Analysis of Nonlinear Static-Dynamic Deformation of Reinforced Concrete Frames in out-of-Limit States

Abstract

Постановка задачи. Приводятся расчетная модель, алгоритм расчетного анализа и результаты расчета нелинейного статико-динамического деформирования железобетонных рам в запредельных состояниях, вызванных внезапным удалением одной из несущих конструкций. Результаты. Для создания численной модели режима статико-динамического нагружения конструктивной системы использован программный комплекс LS-DYNA с применением детальной 3Д-модели, реализующей явный метод конечных элементов. При проведении расчетного анализа были приняты физико-механические характеристики деформирования материалов в трех вариантах: полученные по опытным данным Г. А. Гениева, по опытным данным Н. В. Федоровой, М. Д. Медянкина при статико-динамическом одноосном режиме испытаний ограниченного числа стандартных образцов призм и по СП 385.1325800.2018. Выводы. Численным анализом статико-динамического деформирования железобетонной рамно-стержневой системы каркаса многоэтажного здания установлено, что дифференцированный учет количественного значения модуля вязкости бетона и соответственно времени и уровня статико-динамического догружения конструкции позволяет более строго определять критерии особого предельного состояния элементов железобетонных конструктивных систем зданий и сооружений. Statement of the problem. The article presents a computational model, an algorithm for computational analysis and the results of calculating the nonlinear static-dynamic deformation of reinforced concrete frames in out-of-limit states caused by the sudden removal of one of the supporting structures. Results. To design a numerical model of the static-dynamic loading mode of a structural system, the LS-DYNA software package was used that makes use of a detailed 3D model implementing an explicit finite element method. During the computational analysis, the physical and mechanical characteristics of the deformation of materials were taken in three variants: those obtained based on the experimental data by G. A. Geniev, the experimental data by N. V. Fedorova and M. D. Medyankin under the static-dynamic uniaxial testing mode of a limited number of standard samples of prisms and according to the Russian standards SP (СП) 385.1325800.2018. Conclusions. Numerical analysis of the static-dynamic deformation of the reinforced concrete frame-rod system of a multi-storey building has established that the differentiated accounting of the quantitative value of the concrete viscosity modulus and, accordingly, the time and level of static-dynamic loading of the structure allows one to identify the criteria for the special limit state of the elements of reinforced concrete structural systems of buildings and structures in a more rigid manner.