автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Модели строительных конструкций и их идентификация

ГС* AT I С Ги Дх Д Г" ,?.Ас< П ^ii'l

ü UM

БУ31БНШПЕА I AFXITEKTI/rll

О янв 1533

Ha правах рукопксу

ДИХСВЖЧНЛЙ Олександр Олександрович

МОДЕЛ1 ЗУДШЕЛЬКИХ лОКСТРУКЦШ ТА ГлНЯ 1ДЕНТИФ1КАЦШ

эШалыйста Со.22.31 - Еудгзегьк 5уд1вл1 та сясруди

.Цпсертацаен 5 рукопис.

Pecosa 2Ш0Н2Н2 н 7кр=1 h?ïкс:лг зонал;кс:,;у >:ay:-:chc-îzc-л!дкс:.!у : лре-а-етнегг/ и^гиг/т! ло uuzízzboí?/ суц1Етщтну ».-КшгйКЩгЛ/ ,î,L У"Л2.

l$íui::hi зпон~нти : i. доктср гэу.начнп:: наук,

np¿a¿cGp ¡HariH Одекоандр Львович. Г. Дй:-:тср Тгкншних наук.

прсфссср Ягхтяр Анахсл1л Сслсмонобпч. ■5. Дактср ге/:н1чш:>: наук.

wTspciní наукгзпл :ni2pcci?Hii:-: HepiJiiMyrrp AHSXCZI:'! EÎ:-:TCPOBII4.

Лссе1ДК£ орган1зац1я - HayKQSü - дссл1г,ш;п гкетпту? 2е-

с2М£?::гсзанпх : управлен-

ия 2 СУД12ШЩГ21 ÜHIACE) дер-.-.;=ннсгс Kzinziz-y Укрнхнх: у слра-згх .мютсбудузшшя : зр;;1г?кту-

G2XI-!CT 21Д0УДеТ£СЯ £2" р. 3 is rCAIïHi

ян sacisaiîHi cueuiasieosaHoï 2ЧсНС1 пали 5 Ol.iS.Og Knisci-:-:сго державного: гэхйчного ун12ерс:гг?ту буд1вшщтза i гогЛ-тектуси за алрессю : 2520с7. м.Ктг, Псв1трофлотс1КШ! лр. . 31.

■3 лггсертащеи нежна оэка::31.:;:г;!Ся у 61сл1с^эп1 Кпшпкогс оержавногс ггхтчясгс yHi2epc:ir;ry суд1Бш;ц?Еа : аргЛггКтурн га ацрессз: 252057, Шз-37, Псз1трарлстеький проспект, 31.

Аъюрефграт рс-з1слан:;л /t?

Еч?кпп гекретар ^л.?ц1ал2 pobshcí зчено: р.з^п кандидат ?2:-:н1чшк наук. :т£рз:и

=г те.хнЗлшЕс наук. ¿s

; науксЕШ! гШнрсбггнж r.r.Kcöie:

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЕОТИ

А к т у а л ь н i с т ь теми i с т у п i н ъ д о с л i д ж е н о с т i тематика д и с е р т а-ц i I. Забезпечиги наЩишсть i дозгочаснхсть, мицпсть га HeoöxiflHi експлуагавдйт якосг: будавельних конструкций бу-дянк1в та споруд можна лише шляхом ретельного доелпдження 1хнього напруженого i деформовакого стзн1з на стад1ях роз-робки тз проектувакня. Доела дасеяня ui незад'змно лов'лзана is проблемой будузання мадел!, so адекватна об'ектезз., який зивчаеться.

Модель (роэрахункова вбо матеыатичнз) - не комплекс, ягаш мЮтить в coöi розрахункову cxei.iy об'екту досл!д-мень, шзрат механаки, ягаш поз'язуе говнхшна д!яння з структурними i жсстка сними характеристиками об'екту та дозволяв знайти параметри його напруженого i деформованого с-та-Hi3. i техздт-ш1 засоби, so реал1зують цей апарзт (налриклад, проблеше ыатематдчне забезпечення ЕОМ). 5ci ui елементи TicHo взаЕМОДйэтъ як при будуЕанн! моделз., так i у дссл!д-деннях.

Неза.д'емнш етал досл1джень - експеримент, so onspys фхзичшо моделлю об'екту. Особливо нажлива роль эксперименту у дс>слд.дженнях окладних систем - буд1вель та споруд, що складен! is числених р1енор1дних глеменИз, hki сприймають pi3Hi види эусиль при деформацгях споруди в пдлому.

Очевидна необх1днас1ь таено! ззаемодП методов матема-тичного моделювавня з експериментальними досладженнями. Ап-piopHa модель, що узагальнюе досвад та iHTyiiiim дослз.дника, служить за основу эксперименту. Шд час експерименту модель ттпшуеться, збагачуеться экспериментальною Анформавдвю i, Bpemii, завернув досл1дження апостер!орна модель, яка узагальнюе всю 1нформащю про об'вкт.

На останьому ет-ani доолодаень вир1шувться задача аден-тифАкацаЛ, тобто вибудова оптимально! у пэвнему ceHci модэл1 за виниками спостережень зх1дних та згоидних зманних спсте-Ш1, шр дослз.джувться. При цьому у зипадку досладжень будз,-

ведьних конструкц!й, коли достатньо велика anpiopHa хнформа-ц!я, siipinr/sTbCH задача гдентийкацп у зуаькому розум1нн! -ощкшання парамегр1з модела задано) структур« за зх1дними i siixiднкыи сигналами сб'вкту доол1джень, тобто параметрична 1дентиф1кац1я.

До особливо складник об'экИв буд1вництва можуть бути BisaeceHi будхвл1 та споруди, що вводиться на просхдаючих грунтак та територ!ях, що пхдроблюються, тобто у складних 1нженерно-геодоПчних умовах, як1 в характерними для бьтыю! частинп УкраЧни (лше прос!даючши грунтами складено б1льи К1л 70% П теритсрШ. 1снуючЗ. методи розрахукку i доовд-иення таких споруд не враховуютг повною марою особливост! взаемодП споруди а основою, д1йсн! деформативн1сть споруди i роэпод!л зуеше з П елеыенгах при дП кер1вном1рних деформаций основ. Тому, вельми -актуальною стае проблема роз-робки моделей i методов досшджень об'ектхз масового буд1в-яицтвз в УкраШ - багагоповерхових митлоаих будинк1в, що эводкться у складних ¡.ккенерно-геоло^чних умозах. •

Мета i о с н о в н i з а в д а н н я н а у -к о в о г о д о с л i д ж е н н я. Мета роботи - створення загалъного методу моделавання буд1вельних конструкций, будх-велъ та споруд при дП статшних навантакень на Oasi синтезу експериментадьних та теоретичних джерел З-нформацП та удос-конзлення на його гидставх моделей конструкций багатоповер-хових 5уд1вель, то аводяться у складних 1нженерно-геолог1ч-них умовах.

Досягнення зазначено! мети эд1йснюбться розв'язанням таких dchdbhhx задач:

- досийдження експернментального та теоретичного йдхо-Д1В до модедювання складних будавельних конструкций;

- анал!а помшюк, якг виникають на ргзннх етапах модедювання;

- формал1зац!я зв'язку ш.;к експеряментальними та тесре-тичними моделями;

- розробкз детерхинованлх, 1м1тад1йних та комбанованих моделей констругацй та алгоротшв ¡хньо! реалхзацИ на EDM;

- анаШз метод1в 1дентиф1кацП та умов ьхнього эастосу-вання у задачах модедювання будавельних конструкций;

- чисельн1 досладкення складних буд1вельних конструкщй

га дсисмогсэ залрс11сксззн::х моделей.

М д о с л 1 д = з з . У теорет:г-1Н11Х та

чпоелгклх лослдаеянях, ян::х в::кснано у робот!, злкорхотано зэгелый метода механ!кл твердого дефсрмсзаяогэ Пла (у тому чиол!,метод ок!кченнлх елемент!з), метели хтераип! та посл!-дознж нззантажень, метод найменплх кзадрат!з та узагалъке-н:п: метод найшндлх квадрат!з.

и с о 5 о г й 2 н е с о к д п с е р т а н т а у р. о з р о 5 у з а у к о а л х результат! з. На гахист зикоояться:

- ззгалышй метод моделазання склзднлх буд!в9дьнпх хонотруигий, та тлоруд зри д!: статских казаята-денъ, п1дс.т£Ео:о яктго -в гинтег экспериментальных та теоре-тичннх джерел 1нфсс:,-ея!:;

- эалрепеневан! детермхневан!, !м!тап!йк! та комбхкова-Н1 моделх складник буд!зелгн:::< конструиай;

- методика, розрахунку ?агатсдсверхоз::х 5уд::нк!з при д!'1 н9р12нсм1рняк деформаа!й сснсз;

- :.ктс2йка стзвванян параметр!з взазмод!: олоруд э дс-зеваги га результата;.!:! екодержектальних спостерехень дефор-маи!й тлоруд::.

