданий и сооружений.

Цель работы

Создание инженерной методики оценки эксплуатационной пригодности несущих конструкций жилых и общественных каменных зданий, основанной на использовании результатов расчета их напряженно деформированного состояния с учетом фактических свойств материалов, дефектов и повреждений несущих конструкций, а также свойств подстилающего грунтового основания, выявленных в результате технического обследования.

Термины и определения, принятые в соответствии с [3], приведены в Приложении А.

Научная задача

1 Исследование и совершенствование методов расчета напряженно-деформированного состояния несущих конструкций зданий и сооружений применительно к расчету несущих конструкций эксплуатируемых каменных зданий.

2 Разработка и обоснование критериев и методов оценки напряженно-деформированного состояния и технико-эксплуатационных качеств (прочности, устойчивости, надежности и т.д.) несущих конструкций эксплуатируемых каменных зданий.

Методы исследования

При выполнении работы использовались методы теоретической механики, теории упругости, математической статистики, анализа нормативно-технической документации, а также подходы, основанные на численных расчетах конечно-элементной модели несущего остова здания и подстилающего грунтового основания.

Научная новизна работы

1 Разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния системы «каменное здание — грунтовое основание» с учетом изменяющихся со временем и под воздействием природно-климатических факторов и в результате жизнедеятельности человека механических характеристик материалов несущих строительных конструкций и грунтового основания.

• 2 Разработаны и обоснованы критерии оценки технико эксплуатационных качеств несущих конструкций каменных зданий.

• Теоретическая значимость работы

1 Выполнены теоретические исследования напряженно деформированного состояния несущих конструкций каменных зданий,

подверженных физическому износу. Проведенные исследования позволили:

• Разработать методы адаптации расчетных моделей каменных несущих конструкций, подверженных физическому износу;

• Разработать методику оценки технико-эксплуатационных качеств каменных несущих конструкций зданий, учитывающую получаемые каменными зданиями в процессе их эксплуатации повреждения, а также взаимодействие несущих конструкций зданий и грунтового основания.

2 Предложены методы адаптации расчетных конечно-элементных моделей каменных зданий позволяющие осуществить расчет и теоретический анализ напряженно-деформированного состояния несущих элементов каменных зданий с учетом их конструктивных особенностей, выявленных дефектов, повреждений, разрушений и деформаций.

Практическая значимость работы

1 Разработана инженерная методика оценки эксплуатационной пригодности каменных несущих конструкций зданий, основанная на математическом расчете и анализе напряженно-деформированного состояния его несущих конструкций.

2 Обоснованы принципы адаптации расчетных моделей, повреждений и дефектов несущих конструкций и изменяющихся свойств грунтового основания для проведения практического математического моделирования системы «здание-основание».

3 Обоснованы требования, проведен анализ и сделан выбор вычислительного комплекса для проведения численных расчетов в целях оценки напряженно-деформированного состояния системы «каменное здание - грунтовое основание». Апробация работы

По теме диссертации опубликовано шесть научных работ. Научные работы опубликованы в научно-техническом журнале «БСТ» и депонированы в ВИНИТИ в разделах «Строительная механика» и «Градостроительство» в 2003 г.

Диссертационная работа в полном объеме рассматривалась:

1) на заседании научно-технического совета ФГУП ГОССТРОЯ РОССИИ «КБ им. А.А. Якушева» 17 февраля 2004 г.;

2) на заседании научно-технического совета РГОТУПС 30 марта 2004 г.

Материалы диссертационной работы, а также разработанные принципы и методы оценки технико-эксплуатационных качеств несущих конструкций каменных зданий использованы при практическом анализе НДС и эксплуатационной пригодности несущих конструкций ряда каменных зданий:

1) Здание храма Свято-Успенского женского Монастыря (Ивановская область, Шуйский район, с. Дунилово);

2) Здание Московского театра «ЛЕНКОМ» (г.Москва, ул. м. Дмитровка, Д. 6)

Структура и объем работы

Диссертация состоит из двух частей: первая часть - введение, четыре главы, заключение, список использованных источников из 78 наименований, приложение А. Теоретическая часть диссертации изложена в первой части работы на 132 страницах машинописного текста и включает 35 рисунков, 1 схему, 9 таблиц. Основные расчетно-графические материалы работы отнесены во вторую часть диссертации (приложения Б - Е) и изложены на 243 страницах машинописного текста. Вторая часть диссертации включает 175 рисунков, 1 схему, 22 таблицы. 

Дефекты, повреждения, деформации и отказы несущих конструкций зданий с кирпичными несущими стенами

Основания, как правило, под воздействием длительного нагружения зданием уплотняются, и их несущая способность возрастает [16]. Это обстоятельство позволяет в большинстве случаев производить надстройку существующих зданий без усиления оснований или фундаментов. Однако, в ряде случаев при нарушении гидрологического режима грунтов или других воздействиях может измениться несущая способность основания и увеличиться неравномерность его деформаций, вовлекая в процесс деформаций надземную часть сооружения.

К основным причинам нарушения физико-механических характеристик грунтового основания следует отнести: повышение влажности основания вследствие воздействия дождевых, талых вод и вод техногенного характера, что ведёт к снижению несущей способности основания; существующая в настоящее время тенденция повышения уровня грунтовых вод также ведёт к снижению несущей способности основания; упругие деформации грунтов после разгрузки от природного давления, а так же действие гидростатического давления подземных вод; цикличность замораживания и оттаивания нарушает структуру грунта, что ухудшает условия работы фундамента при глубине заложения последнего выше глубины естественного промерзания; суффозия и др. Фундаменты каменных зданий различны по материалам и конструктивным решениям; к основным видам отказов фундаментов и их причинам необходимо отнести следующие: разрушение деревянных свай (в зданиях исторической застройки) вследствие гниения; разрушение забивных и буро-инъекционных свай вследствие изменения грунтовых условий; разрушение фундаментов типа "стена в грунте" вследствие отклонения его от вертикали и последующего внецентренного приложения нагрузки; снижение несущей способности и разрушение бутовых (в зданиях исторической застройки), ленточных сборных и монолитных фундаментов в процессе эксплуатации вследствие: низкой морозостойкости материалов фундаментов; выщелачивания кладки и особенно известкового раствора в ее швах; недостаточной глубины заложения фундаментов; подтопления территории застройки при резком повышении уровня фунтовых вод по причине техногенных аварий инженерных сетей; конструкторской ошибки при расчете и конструировании фундаментов; наличие грунта повышенной деформативности под частью здания; нарушение правил производства работ (устройство нового котлована в непосредственной близости к существующему зданию» строительство в непосредственной близости от здания объекта большей этажности и т.д.)

Несущие кирпичные стены. Одним из основных видов отказов несущих стен является трещинообразование в кирпичных стенах по следующим причинам: отсутствие непредусмотренного при проектировании деформационного шва в местах перемены высоты здания, применение разнородных материалов, превышения допустимой длины и т.д.; разрушение материала стен от внешних воздействий (замокание кладки, выветривание и т. п.); сверхрасчетные воздействия; неравномерные осадки фундаментов. Столбы. Отказы каменных столбов здания могут быть следствием: изменения характера и места приложения нагрузки; превышения расчетной нагрузки; воздействия агрессивной окружающей среды и механических воздействий. Перемычки разрушаются, как правило, вследствие: изменения характера и места приложения нагрузки; превышения расчетной нагрузки; Перекрытия рассматриваемых каменных зданий различны по материалам и конструктивным решениям; для основных видов перекрытий необходимо указать следующие причины отказов и повреждений: перекрытия по деревянным балкам - в процессе эксплуатации здания, как правило, повреждаются не все балки, а только балки перекрытий помещений с влажным внутренним режимом; в большинстве остальных случаев повреждения локализуются только на отдельных участках (в зоне опирання на наружные стены, если опорная часть балки не была предварительно защищена от увлажнения и гниения)

Обоснование применения метода конечных элементов для расчета напряженно-деформированного состояния несущих конструкций каменных зданий

Для расчета НДС несущих конструкций эксплуатируемых каменных зданий методом конечных элементов предлагается схема проведения теоретического анализа напряженно-деформированного состояния несущего остова здания с учетом трехмерного характера взаимодействия его несущих конструктивных элементов и грунтового основания. Схема проведения теоретического анализа исследуемого здания разработана с учетом возможности внесения в исследуемую модель здания выявленных дефектов, остаточных деформаций, повреждений на различных этапах исследования. После апробации разработанной схемы на анализе НДС здания-представителя, она положена в основу разработанной методики оценки эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий.

