Моделирование разрушения железобетонного каркаса многоэтажного здания с предварительно напряженными ригелями

В последние десятилетия в области структурного анализа стало все больше внимания уделяться изучению механизмов сопротивления прогрессирующему разрушению различных типов конструктивных систем зданий и сооружений при аварийных воздействиях. Одним из наиболее распространенных типов конструктивных систем многоэтажных жилых и общественных зданий в настоящее время является рамный или рамно-связевой железобетонный каркас. В качестве механизмов его сопротивления прогрессирующему сопротивлению в научной литературе, как правило, выделяются следующие: арочный, вантовый, ферма Виренделя. Однако к настоящему времени не установлено строгого соответствия между типом конструктивной системы, характером аварийного воздействия и механизмами сопротивления прогрессирующему обрушению в зависимости от первых двух факторов. Аналогичная ситуация складывается и в области разработки эффективных способов обеспечения конструктивной безопасности таких каркасов при аварийных воздействиях. Поэтому в качестве объекта исследования в данной работе был выбран многоэтажный железобетонный рамно-связевой каркас с предварительно напряженными ригелями, подверженный аварийному воздействию в виде внезапного удаления колонны крайнего ряда на первом этаже здания. Целью исследования являлось установление механизма сопротивления железобетонного каркаса с предварительно напряженными ригелями при рассматриваемом типе воздействия. Для достижения целей исследования с помощью метода конечных элементов был выполнен нелинейный квазистатический анализ деформирования и разрушения подконструкции в виде двухэтажной двухпролетной рамы, выделенной из каркаса здания методом декомпозиции. По результатам нелинейного численного анализа были получены значения внутренних усилий в элементах подконструкции и схемы ее разрушения в зависимости от величины предварительного напряжения в ригелях. Установлено, что при удалении колонны крайнего ряда в рассматриваемом железобетонном каркасе с предварительно напряженными ригелями над зоной локального разрушения реализуется механизм сопротивления по типу фермы Виренделя. Показано, что изменение уровня усилия предварительного обжатия в ригелях позволяет варьировать НДС статически неопределимой стержневой системы и обеспечивать ее несущую способность при аварийных воздействиях.