Россия
Цель: исследовать влияние нестационарных (циклических) температурных воздействий на устойчивость стержневой системы каркаса в расчетах на прогрессирующее обрушение. Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения безопасности зданий, эксплуатирующихся в условиях экстремальных климатических колебаний, в частности в регионах Крайнего Севера. Методы: в основе исследования лежит численное моделирование методом конечных элементов в программном комплексе ЛИРА-САПР. Была рассмотрена пространственная кинематическая схема каркаса из перекрестных балок и колонн. Расчет выполнялся квазистатическим методом с учетом комбинированного воздействия постоянной вертикальной нагрузки и циклического температурного поля, заданного симметричным гармоническим законом с заданной амплитудой и периодом. Проведено сравнение результатов для стационарного и нестационарного тепловых режимов, а также для сценариев с тепловым воздействием на все элементы и только на элементы балочной клетки. Результаты: установлено, что учет нестационарного (циклического) характера температуры приводит к существенному изменению коэффициента запаса устойчивости формы по сравнению со стационарным режимом. В фазе снижения температуры запас устойчивости в среднем на 12 % ниже, а в фазе повышения — на 13 % выше, чем при постоянном температурном воздействии. Максимальное снижение общего коэффициента запаса при циклическом воздействии достигает 14–16 %. При этом прямое тепловое воздействие на колонны оказывает меньшее влияние (разница до 7 %). Минимальное значение коэффициента запаса (64,2) зафиксировано для расчетного сочетания нагрузок № 6 с учетом циклической температуры на всех элементах. Практическая значимость: результаты работы доказывают значимость фактора переменных температур для точной оценки устойчивости конструкций при прогрессирующем обрушении. Сделан вывод о необходимости развития и дополнения действующих методов расчета (включая нормативные документы) с учетом нестационарных циклических тепловых воздействий. Это особенно важно для проектирования зданий и сооружений в северных широтах, а также для объектов промышленности с технологическими тепловыми циклами
прогрессирующее обрушение, здания и сооружения, переменное температурное воздействие, устойчивость
1. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
2. Дарков А. В., Шапошников Н. Н. Строительная механика: учебник для строит. спец. вузов. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1986. 607 с.
3. Пегин П. А., Шульгин А. А., Павловец Н. В. Определение максимальных растягивающих и сжимающих напряжений статически неопределимых стержней при отнулевом цикле изменения температуры // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2025. № 9 (1093). С. 26–30.
4. Пегин П. А., Шульгин А. А. Особенности расчета прогрессирующего обрушения каркасной схемы сооружения при таянии грунтов // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2023. № 8 (1068). С. 12–14.
5. Pegin P. A., Shulgin A. A. Modern methods for calculating transport infrastructure objects for progressive collapse // BRICS Transport. 2023. Vol. 2, no. 3.
6. Шульгин А. А. Расчет упругих стержней и стержневых систем при циклических тепловых воздействиях: выпускная квалификационная работа. СПб.: ГАСУ, 2018. 119 с.
7. Шульгин А. А. Исследование напряженного состояния упругого стержня при циклических тепловых воздействиях // Наука и инновации в технических университетах: материалы XIII Всероссийского форума студентов, аспирантов и молодых ученых (Санкт-Петербург, 23–25 октября 2019 г.). СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2019. С. 27–28.
8. Шульгин А. А. О некоторых особенностях напряженного состояния упругого стержня при циклическом тепловом воздействии // Современное строительство: сборник статей магистрантов и аспирантов. Т. 1, вып. 2. СПб.: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2019. С. 161–172.
9. Шульгин А. А., Абу-Хасан М. С. Повышение эффективности каркасов зданий и сооружений для северных районов РФ в условиях прогрессирующего разрушения // Транспорт: проблемы, идеи, перспективы: сборник трудов LXXXII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Санкт-Петербург, 18–25 апреля 2022 г.): в 2 т. Т. 1. СПб.: ПГУПС, 2022. С. 303–307.
