Математическое моделирование пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла

Белокопытова, Юлия Викторовна

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла

кандидата технических наук: Белокопытова, Юлия Викторовна
город: Братск
год: 2003
специальность ВАК РФ: 05.13.18
цена: 450 рублей

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Математическое моделирование пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла»

Автореферат диссертации по теме "Математическое моделирование пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла"

На правах рукописи

Белокопытова Юлия Викторовна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАБОТЫ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

Специальность: 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Братск 2003

Работа выполнена на кафедре строительных конструкций ГОУВПО «Братский государственный технический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Люблинский Валерий Аркадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Вагер Борис Георгиевич

доктор технических наук, профессор Долотов Алексей Митрофанович

Ведущая организация: Проектно-технологический институт, (

г. Братск

Зашита диссертации состоится <ЛЗ »2003 года в_ часов на

заседании диссертационного совета Д212.018.01 ГОУВПО «Братский государственный технический университет» по адресу: 665709, Иркутская обл., г. Братск, ул. Макаренко, д. 40, ауд._

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Братский государственный технический университет».

Автореферат разослан 2003 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

П.М. Огар

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. С развитием крупных городов в строительной практике возникают вопросы, связанные с реконструкцией или утилизацией жилых и общественных зданий старой застройки. Это приводит к необходимости более точной оценки напряженно-деформированного состояния несущих систем с целью обеспечения безопасности людей, находящихся в здании и принятию необходимых конструкторских и управленческих решений по сопровождению объекта строительства. Большое значение приобретает выбор математических моделей, адекватно описывающих пространственную работу несущих систем многоэтажных зданий.

Информация об объекте и напряженно-деформированное состояние несущей системы на каждой из стадий жизненного цикла претерпевают значительные изменения, причины которых различны. Для оценки безопасности здания необходимо знать историю его нагружения, схемы приложения внешних нагрузок, историю формирования конечных внутренних усилий в конструктивных элементах, иметь возможность определения его напряженно-деформированного состояния в любой момент времени.

Актуальность диссертационной работы обоснована необходимостью создания в рамках информационной модели единого программного комплекса по определению напряженно-деформированного состояния несущей системы и выявлению характера ее работы на любой стадии жизненного цикла.

Целью диссертации является моделирование пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий на различных стадиях жизненного цикла для определения особенностей напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов, а также обобщение соответствующих математических моделей в единую информационную модель многоэтажного здания.

Для достижения (доставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Выявление значимых параметров и разработка математических моделей пространственной работы несущих систем зданий на всех этапах жизненного цикла.

2. Разработка алгоритма и написание программы для ЭВМ по расчету несущих систем многоэтажных зданий на стадии эксплуатации с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига.

3. Разработка схемы информационной модели многоэтажного здания, обеспечивающей оценку его напряженно-деформированного состояния на протяжении жизненного цикла.

4. Проведение в рамках информационной модели численных экспериментов с целью определения напряженно-деформированного состояния несущей системы многоэтажного здания на стадии эксплуатации.

Научная новизна работы заключается в том, что:

-обобщены в единую информационную модель математические модели пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий на всех стадиях жизненного цикла;

-разработана математическая модель, описывающая пространственную работу несущей системы с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига, которая реализована в виде программы

- разработана схема информационной модели несущей системы многоэтажного здания на протяжении жизненного цикла;

- предложена методика проведения численных экспериментов по определению области значений внутренних усилий, возникающих в несущей системе, в зависимости от схем приложения внешних нагрузок и получены новые данные по работе несущих систем зданий;

- предложена методика определения напряженно-деформированного состояния несущей системы на любой стадии жизненного цикла многоэтажного здания в рамках информационной модели, получены данные по напряженно-деформированному состоянию несущих систем.

Практическая значимость работы:

- проведенные исследования пространственной работы многоэтажных зданий позволили выявить значимые параметры, влияющие на формирование конечных внутренних усилий, возникающих в конструктивных элементах на различных стадиях жизненного цикла;

-разработанная методика проведения численных экспериментов /

позволяет определять напряженно-деформированное состояние конструктивных элементов несущих систем на любой стадии жизненного цикла многоэтажных зданий;

- проведенные численные эксперименты позволили определить спектр значений внутренних усилий, возникающих в конструктивных элементах несущих систем в зависимости от схем приложения внешних нагрузок и постановки задачи;

- предложенная схема информационной модели несущей системы позволяет осуществить принятие проектных решений по сопровождению многоэтажного здания на протяжении всего жизненного цикла;

- созданная программа позволяет определять напряженно-деформированное состояние несущих систем на стадии эксплуатации с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига в составе статически неопределимой несущей системы.

Реализация результатов диссертационной работы:

Результаты диссертационной работы были внедрены в учебном процессе ГОУВПО «БрГТУ» и использовались проектным институтом «Братскгражданпроект» для определения напряженно-деформированного состояния здания серии № 464 массовой застройки г. Братска 60-70 годов и определения остаточного ресурса вертикальных несущих элементов.

Апробация работы:

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований и основные положения представлялись на:

- кафедре «Строительные конструкции» ГОУВПО «БрГТУ», г. Братск (2000-2003ГГ.);

-ежегодных научно-технических конференциях ГОУВПО «БрГТУ» (2000-2003гг.);

-III Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций», г. Волгоград 2003г.

Публикации: Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах. Зарегистрирована 1 программа для ЭВМ в РОСПАТЕНТ (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610760, Москва, 2003г.).

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции» ГОУВПО «Братский государственный технический университет» в 2000-2003 гг.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 191 наименований и содержит 192 страницы, в том числе 143 страницы машинописного текста, 56 рисунков, 8 таблиц.

На защиту выносятся:

1. Математические модели пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на всех стадиях жизненного цикла.

2. Математическая модель, алгоритм и программа расчета многоэтажных зданий с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига NELSYS.

3. Методика проведения и основные результаты численных экспериментов по определению спектра значений внутренних усилий в зависимости от схем приложения внешних нагрузок и моделей расчета.

4. Схема информационной модели несущей системы многоэтажного здания на протяжении жизненного цикла.

5. Результаты численных экспериментов по определению напряженно-деформированного состояния несущей системы в период эксплуатации,

полученные при использовании информационной модели здания. *

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, определена цель исследования, изложена научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор и анализ • теоретических и экспериментальных исследований в области математического моделирования процессов деформирования несущих систем многоэтажных зданий.

При моделировании работы строительных конструкций зданий и сооружений в основном обоснованно применяются три подхода: дискретный, континуальный, дискретно-континуальный. Основным представителем дискретной модели является метод конечных элементов. Возможность применения дискретной схемы к расчету несущих систем многоэтажных зданий ограничивается в связи с большим числом неизвестных. Это связано с тем, что реальные размеры зданий не позволяю^ расчленить их на большое число конечных элементов, так как это приводит к увеличению объема исходных данных числа уравнений и времени расчета на ЭВМ. Дискретная

схема наиболее применима для расчета отдельных конструктивных элементов несущих систем. Программные комплексы на основе метода конечных элементов позволяют достаточно точно определить напряженно-деформированное состояние элементов зданий, однако применение дискретных моделей не дает возможности проведения значительного количества численных экспериментов.

Континуальная схема удобна при расчете ядер-стволов и объемно-блочных зданий. Наличие проемов и редко расположенных в плане здания диафрагм жесткости затрудняет использование таких моделей при расчете бескаркасных зданий и зданий со связевым каркасом.

Наиболее распространенным в нашей стране и за рубежом при математическом моделировании пространственной работы несущих систем зданий является дискретно-континуальный подход. Он основывается на теориях Тонкостенных и составных стержней, основные положения которых были сформулированы в трудах А.Р. Ржаницина, В.З. Власова, Г.Ю. Джанилидзе, A.A. Уманского и др.

Дискретно-континуальная модель пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий была развита в трудах П.Ф. Дроздова и его последователей. Основная система линейных дифференциальных уравнений второго порядка формируется при рассмотрении перемещений от изгиба и поворота каждой пары вертикальных элементов, объединенных связями сдвига. Поперечные усилия в связях сдвига распределяются по высоте здания, а затем выражаются через неизвестные нормальные силы и бнмомент (функция кручения). Алгоритм численного моделирования и программа расчета несущих систем описаны в работах В.А. Люблинского и Н.И. Преснякова.. Адекватность дискретно-континуальной модели была подтверждена экспериментальными исследованиями в работах Д.А. Питлкжа. В дальнейшем экспериментальные и теоретические исследования многоэтажных зданий, основанные на дискретно-континуальной модели; проводились последователями П.Ф. Дроздова: J1JI. Паньшиным, И.М. Сениным, В.А. Люблинским, Н.И. Пресняковым и др. Экспериментальные исследования, проведенные на физических моделях, подтвердили адекватность использования дискретно-континуальной схемы при математическом моделировании пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий на различных стадиях жизненного цикла.

На современном этапе развития информационных технологий разработано множество программных комплексов, позволяющих производить расчеты сложных систем. Чаще всего они реализованы на основе метода конечных элементов и не всегда применимы к расчету многоэтажных зданий, т.к. не учитывают реальные жесткостные характеристики конструктивных элементов, пренебрегают пространственной работой несущих систем и достаточно громоздки. ^

В последнее время большое распространение получила Концепция интеллектуального здания, заключающаяся в создании единой взаимосвязанной системы управления всеми инженерными системами здания и обеспечении комфорта и безопасности для находящихся в нем людей. Особое значение при этом приобретает учет напряженно-деформированного состояния несущей

системы. Неотъемлемой частью данной концепции является информационная модель объекта строительства, формирование которой начинается на этапе проектирования здания и продолжается на стадиях возведения и эксплуатации. Информационная модель представляет собой комплекс программ по определению напряженно-деформированного состояния несущей системы на различных стадиях жизненного цикла и баз данных, в которых отражены проектные характеристики многоэтажного здания и все изменения, произошедшие с объектом с момента реализации проекта до момента его утилизации. Основываясь на адекватных математических моделях, информационная модель позволяет на любой стадии жизненного цикла оценить эксплуатационную пригодность несущей системы и принять эффективные решения в случае возникновения нештатных ситуаций.

Во второй главе описана дискретно-континуальная математическая модель пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий.