Методика оценки НДС и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий объединяет в единую структуру следующие составляющие компоненты: - анализ и учет результатов детального технического обследования несущих конструкций здания; - расчет параметров НДС несущих конструкций здания; - учет дефектов, повреждений и деформаций несущих конструкций; - учет в расчете НДС несущих конструкций здания параметров подстилающего фунтового основания. При разработке методики расчета параметров НДС несущих конструкций здания избраны приемы и подходы расчета несущих конструкций зданий методом конечных элементов (далее - МКЭ) [44-54]. Использование МКЭ для решения поставленной задачи дает возможность определения параметров НДС несущих конструкций при изменяющихся нагрузках, с учетом свойств несущих конструктивных элементов, грунтового основания и др. Использование МКЭ для решения поставленной в исследовании задачи позволяет: 1. рассчитывать параметры НДС несущих конструкций здания с заданной точностью; при этом точность расчета может быть задана в зависимости от сложности конструкции и точности требуемых результатов расчета; 2. анализировать НДС несущих конструктивных элементов с учетом их взаимовлияния, что необходимо для предоставления подробных отчетных результатов анализа; 3. вносить уточнения, изменения, совершенствования в расчетную схему (модель) здания в процессе анализа промежуточных и окончательных результатов расчета НДС несущих конструкций здания. При разработке конечно-элементной модели несущего остова здания важнейшими и взаимосвязанными являются следующие этапы [44, 52, 54]: 1. расчленение системы на конечные элементы (КЭ) и выбор координатных функций; 2. построение матриц жесткости и приведение местной нагрузки к узловой для каждого КЭ; 3. построение канонических уравнений; 4. решение канонических уравнений и определение значений степеней свободы; 5. определение компонентов напряженно-деформированного состояния (перемещений, напряжений) по области элемента. Конечно-элементная расчетная модель здания может быть рассмотрена, как некоторая сплошная область П (с бесконечным числом степеней свободы), аппроксимируемая дискретной моделью, состоящей из совокупности подобластей (конечных элементов), которые имеют конечное число степеней свободы и взаимодействуют между собой только в узловых точках. Каждый конечный элемент Цг = 1,..., т) может быть охарактеризован: - размерностью используемого пространства (одномерное, двумерное, трехмерное); - геометрической формой (отрезок прямой, треугольник, прямоугольник, четырехугольник); - набором узлов, располагаемых на линиях (поверхностях) раздела элементов и являющихся общими для граничащих друг с другом элементов; - набором используемых внешних и внутренних степеней свободы, отнесенных к узлам - перемещения, повороты и т.д.; - системой аппроксимирующих функций, определяющих внутри области Пе приближенные выражения для компонент перемещений, и их взаимосвязь со степенями свободы конечного элемента, которые однозначно определяются значениями этих компонент, заданными в узлах для всех степеней свободы элемента; - физическими законами, связывающими напряжения и деформации в материалах и средах; - энергетическим пространством, для аппроксимации элементов которого предназначены конечные элементы данного типа; - перечнем ограничений и рекомендаций по применению. Одним из важнейших параметров конечно-элементной модели здания, с которым связывают оценки погрешности метода, является параметр элементов h: где h - максимальный диаметр шара, в который можно вложить любой конечный элемент расчетной схемы, при h— 0 соблюдаются условия регулярности, по которому в каждый конечный элемент можно вложить шар радиуса p C-h, где С — константа, не зависящая от h.

Это предохраняет от использования т.н. «игольчатых» элементов (слишком вытянутых прямоугольников, треугольников с очень малыми углами и т.п.). Фиксируя все параметры конечно-элементной расчетной модели за исключением размера конечных элементов (их диаметра — h), получаем последовательность приближенных решений задачи Ub (сходимость метода конечных элементов подразумевает, что при h- 0 данная последовательность стремится к точному решению задачи U ). При моделировании несущих конструкций здания конечно-элементной сеткой для совместных конечных элементов установлено [43], что если (к-1) является степенью полинома, аппроксимирующего перемещения в КЭ, и решается эллиптическая краевая задача порядка 2т, для которой получено приближенное решение в перемещениях ІГ, то ошибка в определении энергии, по сравнению с точным решением U , составляет