О б г р у н т у з а к н я т е о р в т я ч к о '1 1 лрактично! ц ; н н о о : : д о о л ! д м е н :> та 1ХНьо: каукозо: н о з и з н и. Наукоза нозизна 1 теорет;гчне значения результатов рс5отз лолягаютъ з тему, НО:

- гандання модедшанкя складких буд1зельних кокструк-д!й, оуд!вель та споруд сбор:,г/льозако як комплекс екопери-1:ентзль:-:пх та ггорвтютах джерел 1нфсрмацП;

- задролонозанс ун!зерсальнлй алгоритм поСудови комб!-козаких моделей складких будхвельних- кснотрукл!й;

- з метеэ змекзеяня зпливу сисгемагичних поьяшск при 1нтерлретац11 експэршентальних даних запропоновано методику введения алр!ор! незхдемк-: лараметр!в, як! здогадно послужили причиною кеуггодження результатов екоперлмекту та алрюр-но: модел!;

- запрспоноЕано методику ощнювання силовых та лорс-тк!отннх параметр!з мелел!. лк! недсог/лн! безпосередньому зим1рюванЕ-э з ход! эксперименту;

- розрйбгевэ методику лерез1ркл адекватнее?! кембхнова-

- рсгрсблеко :.:етсдлку ^Щгозаккл параметрis реактханс-тс з1ллору лриродких стнтв пс наземке: чзттхкп тло-рудл. як! регструвт!.ся в ентперхыент:;

- залролснсзанс д5Т5ры1нс22н! медел: тклалклх конструк-i£L:'! piSHcro зилу, У тт\г/ числа fsrssccoBspxcsKX б'/гзнгйг, тлсруджуэться з склздвкх 1н»&нерно-гголог1чнвх умозах;

- роэрсбленс ыётеллху isíirsaíáHorc моделэгання sasiso-бетенкхх кскотрукц!/:, тт зргховув эклалксв:*:*: характер ртгло-л!лу злаотивссте:: ;(;атер1=лу з конструкту.:.

ICCTC2ÍPHÍCK эзсрогсяозан:?: ¿ктегпк rs няснсак1з, яклх эртбленс за л1лотаз; зкксяакпх деегх^кгнг, л1дт2ерл;?:уЕт;,ся зхктрхттанкям згг-алткопрлйнктлх теоретичних пзреду:.:оз -1 не тпрсстснуеться результатами з!дтш'х експеркментзлыйн дос-л1лжень.

Практична iiíhhíotí рзбетл пзлягаз з наступи;:,:у:

- залрслзнсзан:: меттллху мецелхзання склзднхх ;ул1з?лт-них XGKTrpyKniX;

- захртптнтззнт модел! гал1эоб?тонн"Х кснотрук::::;, як: зрахсз'л-ть nepeposi:cj;ir зус:!Л* на voix стадиях наЕантгкеннг;

- осзрс-Слент :,1с~гл1 багатспсззрнйзих будхнх:з. тд знс-дят^зя 2 тклад:-л-:х 1нхенерно-г9олог1чявх умовах;

- эапролсксван! ыедел: i метели роэрахунку реал1г;зая1 в алгсрлт.\:ах л лреграмах для ZCM, цо забезпечуе :хнз лракти-чне злкоркстаккя.

? 1 з е н ь ç s а : : в î 2 ; :, з л р о з а д л е кз я наукезхх ртзробох, Результат:: роботл. запропоказан! модел! i метели :хяього анал:зу зпрсвадхен! з :нстлтутэх ййзськпй Прсмбудпрсект, НД1ЕК, Кл:вйНД:£П та 1я.-лрл лртектузакн! каркасов зтремкелезпх 0уд139лт та тлтруд, у тому чпел! бунк&рних естахад дсмених uexis Каратандхнсъксго ыэталурПлного заводу i газету Азезсталт. хулслу глпзськсгт лхрку I зкоячого покрхття гаража д1аметрсм 150 ;,! з Knsai, з екслгрхг.лектали-ю-тасретзг-л-лк дотл1дженнях г5:рн::х зал!гобе-токнлх гакрить премитлезлх 5уд:зелъ у зпгляд! короток реб-рлстпх оклздек та сболонск латрезих та подзхйно: кр:ш:знк, при доелтджеянях i проектузакн! багатспоаерхсакх плз1льнлх 5уд1зал2, то зетдят;ся з екгздних 1Нленерно-геолсг:чнлх у:.;о-

- 5 -

зз:< 7 Дснбзс!, $олгсдснс:ьку» лзбарогську та !н.

Апробац1я робот и. 0снозн1 положения робот;! допов!даяись на П'ят!й зсессюэн!й конференщ! "Экспериментальные исследования инженерных сооружений"(Таллхнн. 1581), Заемному наукозо-техн!чному сем1нар1 "Надежность железобетонных конструкций" (Куйбшев, 1981), Сьом1й координа-п!йн!п насад! "Предельные состояния несущих систем высоких зданий :-г их элементов (7алл1нн, 1383), Дез'дт!й кссрдинзц!й-н1й нарадг "Эффективные конструкции к методы расчета несушх систем,элементов я узлов бескаркасных эдакий" (5!лькес, 1554), насад! "Железобетонные1 пространственные конструкции в инженерных сооружениях" (Донещк, 1534),' Дев'ятому нзуко-во-техн!чнсму сем!нзр! "Надежность строительных конструкций" (Куйбизев, 1585), Сдинадцятхй ксординац!йн!й нзрад! "Конструктивные решения и методы расчета зданий комбинированной системы о учетом податливости поддерживающих конструкций и основания" ^Казань, 1355), Вс?с-сигн1й кснреренцП "Проблемы численного моделирования и автоматизации проектирования инженерных конструкций" (Ленинград, 1955), Республиканецк!й ясяференцИ "Совершенствование железобетонных конструкций, работазапх на сложные виды деформаций и их внедрение в строительную практику" [Полтава, 1589), П'ятнадцятхй нарад!-се-м!нар! "Автоматизация проектирования и исследований железобетонных конструкций многоэтажных зданий" (Льв1в,1589) та

7 позному сбсяз! дисертацхйна робота допсз!далась на Наукова-техн1чн1й Радг ййзЭДНЕЯ (Кп!в, 1593, 1994), Рад! будхвельнотс факультету Донбаськэго гсрво-металург!пкого !н-ституту (Алчевськ, 1954),- Семхнар! кагредри зал1эобетснних ! кзм'яних конструкц:й Хгрклвського держанного техн!чного ун!зерситету буд!зництва 1 архгтектури (Харк!з, 1595), Се-:,-;1нар1 Науково-досл!дного институту автоматизовзних систем ! упразл1ння з буд!внпцтз! (НД1АСБ, м.Ктв, 1594), Специал!-гсваксму сем!нар! з будхвелько! :,©х2н1кя 1 буд!вельних кон-струкцхй при Кш2С1кому державном;/ т»хя1чному ун!верситет! буд1вн:ттЕЗ ! арх!тектури |К:пв. 1994,1995).

П у б л 1 к а ц : I . 2а темою дясертзШ опубл!ко-зако 92 прац!. Осясзнпй П змхет зккладена у 50 гг/блхкацхях.

Сто у к т у о а ! о б с я г р с б о т и. Дпсгр-

тзщя складзеться э вступу, восьми роздъИв основного тексту, заключения 1 б1бл1огра4>Г1 1 викладена на 322 сторз.нках машинописного тексту, у тому число 244 старо, нки основного тексту, 81 малинок 1 13 габдшь на 52 сторонках 1 б1бл!огра-фоя з 271 найменування на 26 стор1нках.

ОСНОВНИЙ 5МЮТ РОБОТИ

У в с т у п о до . дисертавдйно! роботи обгрунтову-еться актуальность теми, викладаоться загальна характеристика роботи, II мета, наукова новизна, практичне значения та 31домост1 про використання отриманнх результатов.

Перший р о з д 1 л присвячено експерименталь-ним дослодженням напруженого 1 деформованого стану складних буд!вельних конструкций, будинт.в та споруд. Загальн1 проблем« експерименту як дмерела" о-кформацп, методов фозкчного моделювання та ¿нтерпретацП результатов експерименту розг-лянуто з працях П. П. Алабуж-ева, Д». Ф.Белла.. Л.Бриипоена, М.В.КирпичеЕа, В.М.Мастаченко, Б.В.Налимова, О.Г.Назарова, Л.Л.Седова, 0. Г. Ивах ненка, Ю.В.Кемниця, Г.Хоссдосфа. П.Е.Ельясберга та 1н.

Показано, ¡до експеримент, якии лшаеться головним кр#-тер1ем ворогодност! теоретичних побудовань, повн:остю базу-зться на апр1орних уявленнях досл1дникз про роботу конструк-цол (апрд.орн!й модело).

Розглянуто виладковий характер результатов експерименту та введено поняття екопериментально! реализацо! (ЕР) об'екту дослодженъ.

