constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2026-125-3-46-59IHLPLSconstruction-1076Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙBUILDING AND STRUCTURE SAFETYУстановление форматов безопасности для динамического нелинейного конечно-элементного анализа железобетонной конструкции при внезапном удалении несущей колонныEstablishment of safety formats for dynamic nonlinear finite element analysis of a reinforced concrete structure under sudden load-bearing column removalhttps://orcid.org/0000-0001-5755-8345ВуТуен НгокVuTuyen Ngoc

Ву Нгок Туен, кандидат технических наук, доцент кафедры фундаментального образования

Scopus ID: 57215934802

г. Москва

Vu Ngoc Tuyen, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Fundamental Education

Scopus ID: 57215934802

Moscow

WuNgokTuen@gic.mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8896-0246ЛизогубА. А.LizahubA. A.

Лизогуб Александр Александрович, магистр технических наук, старший преподаватель кафедры теоретической и прикладной механики

Scopus ID: 57220836043

г. Брест

Aliaksandr Al. Lizahub, Master of Engineering Sciences, Senior Lecturer of the Department of Theoretical and Applied Mechanics

Scopus ID: 57220836043

Brest

p_332_14lizogub@mail.ruФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil EngineeringRussian FederationБрестский государственный технический университетБеларусьBrest State Technical UniversityBelarus202619072026034659Copyright © Ву Т.Н., Лизогуб А.А., 20262026Ву Т.Н., Лизогуб А.А.Vu T.N., Lizahub A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/1076

В данном исследовании устанавливаются и оцениваются три формата безопасности для нелинейного конечно-элементного анализа, применяемого к задаче прогрессирующего разрушения железобетонной рамной конструкции в сценарии внезапного удаления несущей колонны. Рассматриваемые форматы включают: метод частных коэффициентов, метод оценки коэффициента вариации и метод общего коэффициента сопротивления. Данные форматы применяются в рамках общей методики оценки сопротивления для определения расчётной несущей способности конструкции. Три метода применяются к железобетонной рамной конструкции для сравнительного и критического анализа результатов прогнозирования несущей способности. Результаты показывают существенные различия между методами. Метод частных коэффициентов и метод общего коэффициента сопротивления, требующие единственного нелинейного конечно-элементного анализа, обеспечивают консервативную оценку несущей способности конструкции, что подтверждается полным разрушением рассматриваемой рамы в обоих случаях. Метод оценки коэффициента вариации, основанный на двух нелинейных конечно-элементных анализах со средними и характеристическими значениями прочности материалов, позволяет более детально учесть изменчивость свойств материалов. Полученные результаты демонстрируют существенное различие в перемещениях конструкции в зависимости от уровня прочности материалов

This study establishes and evaluates three safety formats for nonlinear finite element analysis applied to the problem of progressive collapse of a reinforced concrete frame structure under the scenario of sudden removal of a load-bearing column. The considered safety formats include the partial factor method, the method of estimating the coefficient of variation, and the global resistance factor method. These formats are applied within the framework of a global resistance assessment approach to determine the design resistance of the structure. The three methods are applied to a reinforced concrete frame structure for comparative and critical analysis of the predicted structural resistance. The results show significant differences between the methods. The partial factor method and the global resistance factor method, each requiring a single nonlinear finite element analysis, provide a conservative estimate of the structural resistance, which is confirmed by the complete collapse of the examined frame in both cases. The method of estimating the coefficient of variation, based on two nonlinear finite element analyses with mean and characteristic values of material strengths, allows for a more detailed consideration of the variability of material properties. The obtained results demonstrate a significant difference in structural displacements depending on the level of material strength.

