Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Systems Methods Technologies. V.A. Lyublinsky et al. Influence of nonlinear …2018 № 2 (38) p. 153-158 154 Введение Конструктивной основой многоэтажного здания служит пространственная несущая система из стержне- вых и плоских элементов, связанных между собой в пространстве, обеспечивающем устойчивость, проч- ность и долговечность системы в целом, а также ее от- дельных элементов. Вертикальные несущие элементы объединены в единую пространственную систему с помощью горизонтальных несущих конструкций — перекрытий здания и связей сдвига. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы. В пространственных системах достаточно трудно оценить работу отдельных конструкций, составляющих несущую систему здания. Вследствие этого возникает непростая задача по определению расчетных усилий, достоверно отражающих действительную работу кон- структивных элементов. В этом случае использование адекватной математической модели дает возможность с точностью оценить напряженно-деформированное со- стояние конструкций многоэтажного здания, так как позволяет рассчитывать здания любой геометрической формы, содержащей разные варианты замкнутых и не- замкнутых контуров в плане. При построении математической модели простран- ственной работы несущей системы одним из важных вопросов является выбор начальных зависимостей на- пряжения — деформации σ-ε для арматуры и бетона. К настоящему времени в России и за рубежом раз- работана масса различных вариантов диаграмм состоя- ния арматуры и бетона, выдвинуто большое количество предложений по их построению, а также вариантов их учета для расчета строительных конструкций [1–5]. Использование диаграмм состояния арматуры и бетона в математической модели дает возможность учитывать запасы прочности этих материалов, особенности на- гружения и другие факторы. В односвязных диафрагмах (рис. 1), составляющих основной элемент пространственной системы много- этажного здания, перемычки являются наиболее на- пряженными элементами несущей системы и выпол- няют роль регулятора при перераспределении усилий с учетом нелинейной работы материалов [6–9]. Целью данной работы является проведение сравни- тельного анализа процесса формирования напряженно- деформированного состояния односвязной диафрагмы жесткости при линейном и нелинейном деформирова- нии перемычек. Основная задача работы — зафиксировать измене- ния в напряженно-деформированном состоянии одно- связной диафрагмы жесткости с учетом линейной и нелинейной работы перемычек. Материалы и методы. Объектом исследования оп- ределена расчетная модель односвязной диафрагмы жесткости, состоящая из двух железобетонных стен (столбов) высотой 60 м, толщиной 200 мм из бетона класса В30 (рис. 1), соединенных между собой пере- мычками. Диафрагма условно разбита на 4 интервала по высоте. Для решения поставленной задачи проведена серия численных экспериментов с объектом исследования, представленным в виде математической модели – дис- кретно-континуальной [10; 11]. За основу был взят ал- горитм расчета пространственных несущих систем многоэтажных зданий в нелинейной постановке (про- грамма «Авторяд-РС2») в комбинации с итерационным процессом [12, 13]. В виде диаграммы деформирования перемычек взята линейно-кусочная диаграмма «Q–Δ», полученная Хола Мусой [14] по результатам обработки экспериментальных данных. Диаграмма «Q–Δ» приведена на рис. 2. Рис. 1. Односвязная диафрагма жесткости Рис. 2. Линейно-кусочная диаграмма «Q–Δ» для перемычки