Methods of structural analysis for resistance to progressive collapse

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Calculation methods and current normative documents used in the calculation of buildings for resistance to progressive collapse are considered. The key methods of analysis are listed and fundamenta.rules of each of them are stated. The advantages and disadvantages of these methods are analyzed.Materials and methods. The calculations of stability to progressive collapse have been carried out for a multi-span flat frame at the failure of the middle post of the ground floor. The software complex LIRA-SAPR 2021 R1.2 was used to perform calculations. The task was solved by several methods: the static calculation, quasi-static calculation and dynamic calculation. The nonlinear functioning of construction and material was considered by step-methods with using the flow curve from SP 16.13330.2017. Quasistatic calculation was performed in two variants: pulldown and pushdown analysis. The dynamic calculation was carried out by direct integration of the equations of motion using the module “Dynamics in Time”. Two variants with different element elimination time were considered.Results. The results are analyzed and summarized in Table 2. The static calculation yields force and displacement values that are clearly underestimated as compared to other methods. Forces and displacements obtained by quasistatic analysis are greater than those obtained by dynamic analysis. The results obtained in the pulldown and pushdown analyses are close in value.Conclusions. Quasistatic calculations give higher forces and displacements than dynamic calculations. The results of pushdown analysis correlate better with the results of calculations in the dynamic formulation. In order to determine forces more accurately when using quasi-static calculation, a justification of the dynamical coefficient is necessary.

About the authors

Andrey D. Semashkin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: asemashkin@list.ru

Alexander R. Tusnin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: TusninAR@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9997-9436

Maria P. Berger

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: bergermp@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8906-9298

References

  1. Бергер М.П. Несущая способность стальных ферм с учетом времени локального разрушения : дис. … канд. техн. наук. М., 2020. 186 с.
  2. Туснина О.А. Выбор аварийных ситуаций при расчете на прогрессирующее обрушение промышленного здания // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 9. С. 60–65. doi: 10.33622/0869-7019.2021.09.60-65
  3. Назаров Ю.П., Городецкий А.С., Симбиркин В.Н. К проблеме обеспечения живучести строительных конструкций при аварийных воздействиях // Строительная механика и расчет сооружений. 2009. № 4 (225). С. 5–9.
  4. Дробот Д.Ю. Возможные технологии расчета на прогрессирующее обрушение : учебное пособие. М., 2020. 264 с.
  5. Перельмутер А.В., Кабанцев О.В. О методах расчетного анализа при внезапном отказе элемента несущей системы : доклад // Семинар SCAD-Soft.2019.
  6. Бондарев Ю.В., Талантов И.С. Подходы к решению задачи о внезапном удалении элементов из стержневой системы // Вестник гражданских инженеров. 2014. № 2 (43). С. 48–52.
  7. Грачев В.Ю., Вершинина Т.А., Пузаткин А.А. Непропорциональное разрушение. Сравнение методов расчета. Екатеринбург : Ажур, 2010. 81 c.
  8. Туснин А.Р., Бергер М.П. Коэффициенты динамичности для расчета поврежденной фермы // Теория и практика расчета зданий, сооружений и элементов конструкций. Аналитические и численные методы : сб. докл. и тез. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения проф. Н.Н. Леонтьева и 110-летию со дня рождения проф. В.З. Власова. 2017. С. 87–89.
  9. Tusnin A. Analysis of dynamic coefficients for damage to the middle support of two-span and three-span continuous beams // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 117. P. 00173. doi: 10.1051/matec-conf/201711700173
  10. Гениев Г.А. Об оценке динамических эффектов в стержневых системах из хрупких материалов // Бетон и железобетон. 1992. № 9. С. 25–27.
  11. Колчунов В.И., Федорова Н.В. Некоторые проблемы живучести железобетонных конструктивных систем при аварийных воздействиях // Вестник НИЦ Строительство. 2018. № 1 (16). С. 115–119.
  12. Краснощёков Ю.В., Мельникова С.О., Екимов А.А. Живучесть многоэтажного здания со связевым каркасом // Вестник СибАДИ. 2016. № 2 (48). С. 100–104. doi: 10.26518/2071-7296-2016-2(48)-100-104
  13. Краснощеков Ю.В. Расчет каркасного здания на прогрессирующее обрушение при аварийном отказе колонны // Строительная механика и расчет сооружений. 2017. № 1 (270). С. 54–58.
  14. Еремеев П.Г., Лебедева И.В. Мониторинг и анализ нормативных документов по проектированию конструкций с учетом прогрессирующего обрушения // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 12. С. 15–21. doi: 10.33622/0869-7019.2021.12.15-21
  15. Ведяков И.И., Еремеев П.Г., Одесский П.Д., Попов Н.А., Соловьев Д.В. Расчет строительных конструкций на прогрессирующее обрушение : нормативные требования // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 4. С. 16–24. doi: 10.33622/0869-7019.2019.04.16-24
  16. Перельмутер А.В. Развитие требований к безотказности сооружений // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 1. С. 81–101.
  17. Ellingwood B.R., Smilowitz R., Dusenberry D.O., Duthinh D., Lew H.S., Carino N.J. Best practices for reducing the potential for progressive collapse in buildings. USA : NISTIR, 2007. doi: 10.6028/nist.ir.7396
  18. Кудишин Ю.И. Концептуальные проблемы живучести строительных конструкций // Вестник МГСУ. 2009. № 2 (спец.). С. 28–36
  19. Травуш В.И., Колчунов В.И., Клюева Н.В.Некоторые направления развития теории живучести конструктивных систем зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 3. С. 4–11.
  20. Данилов А.И. Концепция управления процессом разрушения строительного объекта // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 8. С. 74–77.
  21. Травуш В.И., Колчунов В.И., Леонтьев Е.В. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в рамках законодательных и нормативных требований // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 46–54. doi: 10.33622/0869-7019.2019.02.46-54
  22. Kandil K.S., Ellobody E.A.E.F., Eldehemy H. Progressive Collapse of Steel Frames // World Journal of Engineering and Technology. 2013. Vol. 01. Issue 03. Рр. 39–48. doi: 10.4236/wjet.2013.13007
  23. Колчунов В.И., Емальянов С.Г. и др. Проектирование мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения : методическое пособие. М., 2018.
  24. Келасьев Н.Г., Трекин Н.Н., Кодыш Э.Н. и др. Пособие по проектированию мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Часть 2. М., 2020.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).