Несущая система представляет собой определенную систему консольных вертикальных элементов, расположенных в плане во взаимно перпендикулярных направлениях и соединенных связями сдвига. Перекрытия полагаются гибкими из плоскости и абсолютно жесткими в своей плоскости. Заданное дискретное расположение вертикальных элементов несущей системы сохраняется, но сосредоточенные связи заменяются континуальными, т.е. непрерывно распределенными по высоте и обладающими определенной податливостью. Переход к непрерывному распределению связей предполагает, что число этажей достаточно велико для того, чтобы сосредоточенные воздействия от перекрытий, перемычек и других связей сдвига можно было бы считать непрерывно распределенными по высоте.

При разработке дискретно-континуальной модели упругой работы несущей системы многоэтажного здания предполагается, что расчет ведется по недеформированной схеме; материал всех элементов несущей системы работает упруго, подчиняется линейному закону деформирования; в столбах не учитывается влияние деформаций сдвига; в горизонтальных элементах (связях) пренебрегаем влиянием осевых (продольных) деформаций.

В результате деформирования несущей системы под действием внешней нагрузки связи сопротивляются изгибу и сдвигу. В них возникают перерезывающие силы 0„ которые уравновешиваются нормальными силами А',, возникающими в столбах (рис.1). Усилия, возникающие в пространственной несущей системе многоэтажного здания, определяются, исходя из условия полностью сформированной расчетной схемы.

Пространственная работа несущей системы, состоящей из / столбов, моделируется системой дифференциальных уравнений второго порядка, описывающих ее поведение под нагрузкой:

...........о

т" - -м + Ес,„ £?,'„.

ВС/ 2

(1=1, 2,..., т).

I I

где Хб/я _ ' производные пол перерезывающих усилий в связях

<у) О)

I 1

параллельных оси У; — " производные по х перерезывающих

<У> (у>

усилий в связях параллельных оси Ъ\ ц,,ц2 - внешняя распределенная горизонтальная нагрузка; ум, гм - эксцентриситет приложения внешней горизонтальной нагрузки относительно центра жесткостей несущей системы.

Рис. 1. Определение неизвестных нормальных усилий Л', в элементах пространственной несущей системы.

Второе уравнение системы (1) представляет бимомент Т(х) как функцию кручения, под знаком сумм объединены бимоменты всех групп вертикальных несущих элементов, образующих открытые и закрытые контуры. Система (1) решается при граничных условиях, определяющих отсутствие усилий в вершине здания, наличие неподатливого основания и восприятие внешнего крутящего момента за счет изгибного кручения:

Ы,(0) = 0- К(Н) = 0; Т(0) = 0;

« т-1л1 а л

г(Н) = фи -Т(><=, -»>,}':)- £ <ч; Л (2)

/=/ и-/.г

где 0"1(:)- поперечная сила от внешней горизонтальной нагрузки; -

погонный распределенный изгибающий момент от внеценгренного приложения вертикальной нагрузки в плоскости столба; (:)-распределенный изгибающий

момент от удельно-неравной вертикальной нагрузки.

Система (1) позволяет определить нормальные, продольные, перерезывающие усилия, изгибающие моменты, действующие по осям и перемещения, возникающие в пространственной несущей системе любой сложности, состоящей из дискретных ортогонально расположенных в плане вертикальных элементов и непрерывно распределенных по высоте связей

сдвига. При этом несущая система может содержать любое сочетание замкнутых и незамкнутых контуров. Для сложных несущих систем и многосвязных вертикальных несущих конструкций получается система дифференциальных уравнений, число которых равно числу вертикальных швов между элементами. Система (I) приводится к матричному виду:

/У"-«/>/ = Г, (3)

где N - матрица неизвестных, размером 0п+1)хл; п - число расчетных сечений по высоте несущей системы; т - число объединенных связями сдвига вертикальных элементов в несущей системе: /? - квадратная матрица жесткостных коэффициентов, размером (т П)х(т+1); Г - матрица внешней нагрузки, размером (т * 1)хп.

Граничные условия в заделке здания в матричном виде:

ы1 =|г>лМ1>

К=\0.0,0...0,Г(Н Ц, (4)

Для решения краевой задачи (3) - (4) используется метод прогонки, в результате которого определяются нормальные усилия в столбах и бимомент. После их вычисления численным интегрированием по методу Симпсона определяются перерезывающие усилия {? в связях сдвига, продольные усилия и изгибающие моменты в столбах, угол поворота и линейные перемещения по осям )' и Z во всех расчетных уровнях. Сходимость метода прогонки и метода Симпсона при реализации дискретно-континуальной модели доказана В.А. Люблинским по результатам численного моделирования.

В сложных пространственных системах, к которым относятся многоэтажные здания, зачастую трудно оцепить работу конструктивных элементов несущей системы. Это возникает из-за сложности распределения усилий, в связи с изменениями схем приложения нагрузок и другими факторами. На основе приведенной математической модели была проведена серия численных экспериментов по исследованию пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий в зависимости от схемы приложения внешних нагрузок. Для численного моделирования пространственной работы несущих систем были выбраны наиболее распространенные в Восточно-Сибирском регионе девятиэтажные здания 121 и 125 серии и пятиэтажное здание 464 серии. По конструктивной схеме - бескаркасные, с продольными и поперечными несущими стенами. Кроме исследуемых бескаркасных зданий численное моделирование проводилось для 12-ти этажного здания со связевым каркасом. Численный эксперимент по исследованию напряженно-деформированного состояния несущих систем многоэтажных зданий в упругой постановке проводился с учетом действия горизонтальных нагрузок по различным фасадам здания, исследовалась значимость учета функции кручения при расчете, рассматриваюсь возникновение изгибающих моментов в несущих системах при действии только вертикальных сил.

Анализ результатов проведенных численных экспериментов выявил значимость учета схем приложения внешних нагрузок для адекватности математической модели (изменяется напряженно-деформированное состояние несущих систем, наблюдается большой разброс значений внутренних усилий). Получен спектр значений внутренних усилий, возникающих в конструктивных элементах несущих систем в зависимости от схем приложения внешних нагрузок. Несущие системы испытывают поворот, смещается центр жесткостей, разброс значений внутренних усилий значителен и составил от 20% до 145% (рис.2).

----Ы,кН

300

схемы нагружения

-е- вертикальная нагрузка

- * - вертикальная и горизонтальная ло V

-а - вертикальная и

горизонтальная ло Z

» вертикальная и горизонтальная <-)У

- вертикальная и горизонтальная (-)2

-о - вертикальная и горизонтальные по

* вертикальная и

горизонтальная по У без учета кручения —- вертикальная и

горизонтальная ло Z без кручения

------а,кн/м

5 10

Рис.2. Спектр значений внутренних усилий в зависимости от схемы приложения внешних нагрузок (упругий расчет).

В современной практике проектирования расчет ведется на максимальные значения внутренних усилий, возникающих при расчете по стандартной схеме приложения внешних нагрузок. Проведенные численные эксперименты показали, что расчетные усилия, полученные по такой схеме, находятся внутри диапазона широкого спектра, т.е. на стадии проектирования могут использоваться заведомо искаженные данные. Поэтому для построения адекватной математической модели работы несущей системы необходимо учитывать схемы приложения внешних нагрузок.

Дискретно-континуальная математическая модель принята за основу при моделировании пространственной работы несущих систем на всех стадиях жизненного цикла и используется при формировании баз данных на стадии проектирования, являясь одним из элементов информационной модели многоэтажного здания.

В третьей главе приводится математическая модель пространственной работы несущей системы многоэтажных зданий на стадии возведения. Исследование формирования напряженно-деформированного состояния несущих систем на стадии возведения проводилось в работах П.Ф. Дроздова, Н.И. Карпенко, М.И. Додонова, В.А. Люблинского, Е.А. Чевской, В.И. Лепского, Ю. Козак и других отечественных и зарубежных ученых.

Основную часть вертикальных нагрузок в несущей системе многоэтажного здания составляют постоянные нагрузки. В процессе возведения каждого нового этажа здания, его собственная масса растет, параллельно с этим изменяется его высота, погонная жесткость вертикальных элементов, вертикальная нагрузка и расчетная схема. При этом на каждом этапе нагрузка прикладывается к новой расчетной схеме, что приводит к иному напряженно-деформированному состоянию конструктивных элементов. Так как все элементы несущей системы пространственно взаимосвязаны и работают совместно, усилия в них определяются исходя из комплексного расчета всей несущей системы.

При рассмотрении пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий в процессе возведения возникают трудности в получении прямых математических зависимостей по определению внутренних усилий, возникающих в конструктивных элементах. Для решения этой задачи в работах В.А. Люблинского, Е.А. Чевской были разработаны математическая модель и программа по расчету несущих систем с учетом монтажа.

Математическая модель пространственной работы здания в процессе возведения строится на основе дискретно-континуальной математической модели. Предполагая, что под действием собственной вертикальной нагрузки упругие деформации уже произошли, вертикальную нагрузку прикладывают на каждом вновь возводимом этаже. С учетом того, что в процессе возведения здания изменяется расчетная схема, высоту здания изменяют поэтажно с интервалом X от высоты первого этажа до заданной высоты всего здания. Количество расчетных сечений в здании задается равным количеству этажей в здании или любому другому числу, но не менее ] 1. Для каждого элемента сложной пространственной системы составляются уравнения (I), при ¡*т + /. По ходу решения системы (3), определяются нормальные усилия на заданной высоте, которые затем записываются в промежуточную матрицу У/. Здание высотой Л, увеличивается на интервал X, прикладывается нагрузка, а усилия, полученные на данном этапе, суммируются в промежуточную матрицу Г/-»)%. Так как расчетная схема несущей системы изменяется с высотой этажа, то цикл по определению нормальных усилий повторяется до тех пор, пока высота возводимого здания не совпадет с высотой, заданной в исходных данных. Итоговые значения нормальных усилий определяются по формуле:

Л'1М1„,=>', +£>',, (5)

ы>

где К/ — матрица неизвестных продольных усилий, возникающих в

элементах несущих систем зданий при возведении с / по 5 этажи; У, -

/-б

суммы матриц неизвестных продольных усилий, возникающих при возведении с б-го до я-го этажа.

Нагрузка от веса нижних этажей не влияет на распределение усилий, возникающих в вышележащих этажах, т.к. составляет незначительную часть полной вертикальной нагрузки. Усилия, получаемые при возведении первых 5-6 этажей, в заделке составляют менее одного процента от полных усилий после возведения зданий.

После получения итоговых значений нормальных усилий /V; определяется величина QIJ, затем определяются изгибающий момент в /-том элементе от внешней нагрузки, угол поворота в плане и линейные перемещения в направлениях осей у иг.

