МЕТОДИКА РАСЧЁТА ВЕРОЯТНОСТИ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ РАМЫ ПРИ ЕЕ СТРУКТУРНОЙ ПЕРЕСТРОЙКЕ
МЕТОДИКА РАСЧЁТА ВЕРОЯТНОСТИ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ РАМЫ ПРИ ЕЕ СТРУКТУРНОЙ ПЕРЕСТРОЙКЕ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2024-20-4-43-56Ключевые слова:
вероятность, устойчивость, прогрессирующее обрушение, железобетон, каркас, особое воздействиеАннотация
Несмотря на то, что общие принципы надежности конструкций изложены в международном стандарте ISO 2394, реализация этих принципов в практике проектирования и строительства сталкивается с трудностями. Одной из актуальных проблем является вероятностная оценка живучести зданий и сооружений. В настоящей статье предложена вероятностная модель расчета риска отказа железобетонной рамы из-за потери устойчивости ее элементов, вызванной особым воздействием – удалением одной из колонн. Определение критических сил во внецентренно сжатых колоннах рамы при рассматриваемом двухэтапном режиме нагружения рамы статической нагрузкой и динамическом догружении от внезапного особого воздействия выполнено методом перемещений. При этом учтено изменение жесткостей элементов рамы вследствие трещинообразования при нагружении конструкции. Вероятностная модель отказа элементов рамы после внезапного удаления одной из колонн построена с использованием принципа эквиградиентности, математическая формулировка которого состоит в том, что если некоторая величина – критическая сила связана с некоторыми параметрами, удовлетворяющими заданному условию, то экстремум этой величины может быть найден с помощью вспомогательной функции Лагранжа. Приведен пример определения вероятности потери устойчивости конструкции железобетонной рамы при рассмотренном режиме нагружения. Выполнено сопоставление расчетных и опытных значений критических сил при потере устойчивости рамы после внезапного удаления колонны.
Библиографические ссылки
Amiri S., Saffari H., Mashhadi J. Assess-ment of dynamic increase factor for pro-gressive collapse analysis of RC structures. Engineering Failure Analysis. 2018. (84). Pp. 300–310.
Tsai M.-H. An Approximate Analytical Formulation for the Rise-Time Effect on Dynamic Structural Response Under Col-umn Loss. International Journal of Structur-al Stability and Dynamics. 2018.vol 03 (18). pp. 1850038.
Weng J., Tan K. H., Lee C. K. Adaptive superelement modeling for progressive col-lapse analysis of reinforced concrete frames. Engineering Structures. 2017. (151). pp. 136–152.
GOST 27751-2014. Reliability of building structures and foundations. Basic provisions (Reissue, with Change No. 1) (in Russian)
ASCE 76-23. Standard for Mitigation of Disproportionate Collapse Potential in Buildings and Other Structures. - American Society of Civil Engineers. 2023.
ACI 318-19. Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary American Concrete Institute, 2019.
STB ISO 2394-2007. Reliability of building structures. General principles. Minsk: Goss-tandart of the Republic of Belarus. 2007. - 69 p.
SP 63.13330.2018. Concrete and reinforced concrete structures. Basic provisions. (in Russian)
SP 385.1325800.2018. Protection of build-ings and structures from progressive col-lapse. Design rules. Basic provisions. Mos-cow: Ministry of Construction of Russia, 2018. 33 p. (in Russian)
Kolchunov V.I., Tur V.V. Design direc-tions of structural systems in special design situations. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2023. Vol. 7. pp. 5-15. (in Rus-sian)
Adam JM, Parisi F, Sagaseta J, Lu X. Re-search and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century. Eng Struct 2018; 173. Pp.122–49.
Kiakojouri F, De Biagi V, Chiaia B, Shei-daii M.R. Progressive collapse of framed building structures: Current knowledge and future prospects. Eng Struct 2020; 206:110061.
Kiakojouri F., Zeinali E., Adam J.M., Biagi V.D. Experimental studies on the progressive collapse of building structures: A review and discussion on dynamic col-umn removal techniques. Structures 2023; 57:105059.
Beck A. T., da Rosa Ribeiro L., Costa L. G., Stewart M. G. Comparison of risk-based robustness indices in progressive col-lapse analysis of building structures Struc-tures. Elsevier, 2023. vol. 57. pp. 105295.
Bassam A. Izzuddin, Miguel F. Pereira, Ulrike Kuhlmann, Lars Rölle, Ton Vrouwenvelder, Bernt J. Leira. Applica-tion of Probabilistic Robustness Framework: Risk Assessment of Multi-Storey Buildings under Extreme Loading Struct. Eng. Int. 2012. Vol.22(1). Pp,79-85.
Qiao H., Yang Y., Zhang J. Progressive Collapse Analysis of Multistory Moment Frames with Varying Mechanisms. Journal of Performance of Constructed Facilities. 2018. Vol. 4 (32). pp. 04018043.
