Що таке оцінка технічного стану залізобетонної будівлі?

Сейсмічну безпеку наявної залізобетонної будівлі оцінюють не силовим підходом, як під час проєктування нових будівель, а тим, наскільки деформуватимуться елементи під час землетрусу і чи залишаться ці деформації в безпечних межах. Розділ 15 TBDY 2018 визначає таку оцінку: за зібраною інформацією про будівлю встановлюється рівень знань, обчислюється сейсмічна вимога, для кожної колони, балки та стіни жорсткості визначається зона пошкодження, а для будівлі ухвалюється рішення щодо рівня сейсмічного технічного стану: Обмежене пошкодження, Контрольоване пошкодження або Запобігання обваленню.

Лінійний метод для багатьох будівель дає швидку й достатню оцінку, проте не показує, у якій послідовності та наскільки елементи входять у пластичну стадію. У підході оцінки та проєктування за деформаціями (ŞGDT) нелінійний pushover-аналіз крок за кроком відстежує утворення пластичних шарнірів; за сейсмічної вимоги пластичний кут повороту кожного шарніра порівнюється з граничними значеннями пошкодження за нормами.

StatiCAD автоматично проходить увесь цей ланцюжок, тобто моделі матеріалів, аналіз перерізів, криву pushover, сейсмічну вимогу, таблиці пошкоджень і висновок щодо будівлі, в межах одного проєкту. Результат: розрахунковий звіт, готовий до експертизи, де чітко описано обґрунтування висновку.

Що робить StatiCAD в аналізі залізобетонних будівель?

Усі кроки оцінки наявної залізобетонної будівлі: від лінійної оцінки до багатомодального pushover.

Оцінка лінійним розрахунковим методом

  • Несучі здатності перерізів із фактичними міцностями матеріалів і коефіцієнтом рівня знань (вичерпний 1,0 / обмежений 0,75)
  • Відношення зусилля до несучої здатності колон, балок і стін жорсткості за незменшених сейсмічних впливів
  • Розподіл на пластичні та крихкі елементи, перевірка несучої здатності на зсув
  • Рівень сейсмічного технічного стану будівлі та його обґрунтування за критеріями 15.8 поверх за поверхом

Нелінійний pushover-аналіз

  • Моделі матеріалів TBDY Додаток 5A: обмежений і необмежений бетон за Мандером, арматурна сталь із зміцненням
  • Момент–кривина за волоконною (fiber) моделлю; у колонах дві осі, у балках вплив полиці, окремі несучі здатності на додатний і від'ємний момент
  • Зосереджений пластичний шарнір; вибір пружно-ідеально пластичного або шарніра зі зміцненням (білінійного)
  • Розв'язувач «від події до події» (event-to-event): кожне утворення шарніра фіксується точно
  • Комбінації напрямів за TBDY: ±X ± 0,3Y та ±Y ± 0,3X, вісім напрямів

Сейсмічна вимога та оцінка пошкоджень

  • Робоча точка за модальним перетворенням Додатка 5B і з поправкою CR для споруд із короткими періодами
  • Граничні значення пластичного кута повороту та граничні деформації перерізу (TBDY 5.8.1)
  • Контроль деформацій у крайових зонах стін жорсткості
  • Зони пошкодження елементів: Обмежене, Значне, Передруйнівне пошкодження та Руйнування
  • Висновок про рівень сейсмічного технічного стану будівлі поверх за поверхом за TBDY 15.8 та його обґрунтування

Багатомодальний pushover та IRSA

  • Умови застосування одномодального pushover (участь мас ≥ 70 %, ηbi ≤ 1,4) перевіряються автоматично та вносяться до звіту
  • Багатомодальний pushover (TBDY 5.6.6): об'єднання модальних pushover-розрахунків і крайових пластичних кутів повороту методом CQC
  • Умова пружної узгодженості (TBDY 5.6.6.1) числово показується в кожному аналізі
  • Метод приростового модального об'єднання IRSA
  • Адаптивний (змінний) одномодальний pushover (TBDY 5.6.5) і опції P-Δ (другого порядку)

Тривимірне відстеження пошкоджень

  • Деформована форма крок за кроком уздовж кривої pushover
  • Пластичні шарніри кольорами зон пошкодження: Обмежене, Значне, Передруйнівне пошкодження та Руйнування
  • На кожному кроці: базовий зсув, переміщення верху, кількість шарнірів і рівень сейсмічного технічного стану будівлі
  • Крок сейсмічної вимоги позначається окремо; послідовність утворення шарнірів легко відстежити

Верифікація за допомогою SAP2000

  • Та сама модель і шарніри автоматично передаються до SAP2000 і незалежно проштовхуються (pushover)
  • Криві pushover обох програм, стан шарнірів у точці вимоги та базові зсуви поруч
  • За потреби розрахунок продовжується за розв'язком SAP2000; вимога, пошкодження та звіт, як і раніше, формуються в StatiCAD за ланцюжком TBDY
  • Без SAP2000 усі аналізи та звіти отримуються за допомогою розв'язувача StatiCAD

Знімки з програми

Вікно нелінійного pushover-аналізу в StatiCAD: комбінації напрямків, крива pushover, точка performance та журнал аналізу

Вікно нелінійного pushover-аналізу: комбінації напрямків, крива pushover, точка performance та рівень технічного стану будівлі

Нелінійна крива pushover: поперечна сила в основі – переміщення верху та точка performance

Крива pushover і точка performance (поперечна сила в основі – переміщення верху)

Покроковий опис: Як виконати нелінійний pushover-аналіз? (База знань)

Як це працює?

