Delist.ru

 Оценка напряженно-деформированного состояния несущих конструкций зданий и сооружений в ходе мониторинга их технического состояния (29.10.2008)

Автор: Коргина Мария Андреевна

где mxy; mz - СКП измерения координат;

D - измеряемое расстояние.

Для проведения измерений деформаций по I классу точности применяются приборы, для которых m?=(1"/2" и mD=((0,6/1мм+1/2(10-6D) (рис. 6, кривая 1). Точность наиболее распространенных тахеометров, применяемых для проведения измерений деформаций в соответствии со II и ниже классами точности измерений, характеризуется m?=(3"/6" и mD=((2/3мм+1/3(10-6D) (рис. 6, кривая 2,3). Представленные на рисунке 6 кривые позволяют определить область применения приведенных типов электронных тахеометров в зависимости от требуемой точности к измерениям перемещений.

Рис. 6. Теоретическая кривая зависимости абсолютной СКП измерения координат (mxy) от величин расстояний.

Кривая 1: m?=(1" и mD=((1мм+1(10-6D)

– призма (Sokkia Net1200);

Кривая 2: m?=(5" и mD=((2мм+2(10-6D)

– призма (Sokkia Set4110);

Кривая 3: m?=(5" и mD=((4мм+2(10-6D)

– пленка (Sokkia Set4110).

Построение ПК-модели контроля деформаций объекта мониторинга производится с помощью специального разработанного программного обеспечения, выполняющего автоматизированный перевод геодезической информации в электронный чертеж и входящего в состав измерительно-информационного комплекса (ИИК), с помощью которого осуществляется ускоренный сбор и обработка данных геодезических измерений. Техническая часть ИИК базируется на использовании тахеометров фирмы Sokkia. Программная часть комплекса базируется на системе предварительной обработки геодезической информации ProLink фирмы Sokkia и системе построения электронных чертежей Autocad фирмы Autodesk. Подготовка дополнительной информации для анализа связей точек измерений при создании ПК-модели сооружения в формате так называемой матрицы ребер проводится в пакете Microsoft Excel. Затем данные передаются в графическую систему AutoCAD путем загрузки программного файла KARKAS, представляющего собой описание на языке AutoLISP последовательности операций по автоматизированному построению ПК-модели. При необходимости ПК-модель может служить основой для формирования расчетной модели сооружения, путем преобразования плоских и пространственных изображений из DXF файлов в МКЭ-модель.

В третьей главе диссертации представлена разработанная методика МКЭ-оценки НДС несущих конструкций зданий и сооружений по результатам мониторинга их технического состояния.

Построение МКЭ-модели объекта мониторинга производится поэтапно. Базовая МКЭ-модель сооружения формируется на основании анализа имеющейся в наличии проектной документации и данных, полученных в ходе инженерного обследования и геодезических измерений, проведенных на начальном этапе мониторинга с учетом фактического исходного состояния конструкций сооружения и накопленных ими в процессе предшествующей эксплуатации износа, деформаций и повреждений. Далее в ходе мониторинга формируется так называемая текущая МКЭ-модель сооружения, которая на каждом последующем этапе актуализируется за счет дополнения новыми данными, характеризующими изменение состояния конструкций в условиях последующей эксплуатации объекта (рис. 7).

Рис. 7. Текущая МКЭ-модель

сооружения. Рис. 8. ПК и МКЭ-модели

сооружения.

В качестве нагрузок при проведении МКЭ расчета и анализа НДС конструкций объекта мониторинга помимо основных эксплуатационных постоянных и временных нагрузок задаются кинематические воздействия (наложенные перемещения), являющиеся зафиксированными в ходе геодезического мониторинга пространственными перемещениями контролируемых узлов ПК-модели. Для обеспечения достоверной передачи данных геодезических измерений в МКЭ-систему необходимо, чтобы узлы ПК-модели сооружения с возможно большей точностью соответствовали части узлов МКЭ-модели (рис.

При неравномерных деформациях основания ПК-модель сооружения частично отражает пространственные деформации, происходящие в объеме всего сооружения. МКЭ-модель при вводе достоверно составленных нагрузочных данных (перемещений узлов ПК-модели) позволяет контролировать изменение НДС конструкций и оценивать их фактическую несущую способность в заданных условиях эксплуатации объекта. Оценка влияния зафиксированных перемещений контролируемых узлов ПК-модели на несущую способность конструкций сооружения производится после интерполяции значений перемещений в основные конструктивные узлы МКЭ-модели, к которым относятся:

опорные узлы колонн каркаса;

узлы соединения колонн и главных балок перекрытий;

узлы соединения колонн и плит перекрытий;

узлы соединения несущих стен в уровне перекрытий этажей и др.

) в искомых основных узлах модели.

- вектор, элементами которого являются перемещения основных

- вектор, элементами которого являются перемещения контролируемых узлов ПК-модели.

Для реализации данной технологии используемый МКЭ-комплекс должен обладать специальным сервисом, позволяющим проводить интерполяцию перемещений узлов в автоматическом режиме.

Реализация алгоритма расчета на наложенные перемещения связана с обработкой глобальной матрицы жесткости (K), а именно с заданием граничных условий, соответствующих ненулевым значениям линейных перемещений узлов элементов конструкций. При этом рассматриваются две группы узлов:

в первую группу входят узлы, в которых наложенные перемещения не заданы;

во вторую группу включены узлы, перемещения которых задаются (основные узлы МКЭ-модели).

Разрешающая система уравнений МКЭ имеет вид:

- нагрузка, приложенная к узлам второй группы.

В стандартных МКЭ-системах реализация расчета на наложенные перемещения в одном нагружении подразумевает автоматическое задание связей в соответствующих узлах по заданным направлениям для остальных нагружений. Это обуславливается использованием общей для всех нагружений МКЭ-модели матрицей глобальной жесткости K. В виду чего, в рамках решения поставленной задачи создаются две расчетные МКЭ-модели сооружения (рис.

Текущая эксплуатационная МКЭ-модель сооружения рассчитывается на действие фактических нагрузок.

Текущая деформационная МКЭ-модель сооружения формируется на базе текущей эксплуатационной модели после удаления всех нагрузок и рассчитывается только на действие наложенных перемещений, заданных в основных узлах.

Существенное сокращение объема и времени обработки данных достигается в настоящей работе за счет разработанной технологии формирования блочной МКЭ-модели, создаваемой на базе текущей модели в соответствии с принятой конфигурацией ПК-модели (рис. 10). При этом блоки являются подконструкциями, т.е. обладают свойствами расчетной модели. В данном случае расчету может подвергаться система контролируемых блоков, выделенных из текущей деформационной МКЭ-модели, граничные узлы которых испытывают наиболее значительные зарегистрированные перемещения.

Рис. 9. Расчетные МКЭ-модели

сооружения. Рис. 10. Система контролируемых блоков МКЭ-модели.

Согласно методике, предлагаемой в настоящей диссертационной работе, фактическое НДС конструкций сооружения, подверженного влиянию неравномерных деформация основания, на определенном этапе мониторинга рассматривается как совокупность данных расчета текущей эксплуатационной МКЭ-модели и текущей деформационной МКЭ-модели на заданные нагрузки:

НДСфакт=НДСэкс+ НДСдеф.

Анализ результатов МКЭ-расчета заключается в сравнении фактического НДС конструкций:

загрузка...