Оцінка надійності ступінчастих колон виробничих будівель

рекомендувати його у норми проектування і підсилення сталевих конструкцій. При розробці ДБН В.2.6-135:2010 «Сталеві конструкції. Норми проектування, виготовлення і монтажу» [2] ця рекомендація обережно врахована у формі γ_С = 1,05 для колон ОВБ, оснащених мостовими кранами.

5.3.2. Коефіцієнт умов роботи статично невизначених рам. В теорії надійності будівельних конструкцій і механізмів розрахунок статично невизначених систем (окремих балок і рам, багатоповерхових і багатопролітних поперечників будівель) вважається однією із найскладніших проблем. Причиною цього є складний характер руйнування статично невизначених систем (СНС), який відрізняється від характеру руйнування статично визначеної системи тим, що при відмові одного або навіть декількох елементів СНС може зберігати працездатний стан. Тому руйнування статично невизначеної системи може відбуватися, по мірі відмов окремих елементів, шляхом переходу через різні працездатні стани, відповідні до різних схем та імовірнісних параметрів системи. Внаслідок цього оцінка надійності СНС являє собою досить громіздку задачу, ступінь складності якої швидко зростає відповідно до складності системи. Дослідженнями, проведеними на кафедрі КМДіП ПолтНТУ [8, 11, 12], вдалось в певній мірі подолати вказані труднощі і розробити методики оцінки надійності СНС, придатні до практичного застосування, та запропонувати нову шкалу коефіцієнтів умов роботи для таких систем.

Був проведений порівняльний аналіз методів розрахунку надійності СНС: метод станів, логіко-імовірнісний метод, метод граничної рівноваги. На цій основі був розроблений імовірнісний метод граничної рівноваги (ІМГР). Повна оцінка імовірності відмови СНС з випадковою міцністю і навантаженням була одержана в результаті розробки варіанту ІМГР, що базується на кінематичному методі граничної рівноваги. Був використаний варіант цього методу , названий «методом комбінованих механізмів», які складаються з основних механізмів руйнування СНС: балочних, поверхових (зсувних) і вузлових. Метод реалізований у вигляді алгоритму і програми ПЕОМ, під час розрахунку по якій формуються комбіновані механізми з різним числом шарнірів пластичності , відкидаються статично неприпустимі (надмірні ) та малоймовірні механізми. (рис. 5.3). Оцінка імовірності відмови СНС в цілому визначалася як диз’юнкція корельованих умов відмови головних механізмів, відповідним підвищеним ймовірностям руйнування.

Із застосуванням розроблених методик і програм був виконаний числовий експеримент по визначенню надійності 140 статично невизначених рам різного призначення і конфігурації, причому кількість поверхів варіювалася від одного до трьох, кількість прольотів – також від одного до трьох. Кількісно підтверджено, що пружно-пластичний розрахунок розглянутих СНС призводить до економії матеріалу в межах 10…15% у порівнянні із пружним розрахунком.

Крім того, вперше був кількісно оцінений резерв надійності СНС порівняно з окремими елементами і статично визначеними системами. Цей резерв пропонується враховувати вперше введеним «коефіцієнтом схемної надійності », аналогічним коефіцієнту умов роботи діючих норм. В основу обґрунтування значень цього коефіцієнту покладено врахування його імовірнісної природи та умова рівнонадійності СНС, при якій імовірність відмови системи в цілому дорівнює імовірності відмови окремих елементів . Аналіз показав, що при наближенні механізму руйнування СНС до балочного механізму коефіцієнт зменшується, а при зсувному механізмі – збільшується; максимальні значення коефіцієнта отримані для повних механізмів руйнування, частковий механізм призводить до зменшення коефіцієнта .

Одержані коефіцієнти схемної надійності знаходяться в інтервалі = 1,18…1,27 (таблиця 5.9), тобто свідчать про суттєві резерви несучої здатності СНС, що не враховують діючі норми. Цей коефіцієнт умов роботи СНС призначений для використання у розрахунках несучої здатності перерізів елементів СНС з урахуванням пластичної стадії роботи .

Таблиця 5.9