На прикладах конкретних доагиджень р1зномзно.тних будо.-велъних конструкций (оболонки, багатоповерхово панельно бу-динки,елементи каркасоЕ промислових споруд та о.н.) проанал1-зовано ооновн1 помилки експерименту 1 онтерпретацН його ре-зульгат1в, а саме:

- помилки вишрювань;

- помилки, щр викликано надийрною або необгрунтованою 1.деал1зац1БЮ еих одного об'екту дослодаенъ, граничних умов, в'язов, нзвантзжень та Онше;

- помилки, що пое'яззнО з водсутшстю або недостзтньсю суворостю 1 доклздно.стю апро.орноо модел!;

- помилкп, до поз'язан! з оСмехенпм обсягом зпб1рок або дзол1зкеняям од::н::чнс:> евслвркмеятадаяо! реатазац!1;

- ясюша :нтерпрегзд1: результата гкслэрпменту, да виникаоть внаслпдок нэдостатнього обсягу зпм1р:-свзнь аба 1хньсгэ кзантуз-ання;

- лсмилки, як! зпкпкаать зязшпдок з1деутност1 у М0Д9Л1 однозначних розрачункоЕих акалог!з згслрювзнь.

Показано, до зизначення кхлькисних значеяь параметров модел! за результатами експерименту натенить до категори некоректкхк задач 1 шке Сути зиконане л:гт? за дспсмсгся тяе-шальких методов аналозу.

У другому р о г л 1 л 1 хласифгкозано види моделей у залелноот! в1д сблхку з них зшадкозого характеру язшд, до спксувтьоя, Цндегермкнсваяо, ттох=ст:г-:н1. детерми-кован!), та розглянуто як оонсвн! й нзй51дьд подоено детэр-мннсзано модело 5уд1вельк:;х конструкций,

Показано зв'язск моделей друхних опотем 1 розенъ '1хньоо 1деал1гзшЛ з методами мехзноки, г;о зккористсвуються, 1 доступней T9XHi4Hm.ui 330052.21, якх реал!зух;тз ц! метод::. Нгй-унозерсальяими зпзнано модело методу' скйкченяих еле-ментоз Зенкевич, Л. О.Роз1н, Г.Стренг та он. , якого реализовано з багагьох лрсграмнпх комплекса?: ( ЛИРА, ПРОКРУСТ, ?НЦ-~9 та он.), до знахсдять пироке ззстсоузаяня у лроектн!й та досл1дя1й практпцо.

Розглянуто сесОлпзсст! роботи затозсбетонккх хонструк-цой, яоз'язая! 1з тг1Егяоутвореякям 1 ссззитксм непруасних деформаоай н элементах кокструкцо:, та голоан! адгорнтми 1хяього розрахукку (метод:: отерзц!::, поолХдсвнпх назанта-:«9нь, початкових напружено, 1 деформац1й), пр дозволкють бу-дузатп модель кокотрукцП для розких рознов П наззнтзженкя. На лрикгэд! залозобетсняо! дзов1тово: колени, яку момна розглядати як загалькпй приклад статично яевнзначно! отержнъозоо конструкщо. показано модель, цо заонозана на метод! лосл!дозн:к яайзнж?нь 1 дозволяв докладно дослодхуза-тп поведонку кскструкпо! при р!знсмал1тних видах назанта-жень, у тому число з урахуванням перед1стор1'1 яавантачень.

Рсзрсбдено опреденпй подход до моделявачкя залогобетон-них кэнструкцхй, якого засксзано на подаяко бетону 1 стад1 як пружнъо-яластичзпк материала з обмехенсю плодадко:о теку-

- О -

чост1. Алгоритм будуеться як рекурэнтна посл!дозн!сть л!н1й-но-пружн!х р!шень, на кинему крсщ лких зизначавться момле-зий р!зень п!дЕИценкя нанантажень до перекоду чергсзого оконченного елементу" а стан пластичноот! або руйнузання.

Запропонозано умозл мацност! (яластпчност!) ск!нченних елемент!з, к,о мсделзсють бетон, який знаходиться з плоскому яалруженому стан!, 1 заснсван1 на екопериментзльних досл!д-женнях О.Я.Берга, З.Генр1, Г.Б.Кулфера, Дж.Л!нка та !н.

При Д11 розтягуючих напружекь вшид на межу облает! м!цнссти припяято як критерий крнхкого руйнузання даного елементу (утзорення тр1шни) 1 дэй енднченний элемент зилу-чаеться !з робот:-: на наог/лних етзлах розрачунку.

При дзусеьозсму тпеку впх!д на межу облает! м!цност! (пластичноот!) характеризуй переход оконченного елементу, який моделюе бетон, в пластичну стад!ю. Наближено прийнятс, яр П1Д час текучост! реакцП 'сличенного елементу лишаються пост!йними до моменту руйнузання, яке настав, коли октаед-ричн! де*ормаа1'1 гсузу з даному ск!нченкому елемект! дссяга-ютъ граничклх значен!.

Загальна схема алгоритму будузггея на бзгатокрзтнему розрачунку пружньо! еиетеми, структура яко: гм!за°ться , на кожному етал! якого 1з матриц! жорстксст! спстеми в ц!лому вилучаиться елементи, цо належать до матриць жорсткост! ок-ремкх скхнченних едемент!з,якл. змоннзють св!й стан. При цьому корегуеться ! зектор празпх частик,,в який мають бути уведен! реакцп елементгз, но ув1ёшли з стан текучост!. Враховую-ни, со д!я реакц!й пост!йка, на з!дм!ну з!д зрсстзачого зоз-н!дпгього навангахення, розрахунок провалиться незалежно для д!1 реакц!й ! д!1 зозн1шнього навантаження.

Як критерий руйнузання системи в щлому прийнято реал!-защв одк!б"1 в наетупнпх умов:

- крихке руйнузання бетону в одному з екднченних елемен-т!з при тиску;

- розриз арматурп;

- пэретзерення системи з ьпнематгг-ший механизм зкашидок накопичення мгепэзкх руйнузакь та розвитку пластичних дефер-мал!й.

Прийнята найпрост!за !ндикаторна доаграма деформузання дозволяв описати нел!н!йку роботу об'гкту з п!лсму. Окрем!

поступовх руйнузання елементхз, якх моделкять утзорення тр1-акн або зон пластзчнос?!, спришшяюгь до песеломхз на гранку, щр харавтернзуз загалгку схему дефсрмуззння кснструкцП.

Роботу гапропонозаяого алгоритму перевхрено на приклад1 чкселькогс дсолхдження стхнозо: панел! багатопозерхсзого бу-дикку, яклй газнав дх'1 нер1знсмхрних деформацХй основ.

Рсгглянуто проблему перев1рки адекватнсстх детермхноза-но1 моделх. Показано, ¡до кпхм традищйнога хнжэнеркого Шд-ходу, я кий ке мае к1лькхош!х критерПз, - зиб1ркового порХз-нивання резулзтат1з розрахуяку та експерженту, мояна аналх-зузати вектор з1дхилень - псмилок ЕР. При иьсму, якдо але-иенти дхого вектору незадехн! 1 мають кульозе середке, IX мохна розглядатл як присутг-пл в эксперимент: зум 1 гипотеза про ацэкватнхсть модел! не .моя» бути вхдкинута.

Протэ, тгка перезхрка не дсзволяе унккнути пезкого сза-зхдля. Сднхй ЕР у залежноотх з1д обранлх критерххз можэ зхд-повз.дати щла низка "адекзагких" моделей. Особлизо закливою стаз ця проблема хз збхлъзэнням окладност! систем 1 моделей, якх вивчають.

На практицх, проте, з умозах розумного пхдходу до буду-вання ЕР 1 чхткого формулюзаняя мети експерименту алрХорна модель хшсвхрко зпязптьея неадекватною. Серед джрел, якх виклккали цю яеадекззтнХота. с-лхд зхдзкзчити неминучу 1деа-л1защ.ю виххдного об'екгу при будузанк! модвл!. Еиникае ди-лема - неадекватна структура моделх або кеадекватн1 параметра, яких Оуло прийнято для описування ЕР.

Перза ситуация практично безналхина. При побудузакн! апрхорно'Х модель було використако зесь приотупкий дослЬднн-ксвх обсяг теоретлчних знзнь. ЗмЬна структур:! моделх потре-був ххнього рсзшлрення, тобто глпбзого значения теоретичных засад прпроди явлщ. якх дослХджуитьоя. Еноперимент тако! хн-формэцП дати не меже.

ДсцЬльно звернутлея до элхтернатлзи - структура моделх зхрна, але прлйнятХ параметр;! не зХдпозхдаить указам експе-ршенту. У такому зипадку треба назначит:! параметра, якх ймозЬрно зикликалн рогб!ян1сть модел! х ЕР.

Такими параметрам:! мезяуть бути, напрпкдад, сшховХ дхян-ня на конотрукгйю 1 жрсткхснХ характеристики П елементхз. Еизначитя их параметр:! модна за результатами эксперименту,

проте, оск1льки остатно в змпадковими величина}.®, модель не лишиться детермонованою.

