Адаптивные конечноэлементные модели в системах мониторинга зданий и сооружений

Расчетное обоснование, проектирование и строительство уникальных зданий, сооружений и комплексов «современных» архитектурных форм и конструктивных решений в Российской Федерации начинались менее двадцати лет назад в условиях дефицита национальной нормативной документации и опыта подобного строительства, в результате чего не были обеспечены надлежащим научно-техническим сопровождением и мониторингом соответствующих несущих конструкций. Вообще, лишь система инструментального мониторинга, построенная на основе анализа результатов конечноэлементного моделирования в сопоставлении с данными измерений, позволяет выполнять планирование мероприятий по подготовке и реагированию на изменения состояния ответственных конструкций, сделать выводы о фактическом состоянии и возможности дальнейшей безопасной эксплуатации здания (сооружения). Теоретические основы соответствующей методики разработаны и представлены в настоящей статье. Описываются параметризованные конечноэлементные модели зданий, алгоритм их адаптации (калибровки) по данным инструментальных наблюдений, методика измерения собственных частот и форм колебаний, подход к оценке несущей способности для фактического состояния объекта. «Стартовая» конечноэлементная модель используется, как правило, для обоснования несущей способности актуального проектного варианта. Для каждой значимой стадии «жизненного цикла» здания (этапы строительства и эксплуатации) строится, модифицируется (актуализируется), верифицируется и адаптируется по текущим данным инструментальных наблюдений параметризуемая пространственная динамическая «мониторинговая» конечноэлементная модель. Основным адаптационным критерием здесь принимается соответствие расчетного и измеренного спектра собственных частот и форм колебаний во всем диапазоне частот, значимом как для оценки общесистемных изменений, так и идентификации-локализации возможных дефектов.