нелинейный конечно-элементный анализформаты безопасностирасчетное глобальное сопротивлениежелезобетонные конструкцииструктурная надежностькоэффициент безопасностипрогрессирующее обрушениеNLFEAsSafety formatsDesign global resistanceReinforced concrete structureStructural reliabilitySafety factorProgressive collapseИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда No 24-49-10010, https://rscf.ru//project/24-49-10010/ . Исследование выполнено в рамках гранта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований No Т23РНФМ-060.ReferencesAdam J.M., Parisi F., Sagaseta J., Lu X. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century // Engineering Structures. 2018. № 173. С. 122–149. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.06.082.Adam J.M., Parisi F., Sagaseta J., Lu X. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century. Engineering Structures. 2018. No. 173. Pp. 122–149.Byfield M., Mudalige W., Morison C., Stoddart E. A review of progressive collapse research and regulations // Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings. 2014. № 8(167). С. 447–456. DOI:10.1680/STBU.12.00023.Byfield M., Mudalige W., Morison C., Stoddart E. A review of progressive collapse research and regulations. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings. 2014. Vol. 167. No. 8. Pp. 447–456.Abdelwahed B. A review on building progressive collapse, survey and discussion // Case Studies in Construction Materials. 2019. № 11. С. e00264. DOI:10.1016/J.CSCM.2019.E00264.Abdelwahed B. A review on building progressive collapse, survey and discussion. Case Studies in Construction Materials. 2019. No. 11.Kang S.B., Wang S., Gao S. Analytical study on one-way reinforced concrete beam-slab sub-structures under compressive arch action and catenary action // Engineering Structures. 2020. № 206. С. 110032. DOI:10.1016/J.ENGSTRUCT.2019.110032.Kang S.B., Wang S., Gao S. Analytical study on one-way reinforced concrete beam-slab sub-structures under compressive arch action and catenary action. Engineering Structures. 2020. No. 206.Kiureghian A. Der, Ditlevsen O. Aleatory or epistemic? Does it matter? // Structural Safety. 2009. № 2(31). С. 105–112. DOI:10.1016/j.strusafe.2008.06.020.Kiureghian A. Der, Ditlevsen O. Aleatory or epistemic? Does it matter?. Structural Safety. 2009. Vol.31. No. 2. Pp. 105–112.Castaldo P., Gino D., Carbone V.I., Mancini G. Framework for definition of design formulations from empirical and semi-empirical resistance models // Structural Concrete. 2018. № 4(19). С. 980–987. DOI:10.1002/suco.201800083.Castaldo P., Gino D., Carbone V.I., Mancini G. Framework for definition of design formulations from empirical and semi-empirical resistance models. Structural Concrete. 2018. Vol. 19. No. 4. Pp. 980–987.Castaldo P., Gino D., Bertagnoli G., Mancini G. Partial safety factor for resistance model uncertainties in 2D non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures // Engineering Structures. 2018. № 176. С. 746–762. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.09.041.Castaldo P., Gino D., Bertagnoli G., Mancini G. Partial safety factor for resistance model uncertainties in 2D non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures. Engineering Structures. 2018. No. 176. Pp. 746–762.Fib-federation internationale du beton. fib model code for concrete structures 2010. – John Wiley & Sons; 2013.Fib-federation internationale du beton. fib model code for concrete structures 2010. – John Wiley & Sons; 2013.Muttoni A., Ruiz M.F. Levels-of-a pproximation approach in codes of practice // Structural Engineering International: Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE). 2012. № 2(22). С. 190–194. DOI:10.2749/101686612X13291382990688.Muttoni A., Ruiz M.F. Levels-of-a pproximation approach in codes of practice. Structural Engineering International: Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE). 2012. Vol. 22. No. 2. Pp. 190–194.Mancini G., Carbone V.I., Bertagnoli G., Gino D. Reliability-based evaluation of bond strength for tensed lapped joints and anchorages in new and existing reinforced concrete structures // Structural Concrete. 