Т р е т о й розд!л приовячено моделям бага-топоверхових будинков, яко вводяться в складних з.нженер-ко-геологочних умовах. Актуальность ш.ео проблеми обумовлена розповсюдженням цох умов в Украдно., де вони прсявляються на б1льш нш половши територоо.

Складн1сть описуЕання роботи багатоповерхового будинку, який являе собою просторову пластинчато-стержньову систему, ¡цо працве у вэаеыодН э основою, яка деформувться нелШйно, викликала появу рознсман1тних методов розрахунку (прац1 П.Ф.Дроздова, О.М.Клепокова, Б.О.Коеацина, Ю. I.Немчинова, П.П.Шагхна та 1н.), яких збудовано на р1зних моделях 1 при-пущеннях 1 яка часто суперечать одне одному. У щх моделях врачовуюгься нар1зно (або не враховуються взагало) так1 ос-тотн1 шачтори, як нелоныпп дешормашх основ, податлив1сть ститав, просторовий характер роботи коробки будинку та 1н.

Складность розрахунку багатоповерхового будинку на дою вимушених деформаций основ пов'ягзяа передусом з необходимости виршення суто нелШйно! задача гззвмодП буд!вл! а основою, шо потребуй багаторазових розрахунвов шаговими або отерацойними методами} на кожному етапо яких треба ров'язу-вати ведши система алгебра!чних р1внянь, якО описують роботу наземних конструкций споруди 1 порядок яких може обчислю-ватися сотнями тисяч. Тому дощльно загальну заедания побу-дування модело. 1 розрахунку роздьоити на два етапи:

- задачу- визначення власне взаемодо! споруди з основами, результатом вирзлпення якоо 5 ос1дання споруди 1 пзрамет-ри реактивного в1дпору основи;

- задачу визначення параметр!в напруженого 1 деформова-ного стан1в консгрукщй споруди.

Для вирошення першоо задача серед багатьох моделей основ, як! розроблено в працях М.Т.Горбунова-Посадова, С.М.Клеткова, А.Д.Керра, Дж. У. Е.Х-йлогана, О.О.Мусташаева та 1н., вибрано г!пербол1чну заледапсть, яку запропоновано С.М.КлешкоЕим, з лонЬшш законом дешормування основи при розвант2женн1.

Еикликано осоданням -або пд.дробкою перемщення поверхн1 основи характеризуюсь ся вимушеними деформащями в точках

- 11 -

1 контакту споруди з основою.

Тод1, якщр прнпустити, ш структурнх та жорстклснх параметр» споруди найбз.льш повно визначзються матрицею жорс-ткост1 Б, яку сформовано вхдносно ступен1в свободи, шо вад-пов1даюгь зертикзльним" перемещениям з точках 1 контакту споруди з основою, можна аалисати р1вняння р1зноваги

. ( 6 + К ) Ъ = □ + Я ,

де2={21> - вектор нев1домих перемшень зузл1з 1 ; К = •Лаг { к,: 1 > ; 0. = { > ; к = 1 к; ^ 51 > ; кг - pi / - СХЧНа жорсткхсть осноеи в точцх 1 ;

та - з1дпов!дно плеща п!дошви фундаменту 1 на-занта*ення з тсчщ 1 .

Рхшення такт суттвво нелишне! задач1 викояуетьея методом лослхдовних яавантажень (послхдовного збьтьшення зиму-шених деформаций з ), на кожному етзпх яких з урахуванням розрахунковоI ситуаци (активне навантзженнк, роэвантзження, в1дсутн1сть контакту споруди з основою) методом хтерацхй уточниться с1чна жорстндсть основи к!.

Запропонований алгоритм, який значно спрошув попг/к р1-ленкя завдяки вхдокремленню нел1шйно1 задзч1 взаемодП споруди з осноеоп зхд залач1 анал!зу капруяеного та дефармава-ного стан1в споруди, реализовано у прогрзмах ШТАМП та СПЛЕНД, якх знаишли застосування при проектувашп та досл!.д-женнях низки будинкхв, що звсдяться у складних 1нженерно-ге-олоПчних умовах.

Для опису модел1 багатопозерхового будинку запропонова-но . використовувати багаторхвневу 1ерарх1чну систему супере-леменИв. За суперелеменги першого рхеня лравлять скхнченно-рлемеятнх модел1 конструктивних елемент1в одного поверху, тобто панелей ст1н та перекрить. 1з цих суперелементхв можна зхбрати еуперелемент другого рхвнн - поверх будинку.Посл1-довно нарощуючи поверхов!сть суперелеменгу (або подвоюючи його), можна одержати супередементи третього. четвертого та хн. р1вней, якх п1сля об'БДнання з суперелементом, ш,о модели® цоколь та фундамента будинку, утзорюють погну модель споруди.

Такз модель мае певнх переваги у пор1внянк1 з традивди-

ними моделями методу станченнлх елэменттв. Передус!м,очевидна простота пссл!дозного нарогдузаняя складност! модел! пшя-хсм сб'зднзння матриць лорсткост! суперелемент1в низкого р1вня, порядок яких лшавться незм!нн;ш.

Ссгальки процедура окладання .модел! на вс!х еталач хдентична, заклзчкип етап - одермання модел! будпнку з ц!ло-му не з1др18ня5ться Э1Д формуваяня суперелемент1в бишш низького р!вкк. Автоматично можка таксж одержат матрица жорстксст! 3, яка хесбх!дка для 2пр!сзння задач! про ззавыо-д!ю споруди э основою.

Сугерелементний л!дх!д до побудузання моделей багатопо-зерхсзнх будпнк!з дозволяз отворитп 6!бл!отеку матриць лсрс-тксст: гуперелзменПз, ян: :лоделхють типов! конструктив:-:! елементи будякку, або ярограмних модулей, яга. формуить ц1 матриц!. Складання модел!, в из ому зкпадку, вводиться до ксмпонувакня ансамбли стандартных суперелемент!з.

Чиселгк! досл!джекня багатоповерхових будинк!в, як1 знаходяться п!д д!зв з::му1леких деформаций оскони, дсззсл:1ли з-'яоуватя зплив р1зн!х факторов на роботу споруди, а- такс« зсыилж:, ях: зпнпкзоть при зпксриетанн! :нтк спротенж моделей (наприклад. балочних).

Перед ус!;л показано заллизу соль, яку в!д!грають щ.чшо-зерхов! перекриття з розвсг&д! зусиль м1ж констругайями -бу-дпнку. Утворюэчи пояси. конструкц!: перекрить проницать поперечник лефорыащям ст!нозих панелей п!д д!ею вертикалью« наваЕТЗжень. Рсзьйр гасго оп!ру залекить в!д плсщ! перекрить, до зрахсзуеться у рсзрахунках. При цьому зуеилля, тр виникають в ст!кових панелях в!д вертикального тиску при сб-межених горизонтально деформациях, можуть бути суьарнлми з зусзшнзли, яки виникають при нер!вном!рних деформащях ос-ков.

Розглянуто еплкв помилок модедювання окремих елемент1в : зузлхв споруди на розясдхл та величину знутр!пш!х зусиль з модел!. М!к 1вгим, псмилкоз! модел! зв!в м!ж ст1новими панелями молуть пригнести до поеного спотвореяяя характеру нап-оукеного стану з прост!нках панелей.

Показано, го кайб!льш поаирен! на практиц! балочн! модел! багатоповерхових будинк!з неадекватно описувта роботу конструкц!: ! не можуть бути застосозан! для дослхджень.

- 13 -

"дсскснахгнкя резрахунксз::х мсд^ле:': 5уд:::-::-:!з та спсруд, як i зеаемодаать ? основам;'. zs г^срмуаться нер12Есм1ряо, моле бут:: зикскзно л:дзе га з::н::кзм:1 комплекс:-::": ?кспер::ме:-:-тадьнс-т5орет:гск1;х дссл!джекь.

В четверге м у р о з д i л : резгдянуто !м!сац!йн1 мод?л1 будазелангх ксяструкц!:"!. Эапрспонсзан! iMíTaaiáHi медел!, яких засновало на багатсразозсму з1дтзо-peHHi позед!нкп конструкт'! :пд назангахенням з iMi?axiiea вилааксвих д1янь га наступн!й стзтистачн1.й сбробц! сдернаних дзн:к. доззолялть оц1есззтл evkskí показн:жи як cthtíictitchí характеристик:: за дан:2,:п зелпко: к!льксст! ренл!гг:и!й. Гм!та-Шйнз модель - не суто катематичний инструмент, .зас:б сдержанна :нформаи!: для теоретичных узагааькекь. 51дсмкй лрин-хл'п зсвн!п:кьсгс дспознення O.Sípa з iMiraninnnx моделях реа-Л1зсзана чисельнпм генеруззнняы ефекту зппадкозеот!. Такш чпнем межна одержуззт:: на ZCM "експерпментздьку" ::-:ф;рмац:аг яка г необх1днсзо для будузання спрсг;ен"х моделей та метод!з ixHboro розрахунку. Методам :м!тац!йкого моделюзання та LxHsoro практичного застосузання приезячено прац! М.П.Зус-леяко, з.М.Бусленко, 5.длугера, ^ж.Клеййбна, П.Z.Роельфстра, Так!, Т.Г\!сала, Р.Шеннона тз-1н.