В диссертационной работе для проведения численных экспериментов по исследованию поведения несущих систем на стадии возведения была принята математическая модель и алгоритм, предложенные Е.А. Чевской. Адекватность математической модели доказана экспериментальными исследованиями, проведенными на физической модели.

Численный эксперимент проводился при разных схемах приложения внешних нагрузок, учитывались направления горизонтальной нагрузки и действие только вертикальных сил. В качестве исследуемого объекта было выбрано девятиэтажное бескаркасное здание по 125 серии. По результатам экспериментов было выявлено, что стадия возведения оказывает первое непосредственное влияние на формирование внутренних усилий в конструктивных элементах.

Учет процесса возведения значительно влияет на конечное напряженно-деформированное состояние. При действии только вертикальной нагрузки величины внутренних усилий значительно изменились' по сравнению с упругим расчетом. Значения нормальных усилий, как правило, уменьшились, разница значений составила до 50-80% (рис.3).

В некоторых случаях учет возведения привел к незначительному увеличению внутренних усилий, которое составило 5-7%. Проведенные численные эксперименты показали, что в зависимости от направления действия горизонтальной нагрузки происходит различное распределение усилий в столбах и связях несущей системы. Учет схемы приложения внешних нагрузок, как и в случае упругого расчета, выявил широкий спектр значений внутренних усилий. Полученные результаты сравнивались с результатами упругого расчета. Было установлено следующее: спектр значений внутренних усилий значительно расширился; в большинстве случаев произошло наложение спектров друг на друга, но имело место и расширение области значений за счет снижения или увеличения усилий при расчете с учетом процесса возведения; увеличение диапазона внутренних усилий составило до 90%.

Для адекватной оценки внутренних усилий в конструктивных элементах многоэтажных зданий, находящихся в стадии эксплуатации, необходимо учитывать влияние процесса возведения на напряженно-деформированное состояние несущей системы.

.._ j,..— il -400 -200 0

А— - N..

-1000 -800 -600 -400 -200

схемы нагружения

- вертикальная нагрузка

К-вертикальная и горизомагъная no Y

-А - вертикальная и горизонтальная no Z

—К - вертикальная и горизонтальная (-)Y

- вертикальная и горизонтальная (->Z

в вертикальная и

горизонтальные no Y и 2

. N,kH

Рис.3. Спектр значений внутренних усилий в зависимости от схемы приложения внешних нагрузок (расчет с учетом процесса возведения).

При формировании математической модели пространственной работы несущей системы здания в процессе возведения значимыми факторами становятся метод монтажа строительных конструкций и схема приложения внешних нагрузок. Приведенная математическая модель является элементом информационной модели многоэтажного здания и используется для формирования баз данных на стадии возведения.

В четвертой главе приведена математическая модель пространственной работы несущей системы многоэтажных зданий с учетом нелинейных свойств столбов и связей сдвига.

Существующие методы расчета несущих систем многоэтажных зданий, в большинстве случаев, основаны на гипотезе о линейной деформативности столбов и соединяющих их связей сдвига. Расчет, учитывающий нелинейность материалов, позволяет выявить фактическое состояние конструкций, запас прочности бетона и арматуры; оценить действительную несущую способность конструкции и выяснить условия ее разрушения.

В диссертационной работе рассмотрена физически нелинейная задача, обусловленная учетом в расчете нелинейной зависимости между компонентами обобщенных напряжений и деформаций а, - f{s,) и характеризующая работу материала конструкции в упругопластической

области; Применяя экспериментальные диаграммы работы конструкций 1

непосредственно для расчета несущих систем многоэтажных зданий, можно выяснить действительную работу столбов и связей сдвига в составе статически неопределимой системы.

При построении математической модели пространственной работы несущей системы важнейшим вопросом является выбор исходных .

зависимостей «напряжения - деформации» для бетона и арматуры и I

зависимостей «перерезывающая сила - перемещение» для связей сдвига. К j

настоящему времени как в нашей стране, так и за рубежом разработано большое число диаграмм деформирования материалов и связей сдвига, выдвинуто множество предложений по их построению, а также способов их |

учета при расчетах конструкций. 1

Математическая модель пространственной работы несущей системы J

многоэтажного здания формируется следующим образом:

1. Нелинейная работа несущих элементов в расчете учитывается с помощью экспериментальных диаграмм деформирования бетона «а-е». »

2. Податливость связей сдвига для каждого вертикального ряда определяется при помощи экспериментальных диаграмм деформирования

связей сдвига «Q-d». i

3. Основная система (3) дискретно-континуальной модели решается совместно с системами уравнений, описывающими нелинейные свойства столбов и связей сдвига.

N"-RN = F,

Е-М). (б)

S = f(N'),

где Е- матрица модулей деформаций столбов размером тхк\ S - матрица податливостей связей сдвига размером М; / - количество связей сдвига; к -количество интервалов по высоте здания, в пределах которых величины Е и S постоянны.

Модули деформации столбов £ и податливости связей сдвига S - величины переменные (так как значения нормальных усилий переменны по высоте здания) и могут определяться любыми математическими зависимостями. Системой (6) с граничными условиями (4) описана нелинейная краевая задача, решаемая *

итерационным методом последовательных приближений.

С учетом вышеизложенного был разработан алгоритм расчета несущих систем многоэтажных зданий, учитывающий нелинейную работу столбов и <

связей сдвига и реализованный на языке программирования FORTRAN в виде программы NELSYS. В качестве элементарного цикла программы NELSYS принят упругий расчет несущих систем. В соответствии с этим, при учете |

неупругих деформаций связей и столбов, процесс определения внутренних усилий происходит следующим образом:

1. Производится расчет несущей системы в линейной постановке, в результате которого определяются внутренние усилия и перемещения.

2. Вся несущая система по высоте условно разбивается на заданное количество интервалов. Это связано с тем, что при проектировании здание

условно разбивается по высоте на ряд участков, в пределах которых сохраняется одинаковое армирование, класс бетона, что в свою очередь обусловлено технологичностью строительного производства. На каждом интервале в 4-5 этажей по эпюре Q определяется среднее по длине интервала перерезывающее усилие для каждой связи и среднее значение продольного усилия для каждого столба.

3. Значения Qcn сравниваются с зависимостями Q=f(A) или непосредственно Q=<p(S) каждой связи, в результате чего корректируются значения податливостей этих связей. Аналогично приводятся в соответствие с напряженным состоянием модули деформации столбов.

4. Формируется матрица жесткостных коэффициентов первого верхнего интервала и затем все остальные вплоть до заделки.

5. Вычисляются прогоночные коэффициенты от заделки до верха здания (прямой ход) с учетом своих матриц R и F, затем определяются нормальные усилия в столбах (обратный ход).

6. Вновь определяются средние значения перерезывающих и нормальных усилий для каждого интервала, полученные усилия сравниваются с предыдущими, при разнице более 5% процесс вычисления продолжается.

7. В результате расчета устанавливаются стабильные значения податливостей на каждом участке высоты здания, для каждого ряда связей, соответствующие выбранным зависимостям Q=f(A), по этим податливостям определены усилия и перемещения всей несущей системы здания с учетом изменения модулей деформаций в соответствии с выбранными диаграммами напряжение - относительные деформации.

При решении данной задачи, согласно итерационному методу последовательных приближений, точки пересечения двух заданных функций соответствуют искомому решению. Сходимость метода зависит от угла пересечения двух функций. В данном случае одна функция получена на основе экспериментальных данных, вторая - в результате расчета несущей системы. В ходе итерационного процесса, при каждом пересчете податливости связей S, одновременно приходят в соответствие с заданными a=f(e) модули деформаций столбов Е. Итерационный процесс заканчивается, когда перерезывающие усилия (а вместе с ними и значения податливостей связей) приобретут некоторые окончательные значения. Таким образом, определяющей является неупругая работа связей.

Исследование работы несущей системы в нелинейной постановке проводилось по программе NELSYS. Для проведения численных экспериментов в качестве исследуемого объекта было выбрано девятиэтажное здание 125 серии. При этом рассматривалось влияние направления горизонтальной нагрузки, возникновение изгибающих моментов при приложении вертикальных сил, кручение несущей системы, история нагружения. Заключительным этапом исследования было сравнение значений внутренних усилий полученных по упругому и нелинейному расчетам.

I 1

Проведенные численные эксперименты показали, что с ростом нагрузки происходит перераспределение усилий во всех элементах несущей системы. Характер эпюр внутренних усилий, полученных при нелинейном расчете, аналогичен характеру эпюр упругого расчета, однако значения усилий существенно отличаются. В конструктивных элементах несущей системы также возникает сложный спектр распределения внутренних усилий, учет схемы приложения нагрузок и истории нагружения значительно увеличивает область их значений (рис.4). Разница в значениях нормальных усилий составила до 85%, изгибающих моментов - до 50%, перерезывающих усилий - до 30%. Сопоставление эпюр внутренних усилий, полученных при упругом и нелинейном расчетах, показало, что величины усилий, как правило, значительно отличаются (рис.5). В большинстве элементов учет нелинейности привел к снижению внутренних усилий, но существуют также случаи их увеличения и совпадения со значениями упругого расчета (примерно в 10% элементов). В общем случае разброс значений нормальных усилий составил 5-

Рис.4. Спектр значений внутренних усилий в зависимости от схемы приложения внешних нагрузок (нелинейный расчет).

Математическое моделирование пространственной работы несущих систем с учетом нелинейности материалов, основанное на дискретно-континуальном подходе, имеет большое значение для оценки действительной несущей способности конструкций и выявления условий, при которых может произойти их разрушение. Метод определения напряженно-деформированного состояния зданий с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига на

основе дискретно-континуальной модели, может рассматриваться как общий способ расчета несущих систем на стадии эксплуатации.

-1500

____I_________;;,„; м,кн

-1000 -500 о

модель расчета

-упругеА расчет

. расчете учетом

саойстя стслбое и связей сдамга -расчет с учетом еозведетмя

- 1

-600 -400 -200 0 200 400 600

N. кН

Рис.5. Сравнение эпюр нормальных усилий, полученных по различным

расчетам.

В пятой главе разработана структура информационной модели несущей 1 системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла и

описана методика определения напряженно-деформированного состояния на стадии эксплуатации.

