Опыт расчетного обоснования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости уникальных зданий при проектировании и экспертизе

ОПЫТ РАСЧЕТНОГО ОБОСНОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ЭКСПЕРТИЗЕ

EXPERIENCE OF STRESS-STRAIN, STRENGTH AND STABILITY ANALYSIS OF UNIQUE BUILDINGS DURING DESIGN AND EXPERTIZE

A.M. Белостоцкий1, A.A. Аул2, С.Б. Пеньковой1, Нагибович А.И.3

Alexander M. Belostotsky1, Andrey A. Aul2, Sergey B. Penkovoy1,

Alexander I. Nagibovich3

:ГОУ ВПО МГСУ, 2МЭИ (ТУ), 3ЗАО НИЦ СтаДиО

Статья посвящена вопросам расчетного обоснования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости уникальных зданий и сооружений, обобщается последних двух лет.

Practical tasks of computational analysis of unique structures and buildings of last years are presented and discussed.

Представлен и проанализирован опыт расчетного обоснования статического и динамического напряженно-деформированного состояния (НДС), прочности и устойчивости сложных уникальных конструкций, зданий и сооружений, накопленный в ЗАО НИЦ СтаДиО и НОЦ КМ МГСУ в 2009-2010 гг.

Среди наиболее интересных объектов-задач, решенных с применением современных подходов численного моделирования (подконструкции, субмоделирование, последовательность возведения и др.) на программных комплексах, эксплуатируемых в НОЦ КМ:

- определение сейсмического и ударно-волнового НДС, ответных акселерограмм и спектров ответа многоблочного здания реакторного отделения эксплуатируемой Билибинской АЭС (по пространственным оболочечно-стержневым КЭ-моделям комбинированной системы "основание - строительные конструкции - оборудование" с использованием ПК СТАДИО); при необходимо детальном КЭ-моделировании оборудования на верхних отметках здания полученные ответные акселерограммы и спектры ответов качественно отличны от таковых, ранее определенных при учете оборудования сосредоточенными массами.

- расчет статического, температурного и сейсмического (по спектрам ответа и акселерограммам) НДС, нормативные оценки статической, циклической и сейсмической прочности разветвленной и протяженной надземно-подземной системы "трубопроводы - оборудование - опорные конструкции - грунт" проектируемой газокомпрессорной станции газопровода "Сахалин-Хабаровск-Владивосток" (по объектно-ориентированному ПК АСТРА-НОВА); рекордная по вычислительной размерности задача с существенно нелинейными факторами (грунт, односторонние опоры с трением);

Рис. 1. Расчет сейсмических спектров ответа для зон крепления барабан-сепараторов пара, сосудов и технологических трубопроводов в главном корпусе Билибинской АЭС.

Рис. 2. Расчетные исследования НДС, нормативные оценки статической, циклической и сейсмической прочности трубопроводов ГКС магистрального газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток».

- исследования НДС, прочности и устойчивости несущих металлических и железобетонных и фасадных конструкций проектируемого здания (г. Москва) с учетом и оптимизацией значимых стадий монтажа при действии весовых, снеговых и ветровых нагрузок и температурных воздействий (с использованием ПК SCAD и ANSYS); мно-

говариантные расчеты с «нащупыванием» рациональных конструктивных решений уникального здания;

- расчет и прочностная оптимизация несущих железобетонных конструкций высотного офисного здания (г. Краснодар) с учетом статических, ветровых, сейсмических нагрузок и чрезвычайных ситуаций (ПК SCAD);

- определение значимых собственных частот и форм колебаний системы «основание - железобетонные конструкции» строящегося здания универсального бассейна (г. Анапа), идентификацией КЭ-модели по результатам выполненных натурных динамических испытаний (ПК SCAD);

- расчетные исследования НДС, прочности и устойчивости комбинированной большеразмерной (более 2 млн. узлов) системы "неоднородное основание - фундамент

- трибуны - покрытие" Большой ледовой арены для хоккея с шайбой (г. Сочи, Олим-пиада-2014) с учетом статических, ветровых и сейсмических нагрузок по ПК ANSYS;

- численное моделирование НДС, прочности и устойчивости комбинированной большеразмерной (более 3 млн. узлов) системы "неоднородное основание - фундамент

- трибуны - покрытие" проектируемого футбольного стадиона «Зенит» (г. С-Петербург, Крестовский остров) с учетом статических, ветровых и сейсмических нагрузок (ПК ANSYS).

Замечание. Исследование проводилось в рамках Гранта НШ-8684.2010.8 Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации «Многоуровневые численные, аналитические и экспериментальные методы исследования прочности зданий и сооружений с учетом конструктивных и физических особенностей» на 2010-2011 гг.

Литература

1. Белостоцкий A.M. Прогнозное математическое моделирование состояния и техногенной безопасности ответственных объектов и комплексов мегаполиса. // Вестник МГСУ, №3, 2006, с. 40-61.

The literature

1. A.M. Belostotsky Predictive Mathematical Modelling of Technological Safety of Critical Objects and Complexes of megalopolis. // Bulletin MSUCE, 3, 2006, pp. 40-61 (in Russian).

Ключевые слова: расчетное обоснование, уникальные здания и сооружения, прочность, устойчивость, напряженно-деформированное состояние

Keywords: computational analysis, unique structures and buildings

E-mail: stadvo@stadyo.ru; 12vm3@mail.ru; nagibovich@list.ru.

Рецензент: В.И.Андреев, член корр. РААСН, проф.д.т.н.