Розроблено iMiT24íñsy модель зал!зобетснно! конструк- . ц::, до гкалсдпться у плоскому :-:апру:ченсму стан!. Для лення задач! зикорнстано запроленованш л1дх1д до моделюзан-ня ззл:зсбетсну, як пружньо-пластичного мат?р!алу з ебмеже-нсв площадкою текучост!, методом омнченних елемент1з i апа-рат моделюзання знпадкових пол1в та зектср!з.

2а зипадкозип фактор, який вар!ювться, обрано кубикозу MiuHicTb бетону, розпсл!л яко! по поли конструкцП зизнача-вться flicnepcisH, яку межка знайтл з залекяост1 э!д коеф!ц!-ента 3apiaiiiï, що нормузться, i кореляц!::но:-о функхйвэ , яку прийнято у npocTisoMV зигляд!:

р - ехр ( - är15 ),

де ж - масЕтабозий коеф!ц!ент ;

г10 - з!деталь Mis центра:,::! скхнкченпх елемент!з i та з.

Год!, реал!зац!: кубпкезо! мЩност! з окремпх екднчен-них елементах

}?={{?! > = С я + ! Р'г?'... К' |т .

де и - вектор нормально роэподьтених величин, як!

генеруються датчиком випадксвих чисел М (0,1);

! К'Н'... К'|вектор, утворешш номхнальними значениями кубиково! м1цност1 бетону й';.

С - допсшжна нижня трикутна матриця, яка эиз-начаБться матрицею нормованих коеф!цхен-т!в кореляцп.

Запршоковачо величину коефхЩенту кореляцП обмежувати одержаним крИтероем, який забезпечуе додзтню визначен!сть коредящйних матрица та працегдатнхстъ алгоритму.

Так! характеристики бетону, як модуль пружностх, приз-моьа м111н!сть та оп1р- осьовому роэтягуванню прийнято залеж-ними в1д кубиковох мхцност!. Розс1яння IX значень вхд оеред-Н1Х враховувться введениям адатнвного бхлогр шуму, який ге-нерубться датчиком випадкових чисел при ззданому апрхорх ко-ешхвдекгх корелящх М1Ж кубиковоо мхцнЮтю 1 параметром, що визначавтаея.

Таким чином, в !мхтащйн1й модел! розглядаеться нел1-н1йна станченшлеменхна модель зал1зобетонно1 конструкцх!, мехаШчнЗ. характеристики елемент1в якох вар1вються в кожн1й реалхзацГх.

Залропонований апарат хмхтавдйного моделювання залхзо-бетонних конструнщи, як! знаходяться у плоскому налруженому стан1, реализовано в программ РАЛСОДШ, що дозволило досл1-дити роботу ст1ново1 панел1 багатоповерхового будинку, який зазнае д1яння нерхвноьирних осадок основи. Були отриман! да-нх по 70 реализациях конструкцГх (деформацП, трхщиноутво-рення, руйнування ! величина граничного наваятаження). М1ж !ншм показано, що при однакових умовах навантаження ймовхр-нши можуть бути як пластична, так х крихка (внаслхдок розд-р!бнення бетону) схеми руйнугання (мал.1). Цей факт ставить п1д сумнхв вимоги ГОСТ 8829-85, якх визнзчатаъ потр1бний ко-еф!ц1внт запасу в залежност! в!д виду руйнування.

Тмхгзщйне моделювання дозволяе не т1льки докладно зив-чати повед1нку конструкцхх п!д навантаженням, але й у ряд!

/ <2 4 6 8/0 .1.5- £ Мм

3

'Мал.1. иптащкнз модель ст1ново"1 панела.: а 1 б - в1дпов1дко пластична та крпхке руинувзння панелк в - галежн1стъ деФормзщй пэнел1 Г в!д нзвантаження 0. при пластичному (1) 1 крпхкому (2) рупнуваннз.. 3 - м1сця текучост! арызгурп; 4 - вони тр1щнноугЕоренкя; 5 - руннування бетону в1д стиску

- is -

випадкЬв вЬдыозитпсь 21Д фЬзичного експершенту, замЬкюючи йога чиоелъними доолЬдженнямн на EDM.

У той же час, для дослЬдження склэдних систем, в IwiTa-цЬйних моделях я гаи неминуча 1деал1"зац1я граничних умов, на-вантажень, умов вгаамодЬ! елементхз сиотеми та iH., дощльне викориотаяня комбЬнозаних моделей, яких побудозако на синте-ai теоретично"! i екопериментально! Ьнформац!! про об'вкт доели джень.

П ' я т и й роз j i л приоБячено оц!ншанню параме-TpiB модель за результата!®! екслерименту - параметричнЬй хдентиф^гащ!. Параметротьйй ЬдентифЬкашЛ прпсьячено пред! мхйшародно! opraHisaim по автоматичному управлЬнню 1ФАК, роботи Л.Заде, П.Ейкхофа та iH. Враховуючи аларат, ¡до впко-ристозувться до ощнювання, слЬд вказати й роботи, у яких розроблено проблем отримання отатистичних оценок параметрiB модел!,тобто прац! А.Алберта. Н.Дрейпера, Г.СШта, Ю.В.ЛЬн-нЬка, Ф.Моотеллера, Дж.Тьюк!, С.Р.Рао, Дж.Себера, В.Стрейча, Р.Фишера, Я.З.Ципк!на, Г.Шеффе та iH.

Показано, що при дослхдженнл оклздних буд!Еельних конс-трукц!й з умовач, коли статиотична !нформац!я обмежена. а випробування часто вводиться до доол!дження единично! екопе-рименталъно! peanisaqii, оптимальними зиявляються запропоно-ванш К.Гауссом метод наймекших квадрат!в (МНК) .або уза-гальнений метод найменжих квадрат1в (УМНК) - оценки Гауо-са-Маркова. Розглянуто загальн! принципи МНК i УМНК та LxKi модифакащ!, в тому чисай при наявност! так званих !дентиш1-куючих обмежень, у вигляд! яких може бути урахована додатко-ва anpiopHa !нформащя. Запропоновано 3aci6 одержання ощнок МНК при pisHopiflHiix втирюваннях, який побудовано на попе-редн!й обробвд результатЬв однорЬдних витрювань i Еведэнн! на наотупному eTani в об'еднану систему умовних р!внянь нор-муючо! KOBapiauiHHO'i матриц!

К = diag: { > ,

елементами яко! s ощнки дисперсий шуму 6i" в кожнФй rpyni вимЬрювань, яких зналдено на першому eTani од!ноЕання.

Чисельна реалЬзахця МНК усклэднена поганою обумовленЬс-тга матриць систем нормальних р!внянь. Проблем! отримання

стойких pi тень присвячен1 прац! Т.Лоусона, Р.Хенсона, A.M.Тихонова, В.Я.Арсеко.нз, Дж.Раиса та 1н, 5а оснсвкий апа-рат отримання сшнск МНК обрано ортогональна перетворення . Хауехольдера, яке вводить задачу А X = Y до системи

Р. К = Q Y ,

де R - верхня трикутка матршя ;

О - ортогональна матриця, така, шр Q А = Р. .

В Ш О С Т О М у P о 3 д i Л i розглянуто KOMOiHO-saHi модело будоаельних конструкщй, яких утворено ядяхом уведення в апроорну детер},ановану модель оцонок низки параметров, ир одердан! МНК або УМНК за результатами експершен-ту. Щ параметри перш за все дозеоляють узгодити результата розрахуяку та експеркменту, вияеити i оцонити фактори, якл призвели до lXHo'i posCixHGCTi, усунути систематичн1 псмилки модело.. До друго! KaTeropii параметр1в, що подлягэоть ощню-ванню, налеязть фактори. яки не модуть бути безпссередньо виморяно з хода експершенту.

Бектори експермментальних даких розподолено на навчаючу послодсвн1сгь Yo , яка зиксристовувться для иинюЕачня параметров модело, та переворочяу - Ул , яка викориотовузгься для переЕ1рки якоот1 (адекватносто) модел!.

Anpiopaa детермонована модель дозволяв у Me;itax aiHiiiHOi постановки зацач1 Екразити з!дгук кснструки!! на aoBHinrai ciuoBi д1яння Р (наприклад, перемщення Yp, в1дпов1.дн1 знай-деним в експеримент1 Y):

Yp s А Р,-

де А - матриця впливу.

При цьому Yp ^ Y, або

Y = Yp -I- s.

де г - вектор пол-шок.

