Устойчивость рамно-стержневых конструктивных систем на просадочных грунтах

摘要

Цель исследования. Для обеспечения требований Федерального закона №384 "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" необходимо более глубокое изучение устойчивости рамно-стрежневых конструктивных систем при возникновении аварийной ситуации, связанной с просадкой основания одной из опор, и разработка методики оценки ресурса сопротивления элементов зданий, находящихся в сложных инженерно-геологических условиях. Методы. В качестве критерия устойчивости принят знак работы концевых моментов и поперечных сил. Отрицательное значение указанной работы является признаком "активной" потери устойчивости стержня, положительное - "пассивной". При возникновении аварийной ситуации, связанной с просадкой основания одной из опор рамы, работа продольной силы перестает способствовать потери устойчивости стержня. Следовательно, при определенном значении деформации S_(sl) отдельная стойка может перейти от активной бифуркации к пассивной, изменив критические параметры устойчивости всей системы в целом. Приведена формула для определения критической просадки S_(sl_(кр)). Результаты. Рассмотрена стержневая конструктивная система, центральный элемент которой нагружен силой Ркр, а крайние - силами аРкр. Найдены критические параметры устойчивости указанной рамы и формы бифуркации ее сжатых стоек с применением приведенных уравнений в зависимости от коэффициента приложения нагрузки а до и после возникновения рассматриваемой аварийной ситуации. Представлена оценка влияния просадки основания опор стоек рамы на характер бифуркации стержней конструктивной системы в целом. Выполнен анализ зависимости критического значения просадки S_(sl_(кр)). от схемы нагружения рассматриваемой рамы. Показано, что при значении коэффициента приложения нагрузки α=0,6, на первом этапе, когда рассматриваемая система стабильна, первая стойка теряет устойчивость пассивно, остальные - активно. При просадке основания второй стойки на 21 мм и более происходит изменение типа ее бифуркации, при этом критические параметры устойчивости остальных элементов существенно не изменяются. В случае возникновения аналогичной аварийной ситуации с основанием правой стойки рамы, значение критической просадки составляет 140 мм. При этом изменение типа бифуркации третьей стойки приводит к переходу первой стойки к активной потери устойчивости, вследствие чего существенно изменяются критические параметры всей системы в целом. Заключение. Предложенный критерий дает возможность относительно просто выявлять элементы с низкой сопротивляемостью потери устойчивости рамно-стержневых конструктивных систем, основанием которых являются просадочные грунты.