Создание и адаптация расчетных моделей здания-представителя

При простых видах деформации, в частности при одноосном напряженном состоянии, об опасности действующих напряжений судят, сопоставляя их с экспериментально устанавливаемой величиной (с пределом текучести для пластических материалов или временным сопротивлением для хрупких тел). Доя сложного напряженного состояния, характеризующегося главными напряжениями о , о , Оз (Nj, N2, N3) обычно используется некоторая гипотеза (теория прочности) о преимущественном влиянии на прочность материала того или иного фактора. При этом предусматривается возможность сопоставления некоторого эквивалентного напряжения сте с пределом ао+, который соответствует простому одноосному растяжению. Условие невозникновения предельного состояния в материале записывается в виде: где ki, ..., k„ — некоторые константы материала, которые могут и отсутствовать. Критерии прочности и пластичности при анализе НДС несущих, конструкций каменных зданий

При оценке несущей способности конструкций и сооружений следует исходить из того, что в одних случаях наступление предельного состояния отождествляется с появлением пластических деформаций, в других - с разрушением конструкций [42]. Если напряженное состояние в элементах конструкции является одноосным, то определение момента появления деформаций текучести или разрушения осуществляется достаточно просто путем сопоставления напряжении с пределом текучести или пределом прочности. Ситуация существенно усложняется в случае плоского или объемного напряженного состояния.

На первый взгляд наиболее простой способ решения этой задачи состоит в испытании образцов материала при соответствующем нагружении с доведением их до предельного состояния. Однако такой путь приходится отклонить, поскольку для каждой новой комбинации нормальных и касательных напряжений пришлось бы снова проводить аналогичные эксперименты. Уже не говоря о том, что число таких испытаний было бы слишком велико, трудность заключается в практическом осуществлении подобных опытов. Дело в том, что в настоящее время отсутствуют испытательные машины и измерительная техника, которые позволяли бы создать любое напряженное состояние в образце и получить достоверные результаты.

В связи с этим предпочтение отдается другому пути решения поставленной задачи, заключающемуся в установлении меры напряженного состояния, при достижении которой происходит переход от упругого состояния к предельному.

Такая мера устанавливается с помощью критериев пластичности (текучести) или прочности (разрушения). В качестве таких критериев [42] были предложены различные факторы (максимальные нормальные напряжения, максимальные удлинения, энергия деформации и др.). Не следует удивляться тому, что используется несколько различных критериев, так как каждый из них лишь косвенно отражает сложный, до конца не изученный процесс наступления предельного состояния в материале и оказывается применимым лишь в определенных условиях. Важно подчеркнуть, что «пластичность» и «прочность» - понятия разные, хотя они и могут быть взаимосвязанными. Появление пластических или остаточных деформаций, как правило, далеко не означает разрушение материала, в связи с чем критерии прочности и пластичности не следует отождествлять.

Критерии текучести или прочности должны давать возможность сравнения степени опасности различных напряженных состояний материала. Указанное сравнение удобно производить, если одно из напряженных состояний, наиболее просто осуществимое в экспериментах, выбирается за основу. Такое напряженное состояние называют эквивалентным. Обычно в качестве эквивалентного состояния выбирается одноосное растяжение.

Значение о., ,,, при котором образец материала в условиях одноосного напряженного состояния оказывается в равноопасном состоянии с рассматриваемым сложным напряженным состоянием в точке, называется эквивалентным напряжением.

Любое сложное напряженное состояние характеризуется главными напряжениями Оь стг, о С использованием соответствующего критерия, как это показано ниже, может быть получено выражение аэкв = f (аь 02, з) после чего условие наступления предельного состояния записывается как при простом растяжении или сжатии: где OQ - опасное напряжение, вызывающее предельное состояние в образце при одноосном напряженном состоянии, т.е. это либо предел текучести Со = от, либо временное сопротивление ст0 = ств.

В соответствии с методом предельных состояний, заменяя оо на соответствующее нормируемое значение расчетного сопротивления материала R, условие прочности (пластичности) при сложном напряженном состоянии в общем случае формируется в виде:

В рамках проводимого исследования следует рассмотреть указанные зависимости при использовании различных критериев.

В качестве первого критерия прочности (первой теории прочности), был принят критерий наибольших нормальных напряжений, в соответствии с которым причиной наступления предельного состояния считались наибольшие нормальные напряжения. Полагая эквивалентное напряжение равным наибольшему главному напряжению, условие наступления предельного состояния записывается в виде: где Сто - опасное напряжение, равное от или ов.