Яйцо Е (г) я G (г~ М (0,1б2)), вектор s являв собою шум, флуктуацол експерименту, помилки зтиргавань та 1н. i cyMHiaiB в anpiopHifi детермк-ювачой модел1 не виникав.

Але. якщр Е (г) ^ 0 (помилки меоть змшенкя), несбх1дно щшзнзш зпрхорну модель неадекватною.

Причину розбишосп можна шукати перш за все в наявное-т! силових дактор1в (парачетри стану). яких не було зрахоза-но в апр!орн1й моделЗ., 1 по-друге, в помилковому визначенн1 жорсткоотг елемент!в системи (власне параметры модел!).

В першому зиладку задача приймаб вигляд

У = Ур + В X + г,

де л - вектор невхдоыих сил;

3 - матрица впливу, яку можна побудувати з допомогою .лпрлорнсп модел!.

До вир!шення тако! задач! можна эастосувати методи па-раметрично! з-дентиЗдкацП (МНК, УМКК та он.).

Сформовано умовн! р!внянкя для отримання ощнок силовик параметр! в У.

: 0 X ¿о

: -I АП 'да

де V

напрямку вимхрю-

Щ

Щ та Мо та \у'р2

гп х п-матрщя перемицень вань Yi з!д сил Хп - 1 ;. г х п- та (ш - г) х п-блоки матриц! V ; 2- та (гп - г)-вектори тих самих перемщень в1д зовнхшйх навантзжень ; п-вектор яевщошх сил Хо ; (т - г)-вектор розрахункових аналог1в вим!-рювань перев!рочно1 посл!довност1 Уп ; г-вектор Екшрювань, яка увйшши у яэвчз-ючу лосл1довн1сть ; нульова г х (гп - г)-матриця ; одинична (ш - г) х (т - г)-матриця ; кульовий (т - г)-вектор. Структура умовних р!внякь . яка зключають великий кульовий блок О, визнзчав посл1довн!сть отримання ршенкя. Перш

X -

Хп То

0

1 01

га асе гнэходяться МНК oiUhkk X

А - 'И" Го * ':¡± : ' Х0 - '.VI* , ïo - V/p

mq

О. . r. - .. -1

ccv л - ,, T,,'¿- ,\0 - .Vi ; -

Хп - Wp2 + Ws X

С: -г .. -i .. «-i .. -

cqv an - v»2 i. ä1* ao " -Vi ; - .'.g* ,

«e X0 - ксзар!аа!йна матрпця зекгору

Ha "kiers cuihck суттево зплизаг дедаткеза апр!срна !н-фориацхя, яка урахсвувться у :дект::э1ктач;с-: обмелениях, яками можуть бути допознен! системи умозних р!знянь.

Показано, so зм!нення ооновно! системи формально не зплпвгв на зеличинп ciiíhck. Просе, зм!н^;:сься отэм!ри матрица та :хня обумовлен!сть, за суттзво зпдиназ на трудем!ст-KicTb сбчислюзань i, як насл!док, на точн!сть р!шення.

Сфсрмульсзано умовн! cíbhhhhh для стршания оц1нок па-раметрхв жоретксст! елемент!з системи. ; цьему зипадку, па-раметри, ар ощнюються. входять у склад елемент!з матрица А i 3 , задача суттево ускладнветься i тему зпрХзузтьол дзема этапами,на першему з яких знахсдяться ещнкп перем!день 'вуз-aia, hki розтазюзан! на контакт! система з зоною, aopctkictb яке! оцхкбвться. На друго;лу етап! сц!нкються сбумозлен! ксе-ái'aisHTií пропор'ддональнсст! до базевих значень яорстксст! зони. Проте.показано, до некоректн1сть задач!, !мсз!рн!сть виникнення суттвзих пемилек та*трудсм!стк!сть стримання pi-шекъ роблять цей п!дх!д нерац!ональк'1М для практичного зико-ристання. Доц!льно шукати оценки сшгазих фактср!з, як! характеризуя:» ззавмод:ю системи з зоне?:, а пст!м дскладно анал!зуззти напрумений ! деформованпй стани зони.

Ззпропонозако методику дерев!рки адекватнсст! отримано! комб1нозано! модел!. При цьому зщЛсуються дв! задач!. Пс-перше, перезхряються апрхерн! дередумсви в!днссно роз-под!лу завал (пемилск) та 1хнз сеседне. Пе-друге, лс-р1звшться оц!нки элемент1з перэз:речко1 песл!дсзнсот! Хп

- 20 -

з результатами эксперименту Тп.

■ 3 урахуванням структуры умовких ствнянь умова хп - '['п у зипадку адекватно! модел! поизводить до систем» разностей

л'о X - Уп -

яких молнз розглядати як л^шп !дентиф!куюч! сбмекенкя в систем! умовних р!внянь ,

-Год! задача перев1рки адекватноот! модел1 отримув виг-ляд: леревхрити гипотезу

Н : '¿'2 X - '/п -

для моделх

¡л"! л = 10 - т е ,

де е - вектор нев'язок.

Еир!шуши задачу без урахування вдентийакуючих обме-жень. якши е друга група умоених о!внянь., та з !н!м упаху-

Л ^ч *

ванням, ! отршуючи вадпов1дн1 оцанкн л та Хн, момна знайти оуми квазрат1в нев'язок (остаточн1 оуми квадрат!в)

1?35 = ( Та - X )т ( - X )

та

л т ~

ЕЗЗн = ( У1 - Хн ) ( У-1 - '«1 Хн )

! визначити по Дл.Себеру статистику

Й35н - ИЗБ 2 - п

НЗЗ гп - 2

яка мае Р-розпод1л ЗИвера-Снедекора з ш - г та г - п ступенями свободи.

Якщо гипотеза Н зхрна. розраховане значения Р мае бути менше за га (к*, ко) для в1дпов!дного р!вня значимости а г ступени свободи к! та кг ! припущення про адекваттс-ть мо-

дел1 не моке бутя зз.дкпнуто.

Аналогi4Ki»i Kpirrepiii адекватность псбудозано для запального зипадку рЬзнорЬдннх зимЬрюзакь.

Гкгорматя про * ÍKT Г.смши a.ipi-

i ■ дослиясень орних уявльнь

Hj-:cnsp¡a,í5 t кг AnpiopKa модель

Поянлкк i Екепзря- ¡ 1 Qn:íc Лзмндкн

'а эично- 1 мекталь- стр.укгу- ¿деа-иза-

гэ модз- i sa psa- i ри ! ЦП

люваннл í Л1затя гу лос.и- гь:гу, гра-

об ' ¡ 1 '■ :-г.:чнпх

1 ] ДОСЛ1Д- Розрахук- умоз, ка-

i KSKí i :-:c2 a гхема агнтгчбкь

1 i ! ■

Ломилн;! Зипрсзу- I Poapaxy:-:- Г^Ж!

3KMÍCE)- ! занкя. ! i КСЭИЯ i чисалько-

зань. ¡ Експйри- i аг.арат

кванту- ; ' менталь- маха к i к::. дюкратл-

1 на Pas: •льта- ггц:; та

:НТ8р- ! 1 да-HHí '1 i ти розра,- i лiкгави-

лрата- i i i х.укху эацх i

mi ! 1 ! i ¡

i

1 Лаваметвична ■ * Лзыклк:!

1Двнтн®1кашя отниваккд

Апсстгри модель

Мал.2. Схема, компдекснпх е кодер::;,:~нтально-тесре Tir-JHiLX до ол i джень

Запропокованс загальний алгоритм експер::ментатьно-тео-ретичних доол1дмень окладннх буд1вельннх конотрукгйй (мал. 2), завердув як! Зудування адекватно! апсстерхорно! ' комбиновано! ыодел!.

С ь о м и и р о з д 1 л присвячено сц!нювакшо пзра-метр!в ззавмод!! спсоуди з ссновсю, яка нер!внсм!рно дефср-мувться, за результатами спостереження в експеримент! дефор-мац!й нзземних конструкц!и. Под1бна задача зиникав при натурных дослЛдзкеннях буд!зель та споруд на д!ю нер1вном1рних деформац!й основ,ксли реактивний оп!р оокови, який повв!отю зизначав напрукенпп стан спсруди, не може бути з нео£х!днсз точг-пстю В5м1ряний експериментально.

для эмениення калькост! параметр1в, що мають бути схЦ-нен!, реактивний оп!р основи запропоновано зизначати як суму апрюрних (а окремих зипадках нульових) значень з додатками, яких зикликанс проявам нер1вном1рних деформац!й основи п!д час ексяерименту.Д! дсдаткл можуть бути алроксимозан! зздовж фундаменту пол! нема1,«I вигляду

- Хк а ц° ехр ( - 10 с, ),

де и - Е1дноснз ордината точки п!дошаи фундаменту ; а та Ь - ксеф!ц!внтп ;

Хк - параметр епюри опору, ¡до ош-нювться.