  1. Змоделюйте наявну будівлю; введіть перерізи, армування та міцності матеріалів, визначені на місці.
  2. У загальних налаштуваннях проєкту увімкніть оцінку залізобетонної будівлі, оберіть рівень знань і запустіть аналіз. Звіт лінійної оцінки на цьому етапі вже готовий.
  3. У вікні нелінійного pushover-аналізу задайте комбінації напрямів і опції (шарнір зі зміцненням, багатомодальний pushover, IRSA, P-Δ) та запустіть pushover.
  4. Для кожного напряму перегляньте криву pushover, робочу точку та тривимірний розподіл пошкоджень; отримайте звіт для вибраного напряму.
  5. Якщо будівля недостатня, задайте підсилення в тому самому проєкті та повторіть оцінку для підсиленої будівлі.

Звіти

Детальний звіт для кожної комбінації напрямів, з попереднім переглядом і збереженням у PDF:

  • Крива pushover і модальна діаграма несуча здатність–вимога
  • Розрахунок сейсмічної вимоги та перевірки застосовності (ηbi, участь мас)
  • Таблиці пластичних кутів повороту та зон пошкодження для кожного елемента
  • Моделі матеріалів і перевірки деформацій у крайових зонах стін жорсткості
  • Підсумки багатомодального pushover та IRSA, профіль міжповерхових зміщень
  • Рівень сейсмічного технічного стану будівлі та обґрунтування висновку

Довідкові матеріали

Покрокове використання, приклади розрахунку, теоретичні основи та верифікаційні дослідження в Базі знань.

Верифікація

Модуль pushover StatiCAD верифіковано шляхом автоматичних порівнянь модель-з-моделлю із SAP2000 V27. У точці вимоги, де ухвалюється інженерне рішення, обидві програми дають однакове переміщення верху та таблиці пошкоджень, що збігаються; у семи з восьми комбінацій напрямів висновок щодо будівлі однаковий. Єдина відмінність стосується граничного випадку, коли вимога припадає точно на межу текучості.

Відношення базового зсуву на вершині кривої для односпрямованих pushover лежать у діапазоні 0,89–0,93, і StatiCAD стабільно залишається на безпечному боці. Ті самі порівняння можна відтворити в кожному проєкті опцією «Верифікувати за SAP2000».

Докладніше про верифікацію (База знань)

Норми

TBDY 2018 Розділ 15 TBDY 2018 Розділ 5 (ŞGDT) Додатки 5A та 5B TBDY 5.6.5 та 5.6.6 TS 500
У якій версії? Модуль оцінки технічного стану і підсилення залізобетону доступний у версіях StatiCAD Ultimate, Profesyonel та Betonarme.

Часті запитання

За якими нормами виконується оцінка технічного стану залізобетонної будівлі?

Наявні залізобетонні будівлі оцінюються за розділом 15 TBDY 2018. В оцінці за деформаціями застосовуються розділ 5 з Додатком 5A (моделі матеріалів) та Додатком 5B (сейсмічна вимога); рівень сейсмічного технічного стану будівлі визначається за правилами 15.8.

Що обрати: лінійний метод чи pushover-аналіз?

TBDY 2018 допускає обидва шляхи; вибір залежить від особливостей будівлі та оцінки інженера. У StatiCAD на одній і тій самій моделі можна спершу виконати лінійну оцінку, а потім нелінійний pushover-аналіз і порівняти результати.

Що буде, якщо умови одномодального pushover не виконуються?

Якщо участь мас домінантної моди менша за 70 % або коефіцієнт нерегулярності кручення ηbi перевищує 1,4, це чітко позначається у звіті. Для таких будівель оцінку можна виконати багатомодальним pushover за TBDY 5.6.6 або методом IRSA.

Чи потрібен SAP2000 для pushover-аналізу?

Ні. Усі аналізи та звіти виконуються власним розв'язувачем StatiCAD. Якщо на вашому комп'ютері встановлено та ліцензовано SAP2000 V27, доступні додаткові опції для порівняння результатів із незалежним розв'язувачем або для продовження розрахунку за розв'язком SAP2000.

Чи можна після оцінки технічного стану запроєктувати підсилення?

Так. Підсилення задається елементам у тому самому файлі проєкту та враховується одним перемикачем; результати до та після підсилення порівнюються у звіті. Докладніше на сторінці Підсилення залізобетону.

У якій версії StatiCAD це доступно?

Модуль оцінки технічного стану і підсилення залізобетону доступний у версіях Ultimate, Profesyonel та Betonarme. За допомогою безкоштовної демоверсії ви можете випробувати весь процес на власному проєкті.

Пов'язані сторінки

Оцініть вашу наявну залізобетонну будівлю за допомогою StatiCAD

Завантажте демоверсію та безкоштовно випробуйте лінійну оцінку й pushover-аналіз на власному проєкті, або разом підберемо відповідну вам версію.