В современной международной и российской практике, в связи с внедрением стандартов качества ИСО 9000, введено понятие жизненного цикла изделия, позволяющего оценить эффективность функционирования объекта на любом этапе его существования. Несущие системы многоэтажных зданий являются сложными системами, главной особенностью которых является то, что на каждой стадии жизненного цикла они изменяют напряженно-деформированное состояние. В настоящее время в строительстве часто используются информационные и вычислительные системы, направленные на автоматизацию процессов проектирования, организации и управления строительным производством. В рамках концепции интеллектуального здания, разрабатывается единая взаимосвязанная система управления всеми инженерными системами здания, обеспечивающая комфортную и безопасную среду обитания внутри здания. Достигнуть необходимого уровня безопасности зданий и сооружений невозможно, если не учитывать в рамках данной концепции напряженно-деформированное состояние несущих систем. Поэтому в диссертационной работе

г !

рассматривается информационная модель несущей системы здания,, учитывающая напряженно-деформированное состояние ее элементов на различных стадиях жизненного цикла. Эффективность использования информационной модели для решения управленческих и конструкторских задач прямо пропорциональна адекватности используемых математических моделей, описывающих пространственную работу несущих систем на различных стадиях жизненного цикла.

Информационная модель многоэтажного здания представляет собой совокупность программных комплексов по моделированию пространственной работы несущей системы на различных стадиях жизненного цикла и баз данных, в которых отражены свойства и состояние объекта, его взаимосвязь с внешним миром, данные о воздействиях и динамике объекта управления (рис.6). С помощью информационной модели изучаются свойства объекта, прогнозируется его поведение, решаются управленческие и конструкторские задачи и т.п. Формирование массива данных начинается на стадии проектирования, дальнейшие изменения напряженно-деформированного состояния соответствующим образом отражаются в базе данных и определяются с помощью разработанного и запатентованного комплекса программ, входящих в структуру информационной модели. Важным моментом является наличие в электронном виде проектных данных, данных комплексного и тематического мониторинга и данных о процессах негативно влияющих на состояние несущих систем. Данная информация должна быть актуальна и легкодоступна в момент возникновения чрезвычайной ситуации для облегчения принятия проектных решений. Это становится возможным при использовании СА (^-технологий, обеспечивающих взаимосвязанность данных в процессах проектирования, производства и эксплуатации изделия и упрощающих сопровождение объекта строительства на протяжении всего жизненного цикла.

На стадии проектирования в информационной модели формируются базы данных, в которых описываются величины внешних нагрузок и схемы загружения; внутренние усилия и перемещения, полученные в результате упругого расчета; конструктивная схема несущей системы; особые условия проектирования и строительства; формируется конечный проект с указанием" характеристик используемых материалов и конструкций. ,

На стадии возведения в базе данных отражаются схемы возведения здания и способы монтажа конструктивных элементов; величины внешних нагрузок и схемы нагружения; внутренние усилия и перемещения, полученные в результате расчета с учетом процесса возведения; отклонения от проектных величин и несоответствия, возникшие в результате монтажа.

На стадии эксплуатации в информационной модели отражаются данные об изменениях напряженно-деформированного состояния несущей системы в результате возникновения нештатных ситуаций; данные по оценке эксплуатационной пригодности конструкций; накапливаются результаты мониторинга несущей системы; отражаются сведения по усилению конструктивных элементов и изменению их расчетных схем.

фактические характеристики

СТрр I ГТС.1 ЬНЫХУО НСф\ К1ДП>

осознание потребности

\словим

просктировоши к ст|>отггельстаа

Рис.6. Схема информационной модели многоэтажного здания.

На этапе эксплуатации многоэтажных зданий при принятии конструкторских решений возникает необходимость в определении напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов. Для более точного его определения нужно выявить характерные точки по напряжениям и деформациям (усилиям и перемещениям), которые были определяющими на той или иной стадии жизненного цикла объекта. С течением времени железобетонные конструкции изменяют свои жесткостные характеристики, в частности снижаются прочность и модуль упругости бетона. Рядом авторов на основании экспериментальных исследований предложены зависимости модуля упругости бетона и его прочности от времени, используя которые можно определить эксплуатационную пригодность несущих систем зданий.

В диссертационной работе описана методика определения напряженно-деформированного состояния несущей системы многоэтажного здания на стадии эксплуатации, позволяющая прогнозировать поведение несущей системы с учетом фактора времени.

По предложенной методике был произведен расчет несущей системы многоэтажного здания 125 серии, исследовалось напряженно-деформированное состояние системы в возрасте I день, 10 дней, I год, 5, 20, 50 и 100 лет. В результате были получены диаграммы деформирования бетона и соответствующие точки по напряжениям и деформациям (рис.7).

Предложенная в настоящей работе методика позволяет строить диаграммы деформирования, основываясь на численных экспериментах, это в свою очередь подтверждает применимость разработанной информационной модели несущей системы многоэтажного здания.

—»—М) « 1=1 день -»-1=10 дней *~1=1год

лет -«-(=20 лет -^-1=50 пет -ч—(=100 лет

Рис. 7. Трансформация диаграммы деформирования бетона с течением

времени.

Таким образом, задача по определению эксплуатационной пригодности и продлению срока эксплуатации объекта, становится разрешимой после определения действительного напряженно-деформированного и технического состояний многоэтажного здания. Одним из путей решения такого рода задач является формирование и использование информационной модели, основанной на математических моделях, адекватно отражающих действительное поведение несущей системы под действием внешних нагрузок и с учетом фактора времени.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Пространственная работа несущих систем многоэтажных зданий описывается дискретно-континуальной моделью, являющейся основой для построения математических моделей на всех стадиях жизненного цикла многоэтажного здания. В диссертационной работе для каждой стадии жизненного цикла многоэтажного здания, как сложной многокомпонентной системы, определены математические модели позволяющие:

- на стадии проектирования производить расчет конструктивных элементов по классической упругой модели и определять внутренние усилия и перемещения, возникающие в конструктивных элементах;

- на стадии возведения определять конечные внутренние усилия с учетом последовательности монтажа, приводящей к изменению расчетной схемы здания;

- на стадии эксплуатации, когда материалы и конструкции проявляют нелинейные свойства работы, определять эксплуатационную пригодность и прогнозировать поведение несущих систем с учетом фактора времени.

2. Адекватность выбранных математических моделей доказана сравнением результатов численных экспериментов с экспериментальными данными, полученными разными исследователями на физических моделях и натурных объектах. Это дает возможкость проводить большие серии численных экспериментов для принятия эффективных проектных решений.

3. Основной задачей, возникающей в процессе эксплуатации зданий, является определение эксплуатационной пригодности, которая может быть решена с использованием математической модели пространственной работы несущих систем с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига, реализованной на языке программирования FORTRAN в виде запатентованной программы NELSYS.

4. Информационная модель представляет собой совокупность математических моделей и баз данных, описывающих напряженно-деформированное состояние несущих систем на всех стадиях жизненного цикла, и реализована как программный комплекс по определению напряженно-деформированного состояния несущей системы с учетом конкретных условий функционирования объекта на любом промежутке времени.

5. Определение действительного напряженно-деформированного состояния несущих систем многоэтажных зданий является сложной задачей,

при решении которой необходимо учитывать схемы приложения внешних нагрузок и историю нагружения. Результаты численных экспериментов по разработанной информационной модели показали, что:

- в конструктивных элементах несущей системы в зависимости от схемы приложения внешней нагрузки возникает сложный спектр распределения внутренних усилий;

- при реализации каждой модели расчета, разница в значениях нормальных усилий составила до 90%, изгибающих моментов до 85%; перерезывающих усилий - до 70%;

- разброс значений внутренних усилий при сопоставлении спектров, полученных при различных расчетах, составил: для нормальных усилий 5-90%, для изгибающих моментов - 40-90%, для перерезывающих усилий - 10-70%, область значений внутренних усилий существенно расширилась;

- разброс значений внутренних усилий в зданиях со связевым каркасом составил до 145%, что свидетельствует о более сложном напряженно-деформированном состоянии по сравнению с бескаркасными зданиями.

6. Действительная работа конструкций в составе статически неопределимой системы определяется по характерным точкам (усилиям и перемещениям), которые могут быть определены при реализации информационной модели на стадии эксплуатации.

Основные положения диссертации изложены в работах:

1. Белокопыгова Ю.В. Предпосылки создания информационной модели несущей системы многоэтажного здания в течение жизненного цикла // Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2002. -с. 74-75.

2. Белокопыгова Ю.В., Астанин A.A., Веприкова Е. М. Перераспределение внутренних усилий в элементах несущей системы многоэтажного здания 464 серии И Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. — Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003. - с. 19-20.

3. Белокопытова Ю.В. Нелинейная работа столбов и связей сдвига несущих систем многоэтажных зданий // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы Ш Международной научно-технической конференции, 27-29 марта 2003 г., Волгоград. В 4-х ч. ВолгГАСА. Волгоград, 2003. Ч.И. - с. 77-79.

4. Белокопытова Ю.В. Математическая модель пространственной работы несущих ,систем многоэтажных зданий на протяжении жизненного цикла // Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. -Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003. (Естественные и инженерные науки -развитию регионов) - с. 270-273.

5. Люблинский В.А., Белокопытова Ю.В. Информационная поддержка жизненного цикла несущей системы многоэтажного здания // Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003. - с. 9-11.

i I

6. Люблинский B.A., Белокопытова Ю.В. Влияние внешних нагрузок на пространственную работу несущих систем многоэтажных зданий // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы Ш Международной научно-технической конференции, 27-29 марта 2003 г., Волгоград. В 4-х ч. ВолгГАСА. Волгоград, 2003. Ч.И. - с. 74-77.

7. Коваленко Г.В., Огородников Д.А., Логиновская Ю.В. Учет нелинейных свойств материалов при расчете железобетонных конструкций // Труды Братского государственного технического университета.-Братск: БрГТУ, 2000. -с. 226-227.

8. Люблинский В.А.. Белокопытова Ю.В., Кравчук М.А. Расчет несущих систем многоэтажных зданий с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига (NELSYS v.1.0)// Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2003610760. - М.: Роспатент, 2003.

9. Белокопытова Ю.В., Люблинский В.А. Исследование пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий / Братск, гос. техн. ун-т. -Братск, 2003. - 49 е.: ил. - Библигр. 16 назв. - Рус. - Дсп. В ВИНИТИ 29.07.2003, №1478-В2003.

