ФОРМАТЫ МЕТОДА КОЭФФИЦИЕНТОВ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2024-134-2-34-40Ключевые слова:
формат метода коэффициентов надежности, нелинейные модели несущей способности, метод конечных элементов, железобетонные конструкции, вероятностный метод, коэффициенты надежности, неопределенности, ЕврокодАннотация
В международных нормативных документах появляются требования, относящиеся к нелинейному конечно-элементному анализу конструкций и конструктивных систем, а главное – к обеспечению требуемого уровня надежности при выполнении такого анализа. Внесение в нормативные документы требований, относящихся к нелинейному анализу конструкций, связано как с возросшим интересом к данной проблеме при переходе на новые методы проектирования, так и новыми возможностями в связи с развитием компьютерной техники и программного обеспечения различного уровня, что создает возможности для такого проектирования. Учитывая то, что это направление является новым и не сформированным, вследствие чего возникает ряд терминологических и методологических нестыковок в научной литературе, в данной статье критически проанализированы подходы к обеспечению надежности при выполнении нелинейного анализа
(не акцентируя внимания на реализации собственно нелинейной модели сопротивления), включенные в проекты нормативных документов prEN1990 и prEN1992. На основании аналитического обзора исследований представлены описание и критический анализ форматов записи метода коэффициентов надежности для железобетонных конструкций, проектируемых на основе нелинейных конечно-элементных моделей.
Систематизированы форматы записи метода коэффициентов надежности в зависимости (i) от того, на каком этапе происходит учет неопределенности базисных переменных и переход к расчетным значениям, (ii) от того, как вводятся изменчивости базисных переменных и погрешности модели, (iii) от того являются ли значения частных коэффициентов фиксированными или «регулируемыми». Сформированы две основные задачи, сдерживающие применение нелинейных конечно-элементных моделей в повседневном проектировании. Первая связана
с методами оценки коэффициента вариации несущей способности конструкции. Вторая связана с отсутствием статистических параметров погрешности конечно-элементных моделей.
Библиографические ссылки
Shear resistance evaluation of prestressed concrete bridge beams: fib Model Code 2010 guidelines for level IV approximations / B. Belletti [et al.] // Structural Concrete. – 2013. – Vol. 14 (3). – P. 242–249. – https://doi.org/10.1002/suco.201200046.
Schlune, H. Safety formats for nonlinear analysis tested on concrete beams subjected to shear forces and bending moments / H. Schlune, M. Plos, K. Gylltoft // Engineering Structures. – 2011. – Vol. 33. – P. 2350–2356. – https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.04.008.
Olalusi, O. B. Model uncertainties and bias in shear strength predictions of slender stirrup reinforced concrete beams / O. B. Olalusi, C. Viljoen // Structural Concrete. – 2019. – Vol. 21. – P. 316–332. – https://doi.org/10.1002/suco.201800273.
Non-linear material modelling strategy for conventional and highperformance concrete assisted by testing / N. Pressmair [et al.] // Cement and Concrete Research. – 2022. – Vol. 161. – Paper 106933. – https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106933.
Рахмонов, А. Д. Компьютерное моделирование для исследования напряженно-деформированного состояния балок с комбинированным армированием / А. Д. Рахмонов, Н. П. Соловьев, В. М. Поздеев // Вестник МГСУ. – 2014. – № 1. – С. 187–195.
Сафаров, А. Р. Реализация численной модели бетона CSCM применительно к отечественным классам бетонов / А. Р. Сафаров, В. Б. Дорожинский, В. И. Андреев // