АНАЛІЗ ВПЛИВУ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА РОЗВИТОК ПРОГРЕСУЮЧОГО ОБВАЛЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ

Анотація

У роботі досліджено вплив динамічних характеристик будівельних конструкцій на механізми розвитку прогресуючого обвалення. Показано, що власні частоти, форми коливань та рівень демпфування істотно впливають на характер поширення обвалення після первинного руйнування одного або кількох несучих елементів. На основі отриманих результатів сформульовано критерії оцінки вразливості конструкцій до прогресуючого обвалення з урахуванням їх динамічних характеристик. Мета статті. Метою дослідження є встановлення взаємозв’язку між динамічними характеристиками будівельної конструкції та механізмами розвитку прогресуючого обвалення. Особлива увага приділяється впливу власних частот, форм коливань та рівня демпфування на ймовірність збудження конструкції до стану втрати стійкості або подальшого руйнування. На прикладі чисельного аналізу будівлі зі сталевим каркасом показано, що існує пряма залежність між локальними пошкодженнями та перерозподілом жорсткості конструктивної системи. Аналіз змін динамічних характеристик дає змогу ідентифікувати потенційно небезпечні зони зі зниженим опором до прогресуючого руйнування. Для оцінки вразливості до обвалення доцільно визначати перші 3–5 власних частот коливань, відповідні форми коливань, а також показники демпфування. Значне зниження жорсткості призводить до локалізації коливань, зростання амплітуд і потенційного накопичення енергії. Якщо система не в змозі погасити коливання через недостатнє демпфування, можливе каскадне руйнування. Критичними сигналами є зниження частоти більш ніж на 30 %, зростання амплітуди деформацій понад 50 %, поява локалізованих форм коливань, зменшення демпфування. Запропоновано уточнення до умов енергетичного підходу при оцінюванні поширення прогресуючого обвалення з урахуванням динамічних характеристик та локалізації деформацій у формах коливань (тобто структурної вразливості). Уточнено умови визначення динамічного коефіцієнта з урахуванням спектра частот і демпфування. Сформульовано завдання конструктивного формоутворення на основі динамічного аналізу з метою підвищення опору прогресуючому обваленню. Висновки. Використання динамічних коефіцієнтів (ударних множників), рекомендованих нормативними документами, є виправданим, але недостатнім без урахування індивідуальних характеристик конкретної конструкції. Аналіз власних форм коливань конструкцій будівлі можуть відображати потенційно слабкі місця, де деформації та напруження в конструкціях будуть найбільшими. Це важливо при прогнозуванні механізму розвитку прогресуючого обвалення.Результати дослідження можуть бути використані при оцінці вразливості існуючих будівель, а також при проєктуванні нових конструкцій, стійких до прогресуючого обвалення згідно з сучасними вимогами безпеки.