(

~Ts5C>7 : *1 5 О 0 7 '

Подписано в печать 26.09.2003 г. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная Уч.-изд.л. 1,2. Усл.печл. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ Ю43

Отпечатано в издательстве БрГТУ 665709, Братск, ул. Макаренко, 40

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Белокопытова, Юлия Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ НЕСУЩИХ СИСТЕМ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Расчет несущих систем многоэтажных зданий

1.1.1. Математические модели работы несущих систем

1.1.2. Программные комплексы по расчету многоэтажных зданий

1.2. Экспериментальные исследования пространственной работы многоэтажных зданий

1.2.1. Исследование пространственной работы многоэтажных зданий

1.2.2. Влияние процесса возведения на пространственную работу несущих систем многоэтажных зданий

1.2.3. Учет физической нелинейности при расчете несущих систем многоэтажных зданий

1.3 .Проектирование информационных систем в строительстве

Выводы по главе

2. МОДЕЛЬ РАСЧЕТА НЕСУЩИХ СИСТЕМ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ В УПРУГОЙ ПОСТАНОВКЕ

2.1. Математическая модель пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий

2.2. Алгоритм определения напряженно-деформированного состояния несущей системы многоэтажного здания на основе дискретно-континуальной модели

2.3. Подготовка исходных данных для проведения численных экспериментов по исследованию пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий (линейная постановка)

2.3.1. Бескаркасные здания

2.3.2. Связевой каркас

2.3.3. Учет схем приложения внешних нагрузок при моделировании работы несущих систем

2.4. Анализ результатов и оценка действия внешней нагрузки на несущие системы исследуемых зданий 72 2.4.1. Действие вертикальной нагрузки на несущую систему многоэтажного здания

2.4.2. Влияние направления действия горизонтальной нагрузки на изменение усилий в элементах несущей системы здания

Выводы по главе

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАБОТЫ НЕСУЩИХ СИСТЕМ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ

3.1. Влияние процесса возведения на напряженно-деформированное состояние несущих систем многоэтажных зданий

3.2. Математическое моделирование пространственной работы несущей системы здания в процессе возведения

3.2.1. Математическая модель работы односвязной диафрагмы жесткости в процессе возведения

3.2.2. Математическая модель пространственной работы несущей системы здания в процессе возведения

3.3. Алгоритм определения напряженно-деформированного состояния несущей системы в процессе возведения

3.4. Численный эксперимент по определению влияния процесса возведения на работу несущей системы многоэтажных зданий

3.4.1. Учет схем приложения внешних нагрузок в процессе возведения

3.4.2. Действие внешних нагрузок на формирование напряженно-деформированного состояния несущих систем в процессе возведения

Выводы по главе

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАБОТЫ НЕСУЩИХ СИСТЕМ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ СТОЛБОВ И СВЯЗЕЙ СДВИГА

4.1. Учет физической нелинейности при расчете несущих систем

4.1.1. Диаграммы деформирования столбов

4.1.2. Диаграммы деформирования связей сдвига

4.2. Моделирование расчета несущих систем с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига

4.2.1. Математическая модель пространственной работы несущих систем с учетом нелинейных свойств столбов и связей сдвига

4.2.2. Алгоритм программы NELSYS и сходимость итерационного процесса

4.2.3. Учет схем приложения внешних нагрузок при моделировании работы несущих систем

4.3. Анализ нелинейной работы пространственной несущей системы многоэтажного здания 143 4.3.1 Перераспределение усилий в несущей системе многоэтажного здания при учете нелинейной работы столбов и связей сдвига

4.3.2. Влияние внешней нагрузки на нелинейную работу элементов несущей системы

4.3.3. Влияние истории нагружения на перераспределение внутренних усилий в конструктивных элементах несущей системы

Выводы по главе 4 158 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ НА ЛЮБОЙ

СТАДИИ ЕГО ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

5.1. Информационная поддержка жизненного цикла многоэтажного здания

5.1.1. Понятие интеллектуального здания

5.1.2. Жизненный цикл объекта строительства

5.2. Моделирование пространственной работы несущей системы в рамках концепции жизненного цикла

5.2.1. Информационная модель несущей системы многоэтажного здания

5.2.2. Использование CALS-технологий для информационной поддержки объектов строительства

5.3. Определение напряженно-деформированного состояния несущих систем многоэтажных зданий на стадии эксплуатации

5.3.1. Определение технического состояния многоэтажных зданий на стадии эксплуатации

5.3.2. Определение напряженно-деформированного состояния несущих систем на стадии эксплуатации

Выводы по главе

Введение 2003 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Белокопытова, Юлия Викторовна

Прогресс в строительстве и во многих других отраслях народного хозяйства в значительной мере определяется достигнутыми к настоящему времени результатами в области математического моделирования тех или иных процессов и физических явлений, в частности, процессов деформирования и разрушения конструкций многоэтажных зданий. В области строительства принятие многих проектных решений для какого-либо сооружения, как правило, регламентируется строительными нормами и правилами, которые зачастую дают лишь рекомендации по учету особенностей, отражающих действительное напряженно-деформированное состояние. Кроме того, данные регламентирующие документы не всегда используют последние достижения в области математического моделирования процессов деформирования и разрушения. В частности, разделы строительных норм, относящиеся к методам прочностного анализа элементов строительных конструкций, содержат более простые методы по сравнению с современными возможностями математического описания и численного моделирования процессов деформирования сложных систем многоэтажных зданий. В этом плане существует определенный разрыв между существующими нормами, регламентирующими деятельность проектировщиков и строительную практику, и возможностями уточненных расчетов элементов конструкций и сооружений основанных на современных методах, использующих более точную постановку практических задач и их реализацию на ЭВМ.

С развитием крупных городов в строительстве выявилась тенденция к росту этажности возводимых объектов, обусловленная увеличением населения с одной стороны и ограниченностью городского пространства с другой, рост этажности, в свою очередь, усложняет архитектурные и конструктивные формы зданий. В последнее время часто возникают вопросы, связанные с реконструкцией или утилизацией жилых и общественных зданий старой застройки. Это приводит к необходимости более точной оценки напряженно-деформированного состояния несущих систем. Так как с одной стороны необходимо обеспечить полную безопасность людей находящихся в здании, а с другой обеспечить минимальные затраты на его возведение, эксплуатацию и утилизацию или реконструкцию. Современные методы расчёта не всегда позволяют полностью обеспечить данные требования. В связи с этим развиваются методы расчёта максимально приближенные к реальк*^ условиям. Большое значение приобретает выбор математических моделей, адекватно описывающих пространственную работу несущих систем многоэтажных зданий.

В настоящее время значительно снизились государственные инвестиции в массовое строительство и широко привлекаются средства из альтернативных источников (частные инвесторы, юридические лица и т.п.). Заказчик, инвестирующий проекты, определяет новые требования к капитальности, функциональности, эксплуатационной пригодности и долговечности зданий. В связи с этим резко изменились требования и к строительному производству, что в свою очередь, обусловило необходимость информационной поддержки объектов строительства на протяжении жизненного цикла.

Информация об объекте и напряженно-деформированное состояние несущей системы на каждой из стадий жизненного цикла претерпевает значительные изменения, причины которых могут быть различны. Эти изменения часто начинаются уже на стадии проектирования, когда при расчете по классической модели определяются внутренние усилия, возникающие в конструктивных элементах. Стадией, формирующей напряженно-деформированное состояние, является стадия возведения. На данном этапе внутренние усилия изменяютсяч в зависимости от технологических особенностей строительного производства, изменяется конструктивная и расчетная схемы здания, к зданию поэтапно прикладываются постоянные нагрузки. На стадии эксплуатации, самой продолжительной для многоэтажных зданий, к несущей системе прикладываются временные нагрузки, изменяются свойства материала несущих конструкций. Эти изменения зависят от многих факторов, при этом материалы и конструктивные элементы проявляют нелинейный характер работы.

В процессе эксплуатации жилых и общественных зданий происходит старение конструкционных материалов, зависящее не только от времени, но и от различного рода аварийных и нештатных ситуаций, техногенных воздействий. В связи с этим часто возникают вопросы, связанные с реконструкцией, демонтажем, утилизацией и капитальным ремонтом многоэтажных зданий. Для оценки безопасности здания необходимо знать историю его нагружения, схемы приложения внешних нагрузок, историю формирования конечных внутренних усилий в конструктивных элементах, иметь возможность определить его напряженно-деформированное состояние в любой момент времени. Поэтому необходимо обобщить в единую информационную модель соответствующие математические модели, создать единый программный комплекс, обеспечивающий поддержку несущих систем многоэтажных зданий. Вопрос о том, какие усилия фактически действуют в несущих конструкциях многоэтажных зданий, остается открытым. Поэтому, зная действительное напряженно-деформированное состояние элементов несущих систем, можно найти обоснованное и оптимальное решение поставленных задач. Это становится возможным при проведении на базе программного комплекса ряда численных экспериментов, моделирующих те или иные ситуации.

Таким образом, информационная поддержка жизненного цикла несущей системы производится посредством использования информационной модели конкретного здания или сооружения, отражая его свойства, состояние, взаимосвязь с внешней средой. В настоящее время, во многих отраслях промышленности, при создании информационных систем используют CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life-cycle Support), которые позволяют в в • период проектирования и строительства формировать информационную модель объекта, передаваемую вместе с готовым изделием заказчику.

Поэтому обобщение в единую информационную модель математических моделей, методов, и программного обеспечения для определения напряженно-деформированного состояния элементов несущей системы многоэтажного здания, адекватно описывающих поведение несущих конструкций на любой стадии жизненного цикла объекта строительства является актуальной задачей.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

Научная новизна работы заключается в том, что:

- обобщены в единую информационную модель математические модели пространственной работы несущих систем многоэтажных зданий на всех стадиях жизненного цикла;

- разработана математическая модель, описывающая пространственную работу несущей системы с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига, которая реализована в виде программы NELSYS;

На защиту выносятся:

4. Схема информационной модели несущей системы многоэтажного здания на протяжении жизненного цикла.

5. Результаты численных экспериментов по определению напряженно-деформированного состояния несущей системы в период эксплуатации, полученные при использовании информационной модели здания.

Практическая значимость работы:

- разработанная методика проведения численных экспериментов позволяет определять напряженно-деформированное состояние конструктивных элементов несущих систем на любой стадии жизненного цикла многоэтажных зданий;

- созданная программа NEl^SYS позволяет определять напряженно-деформированное состояние несущих систем на стадии эксплуатации с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига в составе статически неопределимой несущей системы.

Внедрение результатов:

Апробация работы:

- кафедре «Строительные конструкции» ГОУВПО «БрГТУ», г. Братск

2000-2003гг.);

- ежегодных научно-технических конференциях ГОУВПО «БрГТУ»

2000-2003гг.);

- III Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций», г. Волгоград

2003г.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах. Зарегистрирована 1 программа для ЭВМ в РОСПАТЕНТ (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003610760, Москва, 2003г.).

Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 191 наименований ц содержит 192 страницы, в том числе 143 страницы машинописного текста, 56 рисунков, 8 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Математическое моделирование пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

2. Адекватность выбранных математических моделей доказана сравнением результатов численных экспериментов с экспериментальными данными, полученными разными исследователями на физических моделях и натурных объектах. Это дает возможность проводить большие серии численных экспериментов для принятия эффективных проектных решений.

4. Информационная модель представляет собой совокупность математических моделей и баз данных, описывающих напряженнодеформированное состояние несущих систем на всех стадиях жизненного цикла, и реализована как программный комплекс по определению напряженно-деформированного состояния несущей системы с учетом конкретных условий функционирования объекта на любом промежутке времени.

5. Определение действительного напряженно-деформированного состояния несущих систем многоэтажных зданий является сложной задачей, при решении которой необходимо учитывать схемы приложения внешних нагрузок и историю нагружения. Результаты численных экспериментов по разработанной информационной модели показали, что:

- при реализации каждой модели расчета, разница в значениях нормальных усилий составила до 90%, изгибающих моментов до 85%; перерезывающих усилий — до 70%;

Библиография Белокопытова, Юлия Викторовна, диссертация по теме Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

1. Александров А.В., Карпенко Н.И., Шапошников Н.Н. О развитии новых направлений в теории расчета и проектирования строительных конструкций зданий и сооружений// Промышленное и гражданское строительство. 1994. - №4 - с.27-30 - ил.: - библ.

2. Александров А.В., Карпенко Н.И., Травуш В.И., Долотказин Д.Б., Жуков К.А. Особенности напряженно-деформированного состояния оболочечно-стержневого каркаса современного высотного здания / Известия вузов. Строительство, 1998. -№3-с.132-136.

3. Алликас Л.А. О расчете диафрагм зданий на вертикальные нагрузки. Труды Таллинского политехнического института, №504. Таллин:, 1981. — с.3-6.

4. Анохин П.К. Избранные труды. М.: Наука, 1978.

5. Аншин Л.З. Исследование работы вертикальных диафрагм жесткости с учетом жесткости перемычек. // Работа конструкций жилых зданий из крупноразмерных элементов. М.: Стройиздат, 1971. с. 102-107.

6. Байков В.Н.,Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учеб. для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1991. - 767с., ил.

7. Байков В.Н., Мадатян С.А., Дудоладов Л.С., Митасов В.М.// Об уточнении аналитических зависимостей диаграмм растяжения арматурных сталей оа-8а// Изв. вузов. Сер. Стр-во и архитектура. — 1983. №9. - с. 1-5.

8. Байков В.Н. Расчет изгибаемых элементов с учетом экспериментальных зависимостей между напряжениями и деформациями для бетона и высокопрочной арматуры// Изв. вузов. Сер. Стр-во и архитектура. 1981. -№5. — с.26-32.

9. Байков В.Н., Горбатов С.В., Димитров З.А. Построение зависимости между напряжениями и деформациями сжатого бетона по системе нормируемых показателей// Изв. вузов. Сер. Стр-во и архитектура. 1977. - №6. - с. 15-18.

10. Ю.Барков Ю.В. Исследование конструктивных систем полносборных зданий на крупномасштабных моделях. / Экспериментальные исследования инженерных сооружений. М.: Наука, 1973. — с.118-120.

11. Бате К., Вилсон Э. Численные методы анализа и метод конечных элементов. Пер. с англ. М. :Стройиздат, 1982. - 448с.

12. Безгодов И.М. О длительной прочности бетона // Бетон и железобетон. №4, 1996.-с. 23-25.

13. Биргер Н.А. Общие алгоритмы решения задач теорий упругости, пластичности и ползучести. Успехи механики деформируемых сред. - М.: Наука, 1975.

14. Н.Болотин В.В. Применение методов теории вероятности и теории надежности в расчетах сооружений. М.:Стройиздат, 1971.

15. Бондаренко В.М., Боровских А.В., Фахратов М.А. Некоторые закономерности силового сопротивления бетона. //Бетон и железобетон. -2001. №5 - с.22-24.

16. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. — Харьков: Изд-во Харьковского университета, 1968. 323с.

17. Бритвин Е.И. Программный комплекс для расчета конструкций// Промышленное и гражданское строительство, 1995, №5. с.35-37.

18. Ваганян Г.А. Машинная графиков управлении. Ереван: Айастан, 1985.

19. Вайнберг Д.В., Городецкий А.С., Киричевский В.В., Сахаров А.С. Метод конечного элемента в механике деформируемых тел // Прикл. мех. 1972.1. Т.8, №8. с.3-28.7 /

20. ВальЕ.Г. Испытание 16-этажного здания монолитного бескаркасного жилого дома горизонтальной нагрузкой.// Бетон и железобетон, 1974, №1. — с.33-36.

21. Васильев П.И. Вопросы развития теории железобетона// Бетон и железобетон. 1980. - №4. - с. 10-14.

22. Введение в нелинейную строительную механику: Учебное пособие / O.JL Рудых, Г.П. Соколов, B.JI. Пахомов; Под ред. O.JI. Рудых. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1998. — 103 е.,ил.

23. Веретенников В.И., Бармотин А.А. О влиянии размеров и формы сечения на диаграмму деформирования бетона при внецентренном сжатии //Бетон и железобетон. 2000. - №5 - с.27-30.

24. Версан В. Управление качеством на новом витке //Стандарты и качество 2000. №7 - стр. 44-49.

25. Власов В.З. Тонкостенные пространственные системы. М.: Госстройиздат, 1958.-456с.

26. Волков А.А. Компьютерное моделирование развития и результатов кризисных ситуаций в САПР объектов строительства. Дис. канд. техн. наук М., 1999.- 184 е., ил.

27. Волков А.А. Информационное обеспечение в рамках концепции интеллектуального жилища.// Жилищное строительство.- 2001.- №8.- с.4-5.

28. Волков А.А. Активная безопасность строительных объектов в условиях чрезвычайной ситуации // Промышленное и гражданское строительство. -2000.-№6.-с. 34-35.

29. Волков А.А. Проектирование систем активной безопасности объектов строительства в составе САПР И Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. — № 3. - с. 32.

30. Волков А.А. Элементы активней безопасности строительных объектов в условиях чрезвычайных ситуаций // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 1999. - № 7-8. - с. 10-11.

31. Волков А.А. Элементы системного анализа процессов проектирования строительных объектов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2001. — № 7. - с. 32-33.

32. Володин Н.М., Кащеев В.Г. Определение податливости на сдвиг соединений между сборными элементами диафрагм каркасно-панельных зданий.// Исследование конструкций крупнопанельных зданий. М.:Стройиздат, 1981 .-с.72-81.

33. Вольфсон Б.П. Вопросы развития методов расчета зданий как пространственных систем. // Исследование зданий как пространственных систем. Труды ЦНИИСК №49, 1975. с.5-38.

34. Вольфсон Б.П., Шевченко И.К., Вениаминов Д.М. Испытание модели 30-этажного каркасного здания, строящегося на проспекте им. Калинина в Москве.// Строительная механика и расчет сооружений, 1967.- №5. с.24-26.

35. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. М.: Мир. -1984. - 428с.

36. Гвоздев А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. Вып.1. Сущность метода и его обоснование. — М.: Стройиздат, 1949. 280 с.

37. Гусаков А.А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993. 428с.

38. Гусаков А.А., Ильин Н.И., Демидов Н.Н. и др. Экспертные системы в проектировании и управлении строительством. М.: Стройиздат, 1995. 329с.

39. Гуща Ю.П. Влияние диаграммы растяжения и механических характеристик высокопрочных арматурных сталей на несущую способность изгибаемых железобетонных элементов/ЛГеория железобетона—М:Стройиздат, 1972-с.59-64.

40. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики/ под общ. ред. Б.П. Демидовича. Изд. 2-е, испр., М.: Физматгиз, 1963. 660с., ил.

41. Джанелидзе Г.Ю., Пановко Я.Г. Статика упругих тонкостенных стержней. М.: ГТТИ, 1948.-208с.

42. Дроздов П.Ф. Конструирование и расчет несущих систем многоэтажных зданий и их элементов. Учебное пособие для вузов. изд.2-е, перераб. и доп. -М.: Стройиздат, 1977.-223с.

43. Дроздов П.Ф. Распределение горизонтальной нагрузки между вертикальными несущими конструкциями многоэтажного здания. // Сейсмостойкость крупнопанельных и каменных зданий. М.: Стройиздат, 1967. с.67-77.

44. Дроздов П.Ф. Расчет многоэтажных крупнопанельных зданий, опирающихся на колонны или рамы и податливое основание.//Бетон и железобетон. 1967. №4 -с .41-44.

45. Дроздов П.Ф. Расчет несущих систем многоэтажных зданий. Проблемы и методы. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1979.- №3. с.3-12.

46. Дроздов П.Ф., Додонов М.И. Некоторые особенности расчета 36-этажного здания нового типа./ Строительная механика и расчет сооружений, 1974.-№5.

47. Дроздов П.Ф. Дзюба В.А., Панъшин JT.JI. Прочность диафрагм каркасных многоэтажных зданий // Бетон и железобетон. 1985. - №2 - с.23-24.

48. Дроздов П.Ф., Себекин И.М. Проектирование крупнопанельных зданий. М.: Стройиздат, 1967. — 416 с.53 .Дроздов П.Ф., Яров В.А. Работа перекрытий в зданиях типа «труба с ядром» //Жилищное строительство, 1977. №12 - с.9-12.

49. Дыховичный Ю.А. Применение метода подъема перекрытий и этажей в московском строительстве.// Бетон и железобетон. 1977. - №5 - с. 11-13.

50. Егупов В.К., Командрина Т.А., Голобородько В.И. Пространственные расчеты зданий. Киев, «Буд1вельник», 1976. — 246с.

51. Жидонис И.Ю. Математическое описание диаграмм «напряжения-деформации» материалов типа бетона// Прочность и надежность средств автоматизации: Материалы конференции. — Вильнюс, 1980. с.31-35.

52. Жидонис И.Ю., Ругенюс А.К., Мелис А.А. Аппроксимация опытных диаграмм сжатия бетона и растяжения арматурных сталей // Всесоюз. науч. конф. «Прочность и надежность средств автоматизации»: Тез. докл. — -Вильнюс, 1980.-c.7-13.

53. Иванец В.К. Информационная технология проектирования организационно-технологических процессов в строительстве, дисс. д.т.н. М.: МГСУ, 2000.

54. Ильин Н.И. Информационная технология подготовки и управлениястроительством производственных комплексов в составе межотраслевых программ, дисс. на соискание к.т.н. М.: МГСУ, 1989.

55. Инструкция по проектированию конструкций панельных жилых зданий: ВСН 32-77 Госгражданстрой. М.: Стройиздат, 1978. с.177.

56. Иосилевский Л.И. Практические методы управления надежностью железобетонных мостов. М.: Науч.-изд. центр «Инженер», 1999. - 295с.

57. Иосилевский Л.И. Проблемы надежности железобетонных мостовых конструкций//Бетон и железобетон. — 1999. №1 — с.23-26.

58. Карпенко Н.И., Мухамедиев Т.А., Сапожников М.И. К построению методики расчета стержневых элементов на основе диаграмм деформирования материалов // Совершенствование методов расчета статически неопределимых железобетонных конструкций.-М.:НИИЖБ, 1987.

59. Карпенко Н.И. и др. Исходные и трансформированные диаграммы деформирования бетона и арматуры// Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций: Тр. НИИЖБа. М., 1986.-c.7-25.

60. Катин Н.И., Стульчиков А.Н. Работа закладных деталей при сдвиге и совместном действии сдвигающих и изгибающих моментов / Стыки сборных железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1970. с. 118-160.

61. Ким А.Н. Автоматизированное проектирование территориальных схем развития технологической базы строительства дисс. к.т.н. М.: МГСУ, 2000.

62. Клепиков С.Н. Распределение усилий в стыках стен крупнопанельных зданий при действии вертикальных нагрузок и усадочных деформаций. //Строительные конструкции. Вып.111, Киев: Буд1вельник,1965. — с.63-67.

63. Кодекс-образец ЕКБ-ФИП для норм по железобетонным конструкциям// М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1984. 284с.

64. Кодыш Э.Н. Мамин А.Н., Власов В.Ю. Совершенствование расчетов многоэтажных зданий методом сосредоточенных деформаций // Промышленное и гражданское строительство, 2001. №2. - с.34-37.

65. Козак Ю. Конструкции высотных зданий / Пер. с чешек. Г.А. Казиной; Под ред. Дыховичного Ю.А. М.: Стройиздат, 1986. - 308с.

66. Косицин Б.А. Статический расчет крупнопанельных и каркасных зданий. -М.: Стройиздат, 1971.-213с.

67. Костина Г. Два взгляда на проблему внедрения принципов стандартов ИСО серии 9000 в организациях строительной отрасли. //Стандарты и качество, 2000. №7. - стр. 63-65

68. Кудрявцев В.А., Демидович Б.П. Краткий курс высшей математики: Учебное пособие для вузов.-7-е изд., испр.-М.:Наука.Гл.ред.физ.-мат. лит., 1989. — 656с.

69. Лапидус В.А. Конфликт TQM с постсоветским менеджментом на типичном российском предприятии. «Болезни» российского менеджмента // Методы менеджмента качества. М.: Стандарты и качество, 2000. №2. - с. 3-9.

70. Лапидус В.А. Может ли концепция всеобщего качества стать национальной волевой идеей России? // Методы менеджмента качества. М.: Стандарты и качество, 2000. -№1. с. 8-17.

71. Лишак В.И. Расчет бескаркасных зданий с применением ЭВМ. М.: Стройиздат, 1977. — 176с.

72. Лемыш Л.Л. Перераспределение и регулирование усилий в рамных каркасах многоэтажных зданий // Бетон и железобетон, 1991. №5. - с.5-7.

73. Лемыш Л.Л. Расчет железобетонных конструкций с использованием полных диаграмм бетона и арматуры // Бетон и железобетон, 1991. №7. - с.21-23.

74. Люблинский В.А. Совместная работа ядер жесткости и каркасно-панельной обстройки в несущих системах многоэтажных зданий. Дис. канд. техн. наук: М.: 1982.-203 с.

75. Люблинский В.А. Исследование несущих систем многоэтажных зданий в процессе возведения/ Сб. науч. трудов «Прочность, надежность и долговечность строительных конструкций». Магнитогорск, 1994. - с.59-62.

76. Люблинский В.А. Учет изменения расчетной схемы и величины вертикальной нагрузки в процессе возведения здания. — М.: МИСИ, 1982.

77. Люблинский В.А., Белокопытова Ю.В., Кравчук М.А. Расчет несущих систем многоэтажных зданий с учетом нелинейной работы столбов и связей сдвига (NELSYS v. 1.0)// Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2003610760. М.: Роспатент, 2003.

78. Люблинский В.А., Иващенко Б.В. Расчет несущих систем зданий с учетом возведения (EXACT-LOOK v.1.0)// Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2002611200. — М.: Роспатент, 2002.

79. Люблинский В.А., Кравчук М.А. Расчет несущих систем зданий с учетом нелинейной работы связей сдвига («Blesk-original») // Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2002611463. — М.: Роспатент, 2002.

80. Люблинский В.А., Пресняков Н.И. Расчет несущих систем многоэтажных зданий (RAD v.1.0)// Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2000611131.-М.: Роспатент, 2000.

81. Люблинский В.А., Чевская Е.А. Работа несущих систем многоэтажных зданий с учетом возведения. Труды Братского государственного технического университета. — Братск: БрГТУ, 2000. с. 216-218.

82. Люблинский В.А., Чевская Е.А. Расчет несущих систем многоэтажных зданий в процессе возведения (StellS v.1.0)// Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2000610444. — М.: Роспатент, 2000.

83. Мадатян С.А. Учет эффектов преднапряжения арматуры при расчете прочности изгибаемых элементов// Бетон и железобетон.—1978.-№6.-с.28-30.

84. Мадатян С.А. Технология натяжения арматуры и несущая способность железобетонных конструкций. — М.: Стройиздат, 1980. — 196с.

85. Мадатян С.А. Повышение механических свойств высокопрочной арматурной стали при предварительном напряжении// Бетон и железобетон. 1976. - №5. - с.22-24.

86. ЮО.Матков Н.Г., Иванов В.В. Стыки вертикальных диафрагм жесткости. // Сборник трудов НИИЖБ. Вып. 10. Конструкции и узлы многоэтажных зданий из железобетона. М., 1974.у-с. 156-170.

87. Мешкова С. Качество строительства: проблемы не местного масштаба.// Стандарты и качество, 2000. № 2. - стр. 68-71.

88. Мелихова О.Ф. Автоматизация проектирования информационных технологий нормативного обеспечения строительства дисс. к.т.н. М.: МГСУ, 1999.-201с.

89. ЮЗ.Митасов В.М., Адищев В.В., Федоров Д.А., Развитие теории сопротивления железобетона// Промышленность строительных материалов. Сер.З. Промышленность сборного железобетона. Вып.4./ под. общ. ред. В.М. Митасова. М.: ВНИИЭСМ, 1990.

90. Немчинов Ю.И. Расчет пространственных конструкций методом конечных элементов. Киев, «Буд1вельник», 1980. — 231с.

91. Немчинов Ю.И., Фролов А.В. Расчет зданий и сооружений методом пространственных конечных элементов. // Строительная механика и расчет сооружений, 1981.-№5. —с.41-43.

92. Новое в проектировании бетонных и железобетонных конструкций/А.А. Гвоздев, С.А. Дмитриев, Ю.П. Гуща и др./Под ред. А.А. Гвоздева. — М.: Стройиздат, 1978.-204с.

93. Норри Д., Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ.- М.: Мир, 1981.-304с.

94. Паньшин JI.JI. Расчет многоэтажных зданий как пространственной системы с учетом нелинейной деформации связей.// Работа конструкций жилых зданий из крупноразмерных элементов. М.: Стройиздат, 1971. с.81-89.

95. Паньшин Л.Л., Симонов В.Л. Применение нелинейного метода расчета в проектировании общественных |саркасно-панельных зданий // Строительная механика и расчет сооружений, 1989. №6. — с.51-54.

96. Петер Ян Паль, Теличенко В.И., Малыха Г.Г. Современное развитие строительной информатики. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2000. № 11.

97. Питлюк Д.А. Испытание строительных конструкций на моделях. Л.: Стройиздат, 1971. 160с.

98. Питлюк Д.А., Подольский Д.М., Яковенко Г.М. Исследование пространственной жесткости высотного здания. // Строительство и архитектура Ленинграда, 1967. №12. — с.20-21.

99. Пихтерев Д.В. Макетный метод формирования телекоммуникационных технологий проектирования объектов строительства. Автореферат дисс. канд. техн. наук М.: МГСУ, 2000. — 16 с.

100. Пищаленко Ю.А. Технология возведения зданий и сооружений. — Киев: В ища школа, 1982. 192'с.

101. Подольский Д.М. Пространственный расчет зданий повышенной этажности. М.: Стройиздат, 1971. — 104с.

102. Поляков С.В. К определению усилий в несущих элементах зданий при действии горизонтальных нагрузок. //Строительная механика и расчет сооружений, 1969. №12. - с.12-14.

103. Поляков С.В., Шорохов Г.Г. Испытание на сдвиг железобетонных замоноличенных стыков крупнопанельных зданий. //Сейсмостойкость крупнопанельных и каменных зданий. М.: Стройиздат, 1967. — с. 109-118.

104. Поляков С.В. К расчету многоэтажных симметричных диафрагм на кососимметричные нагрузки. //Строительная механика и расчет сооружений, 1965. №6. — с.4-7.

105. Пособие по расчету крупнопанельных зданий. Вып.1. Характеристики жесткости стен, элементов и соединений крупнопанельных зданий. М.:

106. Стройиздат, 1974. 40с. (Центр, науч.-исслед. ин-т строит. Конструкций им. В.А. Кучеренко Госстроя СССР, Моск. науч.-исслед. и проектный ин-т типового и эксперимент, проектирования Глав АПУ Мосгорисполкома).

107. Преждо JI.H. Основы формирования многофункциональной информационной технологии в строительстве дисс. д.т.н. Харьков: 1995.

108. Пресняков Н.И. Сопротивление ядер жесткости высотных зданий сжатию, изгибу и кручению. Дисс. канд. техн. наук: М.: 1979. — 203 с.

109. Пресняков Н.И. Виртуальные объекты строительства. — Сборник научных и педагогических трудов кафедры САПР М.: МГСУ, 2000. с. 38-44.

110. Пресняков Н.И. Применение CALS-технологий к информационным моделям в строительстве//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. - № 5. - с. 3-5.

