In recent decades, more and more attention has been paid to studying the mechanisms of resistance to the progressive collapse of various types of buildings and structures. Wherein, one of the most common types of structural systems of multi-storey residential and public buildings is a reinforced concrete frame or reinforced concrete frame-braced system. The scientific literature contains the following mechanisms of resistance of such structural systems to progressive collapse: arch, catenary or Vierendeel truss. However, currently there is not strict correspondence between the type of structural system, the nature of the accidental impact and the resistance mechanisms to progressive collapse. A similar situation exists in the field of developing effective ways to ensure the structural safety of such frames in case of accidental impacts. Therefore, a multi-storey reinforced concrete frame braced structural system with prestressed girders was selected as the object of study in this work. The purpose of the study is thus to establish the resistance mechanism of the reinforced concrete frame with prestressed girders at the failure of an outer column on the ground floor of the building. For the purpose of this study, using the decomposition method, the substructure in the form of two-story two-span reinforced concrete frame has been cut from the 3D model of the structure under consideration and has been performed a nonlinear quasi static analysis of the finite element model of this substructure. As a result of nonlinear numerical analysis, the diagrams of the axial forces and moments and schemes of destruction have been obtained for different values of prestressing in the girders. It has been established that over failed outer column the reinforced concrete frame under consideration transforms to Vierendeel truss. Change of the level of prestressing in the girders of the frame allows varying the stress-strain state and ensures load-bearing capacity of its elements under accidental impacts.

В последние десятилетия в области структурного анализа стало все больше внимания уделяться изучению механизмов сопротивления прогрессирующему разрушению различных типов конструктивных систем зданий и сооружений при аварийных воздействиях. Одним из наиболее распространенных типов конструктивных систем многоэтажных жилых и общественных зданий в настоящее время является рамный или рамно-связевой железобетонный каркас. В качестве механизмов его сопротивления прогрессирующему сопротивлению в научной литературе, как правило, выделяются следующие: арочный, вантовый, ферма Виренделя. Однако к настоящему времени не установлено строгого соответствия между типом конструктивной системы, характером аварийного воздействия и механизмами сопротивления прогрессирующему обрушению в зависимости от первых двух факторов. Аналогичная ситуация складывается и в области разработки эффективных способов обеспечения конструктивной безопасности таких каркасов при аварийных воздействиях. Поэтому в качестве объекта исследования в данной работе был выбран многоэтажный железобетонный рамно-связевой каркас с предварительно напряженными ригелями, подверженный аварийному воздействию в виде внезапного удаления колонны крайнего ряда на первом этаже здания. Целью исследования являлось установление механизма сопротивления железобетонного каркаса с предварительно напряженными ригелями при рассматриваемом типе воздействия. Для достижения целей исследования с помощью метода конечных элементов был выполнен нелинейный квазистатический анализ деформирования и разрушения подконструкции в виде двухэтажной двухпролетной рамы, выделенной из каркаса здания методом декомпозиции. По результатам нелинейного численного анализа были получены значения внутренних усилий в элементах подконструкции и схемы ее разрушения в зависимости от величины предварительного напряжения в ригелях. Установлено, что при удалении колонны крайнего ряда в рассматриваемом железобетонном каркасе с предварительно напряженными ригелями над зоной локального разрушения реализуется механизм сопротивления по типу фермы Виренделя. Показано, что изменение уровня усилия предварительного обжатия в ригелях позволяет варьировать НДС статически неопределимой стержневой системы и обеспечивать ее несущую способность при аварийных воздействиях.

• Failure simulation of a RC multi-storey building frame with prestressed girders
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
  • 3. Results and Discussion
  • 4. Conclusions
• Моделирование разрушения железобетонного каркаса многоэтажного здания с предварительно напряженными ригелями

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал: специализированный научный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Инженерно-строительный институт. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2008 -. № 8 (92), 2019. — 1 файл (19,2 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-103.pdf>.