Условие прочности по методу предельных состояний примет видгде R - расчетное сопротивление при одноосном растяжении.

В случае сжатия те же условия сохраняются, но под эквивалентным напряжением понимается абсолютное значение наименьшего (отрицательного) главного напряжения оэкв = оз, а под R - расчетное сопротивление при одноосном сжатии.

Критерии оценки эксплуатационной пригодности несущих конструктивных элементов здания при анализе напряженно-деформированного состояния по расчетным моделям

При создании данной модели жесткостные характеристики пластинчатых конечных элементов моделирующих несущие кирпичные стены изменены путем снижения модуля упругости Екл до среднего значения Emjd в соответствии с данными технического заключения [67]. Моделирование мест замокання грунтового массива производится путем введения в основание площадки здания дополнительных локальных скважин с измененными характеристиками грунта (локальная водонасыщенность слоев грунтового основания до водоупорного горизонта) и отсечением границ замокання скважинами с заданными характеристиками грунтов. Данная операция производится во вспомогательной программе КРОСС, где производится полный перерасчет коэффициентов постели, экспортируемых далее в ВК SCAD (Приложение Г). Остальные параметры данной модели соответствуют эталонной. Создание промежуточной расчетной модели, описанной выше, необходимо в целях последовательного изучения процессов изменения физико-механических характеристик, материалов несущих конструкций здания и подстилающего грунтового основания, а также для выявления возможных причин возникновения трещин, деформаций и других повреждений в процессе эксплуатации здания. При наличии эксплуатационной истории исследуемого здания, зафиксированной в отчетных документах (технические отчеты, заключения государственных комиссий, эксплуатационных служб и т.п.) необходимо разрабатывать расчетные модели для каждого отчетного этапа, что позволит проследить жизненный цикл здания, процессы старения и разрушения несущих конструкций, а также спрогнозировать выше указанные процессы и определить остаточный ресурс.

Этап 3. Модель здания, кирпичная кладка несущих стен которого подвержена старению (Е = Emid), трещинообразованню, локальному выветриванию, замоканню и деформациям; грунты основания подвержены локальному замоканню в местах просадки отмостки.

Отмеченные по результатам технического обследования трещины, места замокання грунтов основания в местах просадки отмостки здания учитываются указанным ниже образом:

Трещины пластинчатых конечных элементов стен здания моделируются сгущением конечно-элементной сетки в зоне образования трещины. Шаг и вид сгущения сетки определяется в зависимости от размеров трещины и ширины ее раскрытия; в месте образования трещины (разрыва узловых связей конечно-элементной сетки) производится удаление конечных элементов, при этом считается, что трещина проходит на всю толщину стены. При объективной неопределенности поведения конструкции стены в месте образования трещины данный подход оправдан, так как привносит запас в результаты расчета. Отдельные трещины моделируются путем замены крупных четырехугольных и треугольных конечных элементов группой из более мелких треугольных конечных элементов по предварительно введенным дополнительным узлам, определяющим положение трещины на плоскости рассматриваемой конструкции стены (рис. 17). Моделирование зон локального замокання и выветривания кирпичной кладки производится путем снижения жесткостных характеристик пластинчатых элементов на локальных участках (уменьшением высоты сечения пластинчатых элементов, снижением значения модуля упругости кладки). При необходимости вычленить из расчетной модели фрагмент, размер которого меньше размеров заданной конечно-элементной сетки, производится соответствующее локальное сгущение конечно-элементной сетки.

Моделирование мест замокання грунтового массива производится методом, описанным выше (см. этап 2). Все данные по расчетным моделям исследуемого здания приведены в приложении Д.

После проведения подготовки расчетной схемы (Приложение В), задания геометрических и жесткостных характеристик элементов модели производится сбор нагрузок на сооружение. В рамках исследования, ввиду отсутствия данных о фактических нагрузках и воздействиях на здание, расчет его несущих конструкций проводится на основное сочетание расчетных нагрузок в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» [65]: от собственного веса несущих строительных конструкций; на перекрытия от собственного веса конструкции пола; на покрытие от собственного веса конструкции кровли; равномерно-распределенная полезная нагрузка на перекрытие принята как для административного здания;

Похожие диссертации на Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий