Цифровое моделирование прогрессирующего обрушения высотного здания

Цель. В статье обоснована необходимость цифрового моделирования аварийного воздействия при исследовании устойчивости здания к прогрессирующему обрушению путем создания имитатора локального разрушения.

Метод. Для обеспечения уникального архитектурного облика проектируемого многофункционального высотного комплекса разработана сложная форма с выемками, в которых располагаются лифтовые шахты. Соблюдается принцип управления конструкции за счет притока внешней энергии. Преобразование энергии и необходимая защита обеспечивается наличием в пространственном каркасе здания уравновешивающих связей около архитектурных выемок, позволяющих стабилизировать состояние сложной системы. Пространственная жесткость конструктивной схемы высотного здания обеспечивается применением симметрично расположенных диафрагм и ядер жесткости, жестких узлов для сопряжения с несущими конструкциями аутригерных систем.

Результат. Алгоритм расчета на прогрессирующее обрушение включает расчет напряженно-деформированного состояния элементов каркаса здания при нормальной эксплуатации. Создается аналог аварийного воздействия путем исключения из расчетной модели несущего элемента, мгновенное удаление которого моделируется усилием с обратным знаком, определенное по результатам расчета в стадии нормальной эксплуатации.

Вывод. Напряженно-деформированное стояние каркаса, возникающее при локальном разрушении, является критерием устойчивости к прогрессирующему обрушению. Исследован вопрос о необходимости и устанавливаемой форме аутригерных этажей применительно к конкретному зданию. Приведена зависимость динамических характеристик при изменении конструктивных решений каркаса уникального здания.

1. Eremeeva A.A., Pomorov S.B., Pojdina T.V. (2014) Parametrism in architecture. Searches and solution. Barnaul, 118–122.

2. Mamieva I (2020) Analytical surfaces for parametric architecture in contemporary buildings and structures, Academia. Architecture and Construction №1, 150–165

3. Kravchenko G, Trufanova E, Boldyrev A (2018) Evolution of objects of parametrism Constr Archit 6(4):44–4

4. V. Talapov BIM technology: The essence and features of building information modeling implementation, DMK-press, 410 (2015)

5. N. V. Fedorova, S. Yu. Savin. Progressive collapse resistance of facilities experienced to localized structural damage - an analytical review. Building and Reconstruction. – 2021. – No 3(95). – P. 76-108.

6. Kiakojouri F. et al. Progressive collapse of framed building structures: Current knowledge and future prospects // Eng. Struct. Elsevier, 2020. Vol. 206, December 2019. P. 110061

7. Агаханов Г.Э. Решение задач механики деформируемого твердого тела с использованием фиктивных расчетных схем // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - № 3. – 2015 с. 8-15.

8. Агаханов Э.К., Кравченко Г.М., Панасюк Л.Н., Труфанова Е.В. Реализация метода кинематической декомпозиции для расчетов в нелинейной постановке. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2014, Т. 35, №4.- с. 14-19..

9. Абдуразаков Г.М., Абакаров А.Д. Построение расчетных моделей оценки живучести рамных систем при сейсмическом воздействии в сборнике: вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решения. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2015. с. 58-61.

10. Adam J.M. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century // Eng. Struct. Elsevier, 2018. Vol. 173, № March. P. 122-14

11. Агаханов Э.К. О развитии комплексных методов решения задач механики деформируемого твердого тела». Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки, 2013.с. 14-19.

12. Кравченко Г.М., Коробкин А.П., Труфанова Е.В., Лукьянов В.И. Критерии оценки динамических моделей железобетонного каркаса здания, Science Time, 2014, с. 255-260.

13. Муртазалиев Г.М., Акаев А.И., Пайзулаев М.М. Основные соотношения начального этапа послекритического деформирования конструкций. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013. № 28. С. 90-93.

14. Муртазалиев Г.М., Дибиргаджиев А.М Вариационные принципы механики конструкций. Сборник тезисов докладов XXXVI итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет». Под ред. Т.А. Исмаилова. 2015. с. 118-119.

15. Агаханов Э.К. Развитие комплексных методов в механике деформируемого твердго тела, Материалы Международной научно-практической конференции, ФГБОУ ВПО "ГГНТУ", г. Грозный, 2015. с. 99-105.

16. G. M. Kravchenko, E. V. Trufanova, D. S. Kostenko, S. G. Tsurikov. Structural concepts of high-rise buildings resistant to progressive collapse. Materials Science Forum. – 2018. – Vol. 931. – P. 54-59.

17. Труфанова Е.В., Панасюк Е.Л.Влияние упрощающих гипотез при моделировании объектов строительства на точность конструктивных результатов. Наука и бизнес: пути развития. 2013. № 8 (26). с. 11-18.

18. Batht K.-J. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice Hall, 1996.с.95-97.

19. Engel H. Structure Systems. Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt. 1967. с.23-24.

20. Simbirkin V. Analysis of Reinforced Concrete Loadbearing Systems of Multistorey Buildings. Modern Building Materials, Structures and Techniques: CD-ROM Proceedings of the 8th International Conference, Vilnius, May 19-21, 2004.с.98-99.