2018. № 3(19). С. 904–917. DOI:10.1002/suco.201700082.Mancini G., Carbone V.I., Bertagnoli G., Gino D. Reliability-based evaluation of bond strength for tensed lapped joints and anchorages in new and existing reinforced concrete structures. Structural Concrete. 2018. Vol.19. No. 3. Pp. 904–917.Cervenka V. Reliability-based non-linear analysis according to fib Model Code 2010 // Structural Concrete. 2013. № 1(14). С. 19–28. DOI:10.1002/SUCO.201200022.Cervenka V. Reliability-based non-linear analysis according to fib Model Code 2010. Structural Concrete. 2013. Vol. 14. No. 1. Pp. 19–28.fib Bulletin N°45: Practitioner’s guide to finite element modelling of reinforced concrete structures – State of the art report, Lausanne; 2008.fib Bulletin No 45: Practitioner’s guide to finite element modelling of reinforced concrete structures – State of the art report, Lausanne; 2008.NIST GCR 17-917-46v3. Guidelines for Nonlinear Structural Analysis for Design of Buildings, U.S. Department of Commerce, Engineering Laboratory National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, USA; 2017.NIST GCR 17-917-46v3. Guidelines for Nonlinear Structural Analysis for Design of Buildings, U.S. Department of Commerce, Engineering Laboratory National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, USA; 2017.Pham A.T., Tan K.H., Yu J. Numerical investigations on static and dynamic responses of reinforced concrete sub-assemblages under progressive collapse // Engineering Structures. 2017. № 149. С. 2–20. DOI:10.1016/j.engstruct.2016.07.042.Pham A.T., Tan K.H., Yu J. Numerical investigations on static and dynamic responses of reinforced concrete sub-assemblages under progressive collapse. Engineering Structures. 2017. No. 149. Pp. 2–20.Allaix D.L., Carbone V.I., Mancini G. Global safety format for non-linear analysis of reinforced concrete structures // Structural Concrete. 2013. № 1(14). С. 29–42. DOI:10.1002/suco.201200017.Allaix D.L., Carbone V.I., Mancini G. Global safety format for non-linear analysis of reinforced concrete structures. Structural Concrete. 2013. Vol. 14. No. 1. Pp. 29–42.Castaldo P., Gino D. M.G. Safety formats for non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures: discussion, comparison and proposals // Engineering Structures. 2019. № 193. С. 136–153. DOI:10.1016/J.ENGSTRUCT.2019.05.029.Castaldo P., Gino D. M.G. Safety formats for non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures: discussion, comparison and proposals. Engineering Structures. 2019. No. 193. Pp. 136–153.CEN Comité Européen de Normalisation. EN 1990: Eurocode - basis of structural design. Brussels (Belgium): CEN; 2002.CEN Comité Européen de Normalisation. EN 1990: Eurocode - basis of structural design. Brussels (Belgium): CEN; 2002.Castaldo P., Gino D., Bertagnoli G., Mancini G. Partial safety factor for resistance model uncertainties in 2D non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures // Engineering Structures. 2018. № 176. C. 746–762. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.09.041.Castaldo P., Gino D., Bertagnoli G., Mancini G. Partial safety factor for resistance model uncertainties in 2D non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures // Engineering Structures. 2018. № 176. C. 746–762. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.09.041.Tur A., Tur V., Derechennik S., Lizahub A. An innovative safety format for structural system robustness checking // Budownictwo i Architektura / Civil and Architectural Engineering. 2020. № 4(19). С. 067–079. DOI:10.35784/BUD-ARCH.2133.Tur A., Tur V., Derechennik S., Lizahub A. An innovative safety format for structural system robustness checking. Budownictwo i Architektura / Civil and Architectural Engineering. 2020. Vol. 19. No. 4. Pp. 067–079.CEN Comité Européen de Normalisation. EN 1992-1-1: Eurocode 3: design of concrete structures – Part 1–1: general rules and rules for buildings. Brussels (Belgium): CEN; 2004.CEN Comité Européen de Normalisation. EN 1992-1-1: Eurocode 3: design of concrete structures – Part 1–1: general rules and rules for buildings. Brussels (Belgium): CEN; 2004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.