Сформульсзано умозк! рхзняння , як! поз * язують лукан! параметра з результатами експериментальних вим1рювань. Роз-рахунок виконувться для основно! системи, що створюеться шляхом введения в-р!вн1 пхдоизи фундаментов закр!плень, як! прот:щ!ють эмшенням споруди як жсрсткого т!ла. Оск!льки пукав! додатки реактивного опору мають бути сзмозрознсЕзмени-ми, система уыозних ргзнянь доповновться з!дпов!дними !дек-тиф3.куючими обмезкеннями.

Показано, що використання комб1новзно! основно! системи дозволяв пол1пштп обумозленгсть матрипь, як! обрсбляються, ! таким чином пол1пшти р!пення.

Залрспоновзний п!дх!д !люстровачо докладким прикладом.

7 в о с ь м о м у р о з д ! л ! розроблений метод побудузання комб!нсваних моделей ! аинюзання пзраметр!з реактивного опору осноен застссовано до досл!джекь конструкд!й

п' лтипсзерхозого янтлового будинку а великих бетонних бло-к1е, натурн1 icrarrn якого провалили з м.С-рдасз кхлзе Дн1про-петровоько! облает! !нститутл Ки'!зЗНД1ЕП, КД1БК та !н.

Виявлено i прознал!зовано низку помилок експерименталъ-Hoi реайгацП та проектного pinsara, so будузалиоь на надто приблизн!й anpiopHiii мсдел1, яка булз неспрсможна врахувати sei особливоот! роботи споруди.

Перш за зее, багато виконаких а эксперимент! зш,арювань (наприклад, лирика розкрлття лв!з ы!.т. ст!нсзнми блоками та !н.) не мали зхдпозмних роэрахуккових аналогхз у модел! х ix не межна було впкерпотати до !дентиф!хаи!1 мелел!.Неточ-ними б у ли BiaiipHHi э допсмсгсю магн!тселектр:гчких датчик!з величш-ш спору сснсзи - зпм!рнзання, :-:аязн!ссь яких зизначи-ла вибхр саме цього об'зкту для чиседьких дссл!длень. Надто складню,! зиявилось урахування э anocTepicpHin модел! числен-нпх м!сцених руйнузань от!нових конструкций, якх лрпэвели до того, цо опоруда у винику д!1 нер!знсм!рних деформад!й ооно-зи перетворилась з систему окрем;к кснструктизних елемент!з, HKi утримувались з стан! от!нко1 piBKoaarn лише vi,газами спи-оання та силами тертя.

Ссоблизо велик! буди л с рут & к к л с у ц ¿±s> к и х! споруди з Mic-цях пэрелошз cTiH у план! в лоддхях, да плитп перекрить, як1 не мали спец!альних кр!плекь до блок!з ст!н. не забезпе-чувази передач! зусиль м!ж перерваними д!лянками CTiH. Ск!н-чениоелементна Ссуперелементна) пружня модель не була опро-можна врахувати ц! ссоблизост! систэми, яка дослхджузалась, i булз яадьйрно жреткоэ. OarpnMaHi для uisl модел! оц!нки реактивного спору не з!дпоз!лали реальному стану споруди.

Прете, п!слл корэгувакня модел! ! введения параметр!в, HKi характеризують взаемодхю окремих дхлянок soBKinmix CTiH, були отриман! оцхнки пар.зметр!з реактивного опору основи, HKi задозътьно узгоджуютьоя з результатами експериментальних зимдрюзань (мал. 2}. Таюзл чином було п!дтверджено мозашвЛсть практичного використанкя запропонованего походу.

GCKCEKi РЬЬУЛЫАТЛ РС-БОТЛ I П1ДСУЖС21 ЕИСКСЬКИ

1. Бир!шено яауково-texHiчну проблему синтезу экспериментально! х георекпно! 1нформад!х та псбудсви на кого ос-

т

00 с

1

•

—1 1 1 Г_

I 1111 1

/2 34 5" $ 7 в 9 /{ 32А а

Рт/м

20 ¡5

/О ?

го

¡5 ю г

.... / /У N

/ ГУ // т\ V-*

// 1,/ ч\ к

г ^ о \уу N \

6

/

2 \ ' 7 У \\

у / / ч \\

ч и ✓ / /

/

/ г 3 4 5- 6. 7 8 Я /О 8

Мал.З. Оц1нгавання реактивного опору оопоъп под фундаментами

п'ятиповерхового будинку: а - схема плану будинку; б 1 в - реактивкий стр оскови в!д-повхдно п!д стенами по с-сях А 1 В. 1 - експершент; 2 - роэрэхунок.

■Заноз! аденззтнпх моделей складнях буд!вельн::х кокс?рукц1й.

Ун1вврсальн1сть запропоновансго п!дходу, який не псв'-яззно з конкретним видом конструкщй, що досл!джуються, 1 структурой гпр1орних моделей, бззувться нн широкому застссу-ванн! сучзсннх методов механ!ки та засс51з обчислюватьноо техн1ки.

2. гозроблено метод оЩнювання параметров ксмбонованих моделей складних будовельних конструкций, який дозволяв тд-зизлти еф5ктивн!сть эксперименту, зменшити вплиз систематич-них псмшгак, систематизувати процес !нтерпретац!! його результатов, забезпечптн отримачня в результат! дослоджень адекватно! математично! модел! - нос!я найб!льш позноо он-фсрмнц!! про об'ект досл!дх?нь.

5. Показано, до експерпментальн! дссл!дленкл, як! в не-сбх1днш диерелом !нформзци при зивченн1 складних 6уд!зель-них кснструкц!:"', а в бзгатьох зипадках 1 гслсвним критер1ем з!рог!лност1 теоретичних положень, повн!стю базуються на ап-р!срких моделях сб'вкту досл!джень, а :хн! згаики псв'язан! з низкою помилок, яких снстематизовачо у робот!.

4. Ефектиэна детерм!нозгнз модель псзедонки залозсбе-тонноо конструкц!! на вс!х стад!ях навантаження меже бути побудовача на пружнъо-пластичнй! схем! деформування з обме-женням деформэлш текучост!. При цьому для опису роботи за-л!зобетонноо конструкцзл, яка знаходиться у плоскому напру-женому стан!, межна використозувати запропонован! алгоритм ! критер!о руйкування та м!цност! (плзстичнсст!).

5. При будузачн! .моделей багзтопозерхових будпнк1в, як! зводяться у складних !нженерно-геолог!чних умовах та зззнз-:-оть д!о н9р!внсм!рк;1х деформзц!й основ, доц!льнс рсзпод!лпт:1 задачу на два етзпи:

- псбудування ск!нченноелементно! модел! будинку,.як багатор!вньово! !врархично! системи суперелементов;

- вир!сення суто нелонишох задач! вззвмодоо споруди, модель якоо подано И матрицею дорстост!, з основою, ню не-р!внсм1рно деосрмувться.

5. Ефектпзним гассбсм дссл!дження складних зал1зобетон-нпх конструкцой = запрспокозаний апарат !.мотац!инсго моделю-зання, який гаснозано' на сполученн! розроблених а!гсритм!з детерм!нсваного моделювання зат!зобетсннпх конструкцш тз

- йб -

ыетод13 моделкшання випадкових лол!з, який дозволяв в!дтно-рити на EDM зипадковий характер biihiíkíb эксперименту, a íh-коли i ЗЗЬйЕИТИ його.

7. Основним засобом визначення (ощнювання) параметр1в комбиновано! модель як! е недосяжними для беапосереднього вгайрнэвання в ход i эксперименту, s апарат парачетрично! !дентиф!кацН. При цьому в умовах обмеженого обоягу або при поен1й з1дсутност1 anpiopHoí шформацП про природу i розпо-д1л помилок використозуеться метод найменших квадратхв та його модщ^кацп.

S. Перевхрка hkoctí (адекватносг!) отримано! комб!ноза-ho'i апостерЮрнох модел1 зпкануеться шляхом аналхзу вектору 31дхилень та остаточних сум квадраив, що внайден! з ураху-занням 1дентиф1куючих обмэжень у зигляд1 у1.юв díehootí bkmí-рювань, яких включено в перев1рочну поойдовнгсть, та оцхнок ÍXHÍX роврахункових аналоггв.

9. Запропонований п1дххд »южна ефективно эастоеувати до зирошення задач! про взаемод!» споруди з основою для ошню-вання параметр1в реактивного опору основ за внникамн епосте-реження з эксперимент! деформац1й наземно! частини споруди.

iö. ДослЛдження реального п'ятипсверхоБого будинку, який знзходиться п!д дхею HepiEHOMipmix деформаций основи, дозволили п1дтвердити можлив!сть практичного застосування аапропонозаних алгоритм!в побудуЕання комбшованих моделей, проанал1зувати помидки эксперименту та недолхки конструктивного pimemra досл1дженого будинку.

11. В!рог!днасть запропонованих методик та зисновклз, яких зроблено на ochobí проведених дошпджень, шдтзерджу-еться зикористанням загальноприйнятих теоретичних передумав i припущень- при формуванн1 моделей i не спростовуеться результатами вхдомих експериментадьних досл1джень.

