Численное исследование напряженно-деформированного состояния кирпичного жилого здания при запроектном воздействии (взрыв бытового газа внутри помещения)

Abstract

RU: Цель. В последние годы возникла острая необходимость в исследованиях, связанных с проблемой конструктивной безопасности зданий и сооружений. Исследователь должен дать характеристику неразрушаемости несущей системы при эксплуатации зданий и сооружений, а так же решить проблему живучести сооружений при внезапных запроектных воздействиях. Одно из таких воздействий – взрыв бытового газа внутри помещений. Отказы отдельных элементов конструкций при взрыве бытового газа способны спровоцировать прогрессирующее обрушение здания. В данной статье приведены результаты обследования технического состояния несущих конструкций и анализ конечно-элементных моделей 5-ти этажного кирпичного жилого дома по ул. Макерова, г Стаханов, Луганская обл., после взрыва бытового газа. Характер разрушения рассматриваемого жилого дома, в соответствии с критериями многих строительных норм, можно отнести к прогрессирующему обрушению. Методика. Численные исследования выполнялись методом конечных элементов с использованием программного комплекса «ЛИРА-САПР 2014». При обработке полученных результатов натурных и численных исследований использовался анализ сравнительных характеристик. Результаты. Проведен анализ и обобщение результатов обследования реальной аварийной ситуации – взрыва газа для кирпичного жилого дома. Разработаны конечно-элементные модели, которые позволили проанализировать разрушение несущих конструкций жилого кирпичного дома в запредельном состоянии вызванное взрывом бытового газа. Научная новизна. Предложены конечно-элементные модели для оценки взрывоустойчивости и оценки степени поврежденности жилого кирпичного здания, которые использованы для ретроспективного нелинейного анализа реального кирпичного здания, в котором произошел взрыв бытового газа. Практическая значимость. Предложенные конечно-элементные модели могут быть использованы при текущем определении технического состояния строительных конструкций взрывоопасных объектов, а также при прогнозировании ущерба от последствий внутренних взрывов на объектовом, местном и региональном уровнях. Предложена вычислительная технология, которая в дальнейшем можно использовать для численных экспериментов с различными параметрами, влияющими на силу и место взрыва.

UK:Мета. В останні роки виникла гостра необхідність у дослідженнях, пов'язаних з проблемою конструктивної безпеки будівель та споруд. Дослідник повинен дати характеристику витривалості несучої системи при експлуатації будівель і споруд, а так само вирішити проблему живучості споруд при раптових запроектних впливах. Один з таких впливів - вибух побутового газу всередині приміщень. Відмови окремих елементів конструкцій при вибуху побутового газу здатні спровокувати прогресуюче обвалення будівлі. У даній статті наведені результати обстеження технічного стану несучих конструкцій та аналіз скінчено-елементних моделей 5-ти поверхового цегляного житлового будинку по вул. Макерова, м Стаханов, Луганська обл., після вибуху побутового газу. Характер руйнування цього житлового будинку, відповідно до критеріїв багатьох будівельних норм, можна віднести до прогресуючого обвалення. Методика. Чисельні дослідження виконувалися методом скінченних елементів з використанням програмного комплексу «ЛІРА-САПР 2014». При обробці отриманих результатів натурних і чисельних досліджень використовувався аналіз порівняльних характеристик. Результати. Проведено аналіз та узагальнення результатів обстеження реальної аварійної ситуації - вибуху газу цегляного житлового будинку. Розроблено кінцево-елементні моделі, які дозволили проаналізувати руйнування несучих конструкцій житлового цегляного будинку в позамежному стані викликаний вибухом побутового газу. Наукова новизна. Запропоновано кінцево-елементні моделі для оцінки вибухостійкого та оцінки ступеня пошкодження житлового цегляного будинку, які були використані для ретроспективного нелінійного аналізу реальної цегляної будівлі, в якій стався вибух побутового газу. Практична значимість. Запропоновані скінчено-елементні моделі можуть бути використані при поточному визначенні технічного стану будівельних конструкцій вибухонебезпечних об'єктів, а також при прогнозуванні збитку від наслідків внутрішніх вибухів на об'єктовому, місцевому та регіональному рівнях. Запропоновано технологія розрахунку, яку в подальшому можна використовувати для чисельних експериментів з різними параметрами, що впливають на силу і місце вибуху.

EN: Purpose. In recent years, there is a potential need for further research in constructional safety of buildings and structures. The researcher should describe indestructability of the bearing system in maintaining buildings and structures, solve the problem of survivability of structures during unexpected load beyond design value. One of such loads is the explosion of domestic gas inside the premises. Damages in separate elements of structures during domestic gas explosion could provoke progressive collapse of the structure. This paper presents results of examination of the technical state of building structures and evaluation of finite element models of 5-storey brick residential building located in Makerova Street, Stakhanov, Luganskaya oblast (region) after explosing of domestic gas. According to many building codes, actual damage of the structure may be described as progressive collapse. Methodology. Numerical analyses were carried out by finite element method with LIRA-SAPR 2014 software. In processing of results of field observation and numerical investigations, comperative analysis on the features was applied. Results. Evaluation and summary of results of real emergency case – gas explosion in brick residential building. The paper produces FE models that enable you to evaluate the damage of bearing structures of brick residential building in out-of-limit state caused by domestic gas explosion. Scientific novelty. The author suggests FE models for evaluation of explosion stability and evaluation of the damage rate for brick residential building. These models are used for retrospective nonlinear analysis of real brick building where domestic gas was exploded. Practical implications. Suggested FE models may be applied for current structural survey of explosion-hazardous premises. They also may be used for predicting losses from internal explosions for the object, city and region. The author presents computation technology that may be further used for numerical experiments with different parameters that affect the strength and location of explosion.