111. Пресняков Н.И. Моделирование объектов строительства в информационных технологиях.// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. - № 3. - с. 3-5.

112. Пресняков Н.И., Романов А.Н. Особенности проектирования программного и информационного обеспечений виртуальных объектов строительства.// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2001.-№9.-с.32-33.

113. Пресняков Н.И., Сенин Н.И. Кручение ядер жесткости высотных зданий. //Строительная механика и расчет сооружений. — 1979. — №5, с.72-74.

114. Применение наборов данных вычислительного комплекса «Лира» в подсистемах САПР: Методические указания. Киев: 1986. - 26с.

115. Проектирование и расчет многоэтажных гражданских зданий и их элементов: Учебное пособие/ П.Ф. Дроздов, М.И. Додонов, JI.JI. Паньшин и др. М.: Стройиздат, 1986. - 351с., ил.

116. Прочность и жесткость стыковых соединений панельных конструкций. Опыт СССР и ЧССР / Горачек Е., Лишак В.И., Пуме Д. и др. М.: Стройиздат, 1980.-192с.

117. Расчет железобетонных конструкций по прочности, деформациям, образованию и раскрытию трещин, (пособие для проектировщиков)/под. общ. ред. Б.Ф. Васильева. — М.: Издательство литературы по строительству, 1965.-415с.

118. Рекомендации по созданию систем качества в строительно-монтажных организациях (на базе стандартов ИСО 9000)/ Центр по международным системам качества. М.:ГУП ЦПП, 2000. - 68 с.

119. Рекомендации по расчету пространственных конструкций крупнопанельных зданий на ЭВМ методом конечного элемента. Киев: КиевЗНИИЭП, 1973.-72с.

120. Решетов Д.Н. и др. Надежность машин: Учебное пособие для машиностр. спец. вузов/ Д.Н. Решетов, А.С. Иванов, В.З. Фадеев; Под ред. Д.Н. Решетова. — М.: Высш. шк., 1988^ 238с., ил.

121. Ржаницын А.Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материала. — М.: Госстройиздат, 1954. — 288 с.

122. Ржаницын А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1948. 192с.

123. Розенберг М.Я. О влиянии конструктивных особенностей железобетонных диафрагм жесткости многоэтажных каркасных зданий на их несущую способность // Строительная механика и расчет сооружений, 1992.-№1.-с.24-30.

124. Розин JI.A. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. М.: Стройиздат, 1977. 128с.

125. Саакян А.О., Саакян P.O. Проектирование и исследование зданий, возводимых методом подъема.// Бетон и железобетон. — 1977. №5 - с.8-10.

126. Саакян А.О., Саакян P.O., Шахназарян С.Х. Возведение зданий и сооружений методом подъема. М.: Стройиздат, 1982. - 551с.

127. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов.-М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. 432с.

128. CALS. Поддержка жизненного цикла продукции: Руководство по применению. Минэкономики России, НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика» М.: 1999.

129. Сенин Н.И. Салпагаров Д.М. Результаты исследований самонапряженных монолитных перекрытий //Жилищное строительство, 1995. №5 - с. 16-18.

130. Сенин Н.И. Рациональное армирование железобетонных ядер жесткости многоэтажных зданий. Автореф. дисс. на соискание ученой степени к.т.н. М., 1979. 19с.

131. Системотехника строительства. Энциклопедический словарь под редакцией А.А. Гусакова М.: Фонд "Новое тысячелетие", 1999. — 432с.

132. Системы автоматизированного проектирования: Иллюстрированный словарь / Под ред. И.П. Норенкова. М.: Высшая школа, 1986.

133. Складнев Н.Н. О методических принципах вероятностного расчета строительных конструкций//Строительная механика и расчет сооружений. -1986. №3 - с. 12-16.

134. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 36 с.

135. СНиП 2.03.01 84* Бетонные и железобетонные конструкции./Госстрой СССР - М.: ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, 1984. - 154с.

136. Современные методы обследования зданий/ Н.Г. Смоленская, А.Г. Ройтман, В.Д. Кириллов и др. 2-е изд., испр. и доп. - М.:Стройиздат, 1979. - 148 е., ил. - (Б-ка работника жил.-коммун. хоз-ва).

137. Соколов М.Е., Сендеров Б.В. Исследование деформативности внутренних стен и стыков девятиэтажного крупнопанельного дома в процессе монтажа./ Работа конструкций зданий из крупноразмерных элементов. М.: Госстрой издат, 1965.- с.163-173.

138. Солунский А.И. Организационно-экономические проблемы перестройки управления строительством. М.: Стройиздат, 1993.

139. Спицнадель В.Н. Системы качества (в соответствии с международными стандартами ИСО семейства 9000): Учеб. пос. СПб.: - Издательский дом «Бизнесс-пресса», 2000. - 336 с.

140. Стремберг JI.M. Информационные технологии анализа жизненного цикла и оценки экологической безопасности строительных объектов. Дисс. канд. техн. наук, М.: 2000. 176 е., ил.

141. Ступников С.А. Напряженно-деформированное состояние стержневых конструкций с учетом их наращивания и ползучести материала// Строительная механика и расчет сооружений, 1989. №5. — с.35-37.

142. Таль К.Э., Корсунцев Н.Г. О надежности расчета несущей способности изгибаемых железобетонных элементов// Бетон и железобетон.—1967.-№4-с.38-41.

143. Теория надежности в строительном проектировании: Монография/ В.Д. Райзер М.: изд-во АСВ, 1998. -^304 е., ил.

144. Турчак Л.И. Основы численных методов: Учеб. пособие. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 320 с.

145. Узун И.А. Учет реальных диаграмм деформирования материалов в расчетах железобетонных конструкций // Бетон ижелезобетон.-1997.-№2-с.25—27.

146. Уманский А.А. Пространственные системы. М.: Стройиздат, 1948. — 304с.

147. Ханджи В.В. Расчет многоэтажных зданий со связевым каркасом. М.: Стройиздат, 1977. 187с.

148. Хола Муса. Нелинейные деформации и предельная несущая способность вертикальных диафрагм монолитных многоэтажных зданий: Дисс. к.т.н. -М.: 1985.- 163с.

149. Чистяков Е.А. О модуле упругости бетона при сжатии. // Особенности деформирования бетона и железобетона и использование ЭВМ для оценки их влияния на поведение конструкций. Под ред. А.А. Гвоздева, С.М. Крылова. М.: Стройиздат, 1969. -с.5-18.

150. Чернобровцев А. Цель — найти свою нишу в интеллектуальном здании. // Computer world, Россия. 2002. — с. 13.169. ^вская Е.А. Пространственная работа несущих систем многоэтажных зданий в процессе возведения. Дисс. канд. техн. наук. Братск: 2001. - 161с.

151. Чевская Е.А., Каменьков Д. Учет изменения расчетной схемы в процессе возведения. — Материалы XVII начно-технической конференции. Братск: БрИИ, 1996.-с. 177-178.

152. Чевская Е.А., Сорока М.Д., Вихрева Н.Е. Программа расчета несущих систем многоэтажных зданий в процессе возведения «Stells» //Материалы XXI научно-технической конференции. БрГТУ. - Братск. - 2000. с. 126.

153. Чевская Е.А., Сорока М.Д. Строительство — как этап жизненного цикла объекта.//Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003.-с. 4-5.v

154. П1виденко В.И. Монтаж строительных конструкций. — М.: Высшая школа, 1987.-423с.

155. Шорохов Г.Г. Испытание анкерных связей на статическую и вибрационную нагрузки.// Строительная механика и расчет сооружений, 1965, №1. — с.46-49.

156. Щетинина Е.Н. Методы формирования банка данных мониторинга технического состояния сложных строительных сооружений (на примере автодорожных мостов). Дисс. канд. техн. наук М.: МГСУ, 2000. 185с.

157. Экономика и управление недвижимостью: Учебник для вузов / Под общ. ред. П.Г. Грабового. Смоленск: Изд-во «Смолин Плюс», М.: Изд-во АСВ,1999.-357с.

158. Яровенко С.М. Разработка информационной технологии инвестиционных процессов в строительстве, дисс. д.т.н. М.: МГСУ, 1995. 180с.

159. Яровенко С.М., Селькин Д.М. Проектирование строительных организаций в современных условиях.//Актуальные проблемы развития инвестиционно-строительной сферы России: Сборник трудов / Моск. гос. строит, ун-т. М.,2000. с.294

160. Babuska I., Miller A. The post-processing approach in the finite element method. Pt.l. Calenlation of displacements, stresses and other higher derivatives of the displacements // Int. J. Numer. Meth. Eng. 1984. - У.20,'6. - p. 1085-1109.

161. Coull A., Irvin A.W. Analysis of load distribution in multy-storey shear wall structures. The structural Engineer, 1970, vol 48, №8, p.301-306.

162. Desai C.S., Chistian J.T. Numerical Methods in geotechnical engineering, McGRAM-HILL Book Co., New York, 1977/

163. Giroud J.P. Tables pour le calcul des foundations. Tome 1 (1972), tome 2 (1973), tome 3 (1974), Dunod, Paris.

164. Hoenderkamp J.C.D. Elastic analysis of asymmetric tall building structures. The structural design of tall building. 2001. №10. -p.245-261/

165. Manatakos C.K., Mirza M.S., Analysis and design of concrete coupled core substructures subject to gravity and lateral loads // Proceedings of the international conference held at the University of Dundee, Scotland, UK, 1999. p. 424-434.

166. Mendys P. Warping analysis of concrete cores. // The structural design of tall building. 2001. № 10. - p.43-52

167. Schneeberger H. A contribution to the stress-strain relationship of concrete // Innovation in concrete structures design and construction // Proceedings of the international Concrete held at the University of Dundee, Scotland UK, 1999.

168. Smart J. On the determination of boundary stresses in finite elements // J. Strain Anal. Eng. Des. -1987. V.22,2. - p.87-96.

169. Tsui E.Y.W. Finite element analysis of complex structures. // Transact. 8th Jnt. Conf. Struct. Mech. React. Technol. Brussels, Aug. 19-23, 1985. - V. B. Amsterdam, 1985.-p.293-300. 7

170. Paul C.K., Cha, W.K. Tso, Arthur C. Heidebrecht. Effect of Normal Frames on shear walls. Building Science. 1974. vol. 9, №3, p. 197-209.•*•. -«'к г/ууг у к ,т у л v ry y у .ту '.-/к .-У-у V.1. ШШШ ГО

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00