Savin S.Y., Kolchunov V.I., Fedorova N.V. Calculation of stability of reinforced concrete frames of buildings under special effects. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2023.vol.9. pp.12-21. (in Rus-sian)
Gemmerling A.V. Calculation of rod sys-tems, M.: Stroyizdat, 1974, 207 p. (in Rus-sian)
Aleksandrov A. V. V., Travush V. I., Matveev A. V. About calculation of rod structures for stability. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2002. Vol. 3.Pp. 16-20. (in Russian)
Golyshev A.B., Bachinsky V.Y., Polishchuk V.P. Reinforced Concrete Structures. Resistance of Reinforced Con-crete. vol.1. К.: Logos, 2001. 481 p. (in Rus-sian)
Tsai M.-H. An Approximate Analytical Formulation for the Rise-Time Effect on Dynamic Structural Response Under Col-umn Loss. International Journal of Struc-tural Stability and Dynamics. 2018. Vol. 03 (18). Pp. 1850038.
Kolchunov, V.I.; Prasolov, N.O.; Morgunov, M.V. To an estimation of the survivability of the reinforced concrete frames at a loss of stability of the separate elements. Stroitel'naya mekhanika inzhe-nernyh konstrukcij i sooruzhenij. 2007.pp. 40-44. (in Russian)
Kolchunov, V.I.; Morgunov, M.V.; Ko-zharinova, L.V.; Prasolov, N.O. To the question of the algorithmicisation of the calculation problem of the reinforced con-crete structures at the stability loss (in Rus-sian) Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2012.vol. 12. pp.77-79.
Savin S Yu, Kolchunov V I, Korenkov P A. Experimental research methodology for the deformation of RC frame under instan-taneous loss of columnI OP Conf. Series: Materials Science and Engineering 962 (2020) 022054 doi:10.1088/1757-899X/962/2/022054
Mehrdad Memari, A.M. ASCE; Hussam Mahmoud, M. ASCE and Bruce Elling-wood, Dist.M. ASCE3 Stability of Steel Columns Subjected to Earthquake and Fire Loads J. Struct. Eng., 2018, 144(1): 04017173 DOI: 10.1061/ (ASCE ST.1943-541X.0001909.
Francisco J. Meza, Jurgen Becque, Iman Hajirasouliha Experimental study of cold-formed steel built-up columns, Thin-Walled Structures, doi.org/10.1016/j.tws.2019.106291.
Geniev G.A. About the principle of equi-gradient and its application to optimisation problems of stability of rod systems. 118. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooru-zhenij. 1979.-Vol.6.- Pp.. 8-13. (in Russian)
Geniev G A, Kolchunov V I, Degtyar A N Issues of optimisation of reliability charac-teristics of reinforced concrete multi-span beams from the position of minimum prob-ability of their failure. Materials of the sec-ond international academic readings ‘New energy-saving architectural and structural solutions of residential and civil buildings’ - Orel, 2003 - Pp 163-166. (in Russian)
Tamrazyan A.G. Methodology of the anal-ysis and estimation of the state reliability and prognostication of the service life of the reinforced concrete structures. Zhelezobet-onnye konstrukcii. 2023. Т. 1. Vol.1. Pp. 5-18. (in Russian)
GOST R ISO 2394-2016. Structures of construction. Basic principles of reliability. MoscowStandartinform.2016.- 61p.
TCP EN 1991-1-7-2009. Eurocode 1. Ef-fects on structures. - Part 1-7. General im-pacts. Special effects. Minsk: Ministry of Architecture and Construction of the Re-public of Belarus. 2010. - 66 p.
CN 2.01.01-2022. Fundamentals of design of building structures. Minsk. 2022. – 65 p.
Tur V. V., Nadolskiy V. V. Concept of building structures design on the basis of numerical resistance models. Stroitel'stvo i rekonstrukciya. 2022. Vol. 6. Pp. 78-90. (In. Russ.)
Hingonrani R. Acceptable life safety risks associated with the effects of gas explosions on reinforced concrete structures. Caminos, 2017.-227 pp.
V.I. Kolchunov, S.S. Fedorov. Determina-tion of the level distance between cracks in reinforced concrete structures. Stroitel'stvo i rekonstrukciya. 2024. Vol. 4. - Pp. 14-28. (In. Russ.)
Savin, S.; Kolchunov, V.; Fedorova, N.; Tuyen Vu, N. Experimental and Numerical Investigations of RC Frame Stability Failure under a Corner Column Removal Scenario. Buildings. 2023, 13, 908. https://doi.org/10.3390/ buildings13040908.
Thomas, F. G. (1936). Cracking in rein-forced concrete. The Structural Engineer, 1936.Vol.14, Pp. 298-320.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
