Установление форматов безопасности для динамического нелинейного конечно-элементного анализа железобетонной конструкции при внезапном удалении несущей колонны

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

1. 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. № 173. С. 122–149. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.06.082.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Fib-federation internationale du beton. fib model code for concrete structures 2010. – John Wiley & Sons; 2013.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. fib Bulletin N°45: Practitioner’s guide to finite element modelling of reinforced concrete structures – State of the art report, Lausanne; 2008.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. CEN Comité Européen de Normalisation. EN 1990: Eurocode - basis of structural design. Brussels (Belgium): CEN; 2002.

18. 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.

19. 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.

20. 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.