Основний 3MÍCT дисергацП воображено в наступних пуб-лгкащях:

Монография

1. Дыховичный A.A. Статически неопределимые железобетонные конструкции.- К.; Будгвельнж, 1978. - 108 с.

Брошюри

£. Дыховичный A.A., Давыдов Е.С., Жемчужникова л.Г. Ме-

тоцические рекомендации по оцениванию параметров реактивного отпора естественных оснований по результатам эксперимента. -К.: КиевЗНИИЭП, 1987. - 32 с.

2. Шевелев Б. Б. Дыховичный A.A., Еишневецкий А. И., Банах З.А. Методические рекомендации по применению программы расчета взаимодействия зданий и сооружении с нелинейно деформируемым основанием.- К.: КиевЗНШЗП, 1989. - 40 с.

Статт1 у наукових виданнях

4. Дыховичный A.A. Программа ДИСК-1 - .аналитическая модель двухветвевой колонны.- В кн. Исследования открытых крановых эстакад.- К.: Буд1вельник, 1965, с. 78-92.

5. Дыховичный A.A. Применение метода последовательных приближений к расчету статически неопределимых железобетонных конструкций.- В кн. Вычислительная и организационная техника, вып.I1-1, М.: Гипротис, 1957, с. 32-35.

5. Дыховичный A.A., Кретов В.И. К расчету сборно-монолитных конструкций за пределами упругости.- Строительное проектирование промышленных предприятий, N5, 1959, о. 43-45.

7. Дыховичный A.A., Гршенко И.В. К расчету статически неопределимых железобетонных конструкций.- Бетон и железобетон, N 3, '1970, с. 40-42.

8. Дыхоеичный a.A., Коба С.Д. Предельное равновесие железобетонных ребристых складок.- Строительная механика и расчет сооружений, N 3; 1971, с. 53-54.

9. Дыхоеичный A.A., Гриценко И.В. Алгоритм расчета статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом нелинейной работы материала.- В кн.Сопротивление материалов и теория сооружений,, вып. "16.- К.: Буд1вельник, 1972, с. 271-273.

10. Дыховичный A.A."; Кретов В.И. Автоматизированная система исследования строительных конструкций на моделях.- В кн. Экспериментальные исследования инженерных сооружений.-К.: 5уд1вельник, 1973, с. 153-156.

11. Михайлов В.А., Дыховичный A.A. Исследования пространственных конструкций методами моделирования в КИИСК Госстроя СССР.- В кн. Строительные конструкции, вып.22.- К.: Еу-дхвельник, 1973, с. 3-12.

12. Дыховичный A.A., Кретов В.И. К расчету сборно-монолитных железобетонных покрытий в эксплуатационной стадии.-

Строительная механика и расчет сооружении, М 6, 1574, с. 11-14.

13. Дыховичный A.A., Кретов Б. И. Комбинированные методы при исследовании конструкций на моделях.- В кн. Электроника и моделирование, вып.5.- К.: Наукова думка, 1975, с. 3-5.

14. Дыховичный A.A., Коба С.Д. Несущая способность железобетонных ребристых складок,- В кн. Пространственные конструкции зданий и сооружений, .вып.2.- М.: Стройиздат, 1S75, с. 75-80.

15. Дыховичный A.A. Моделирование и автоматизация исследований железобетонных конструкций.- В кн. Эффективные железобетонные конструкции.- К.: БудЬвельник, 1977, с. 101-1D5.

"16. Дыховичный A.A., Бишневецкий А.И. Экспериментальные исследования упругих систем и.математическое моделирование.-В кн. Сопротивление материалов и теория сооружений, вып.25.-К.: БудЬвельник, 1980, о. 107-110.

'17. дыховичный A.A., Бишневецкий А.И. К вопросу выбора основной системы при корректировке расчетных моделей по данным эксперимента.- Ш5УЗ. Строительство и архитектура, Н 2, 1980. с. 35-39.

13. Duhovichny А. Matematikai rnodellezes а szerkezetkuta- tasban.- Epitessi, Kutatas, Fe,i lesztes. N 4, 1982 (Угорщина), s. 209-211.

19. Дыховичный A.A., Ярлыченко Ю.Е. Имитационное моделирование тонкостенных железобетонных конструкций.- Б кн. Эффективные конструкции гражданских зданий.- К.: КиевЗНИИЗП, 1982, о. 50-54.

20. Дыховичный A.A., Жемчужникова Л. Г., Зима С. Г., Бишневецкий А.И. Соответствие расчетных моделей строительных конструкций экспериментальным данным.- Е кн. Надежность и долговечность машин и сооружений, вып.6.- К.: Наукова думка. 1984, о. 47-4S.

21. Дыховичный A.A., Жемчумникова Л.Г., Зима С.Г., Ма-лачевский Л.Д. К расчету крупнопанельных зданий,возводимых на подрабатываемых территориях.- В кн. ¡Эффективные конструкции гражданских зданий.- К.: КиевЗНИИЭП, 1984, с. 25-31.

22. Дыховичный A.A., Ярлыченко Ю.Е. Моделирование случайных свойств бетона з конструкциях.- В кн. Надежность и

долговечность машин и сооружений, вып.В.- К.: Наукова думка, 1935. с. 77-80.

23. Дыховичный A.A., Кретоз Б.Я., 2;шневецк:ш А.Л. Методы построения расчетных моделей, адекватных физическим моделям строительных конструкций.- 3 кн. Сопротивление материалов и теория сооружений, вып.48.- К.: Буд1велькпк, 1985, с. -.5-88.

24. Дыховичный A.A. Математическое моделирование и .экспериментальная информация з исследованиях строительных конструкций.- 3 кн. Строительные конструкции, вып.39.- К.: Зудх-зельннк, 1965, с: 29 -22. _

25. Дыховичный A.A.. Давыдов 8.С'., лемчужнжова Л.Г. Математическое моделирование взаимодействия зданий с неразномерно деформируемым основанием.- 5 кн. Конструкции гражданских зданий в сложны;-: условиях строительства. - К.: КпеЕЗ-НИИсП, 1955, с. 21-25.

25. Дыховичный A.A. Учет разнородных измерений леи параметрической идентификации расчетных моделей.- 8 кн. Сспро-тинлекие материалов и теория сооружений, вып.51.- К.: 5уд1-эельник. 1937, с. 37-41.

27. Дыховичный A.A.. Давыдов B.C. Интерпретация результатов эксперимента при совершенствовании расчетных молелен.-В кн. Экспериментальные исследования конструкций гражданских зданий. - К.: КиевЗНШЕП, 1987, с. £5-91.

28. Дыховичный A.A. Адекватность расчетных моделей.- В кн. Надежность и долговечность машин и сооружений, вып.14.-К.: Наукова думка, 1988. с. 32-37.

29. Банах 3.А., Дыховичный А.А., Еилгаевецкий А.И. К расчету многоэтажных" зданий из монолитного железобетона, возводимых в сложных условиях строительства.- Б кн. Здания из монолитного железобетона.- К.: КиезЗНШЭП. 1989, с. 72-78.

20. Дыховичный A.A., Немчужникова Л.Г., Банах З.А.О влиянии перекрытий на напряженно-деформированное состояние несущих конструкций многоэтажных зданий.- 3 га. Конструкции гражданских зданий.- К.: КиевЗНШЕП, 1992, с. 59-58.

Dychovichny.A. Models oi Building Constructions ¿rid Their Identification. A thesis in manuscript form to search for academic degree of doctor of engineering science on profession 05.22.ul - Building1 'Structures, Building's and Edifices. Kiev State Technical University of Construction and Architecture. Kiev, 1955.

The author has worked out general гг.сьпоа of building1 зла testing: the adequacy of building structures models based on the synthesis of experimental and theoretical information, and has offered determinated, imitationai and combined constructions models, including buildings and structures, erected under specific geological conditions.

The author has implemented his models and methods of their analysis in research ала designation of many-storeyed dwelling houses erected under specific geological conditions in Donbas and Yolgodonsk, and also a number of other industrial and civil buildings.

Дыховичный А.А. Модели строительных конструкций и их идентификация. Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 - Строительные конструкции,здания и сооружения. Киевский государственный технический университет строительства и архитектуры, Киев, 1995.

Защищается общий метод построения и проверки адекватности моделей строительных конструкций, зданий и сооружений на основе синтеза экспериментальной и теоретической информации. Предложены детерминированные, имитационные и комбинированные модели сложных строительных конструкций, в том числе, зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях.

Осуществлено внедрение предложенных моделей и методов их анализа в исследованиях и проектировании многоэтажных жилых зданий, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях в Донбассе и Волгодонске, а также ряда других зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.

Ключое! слова: КОКСТРУКЦII БУД1ЕЕЛЬ ТА СПОРУД, МОДЕЛЬ СКЛАДН1 УМОЕИ БУД1ВШДТЕА, ПАРАМЕТгйЧНА 1ДЕНТИФ1КАЦ1Я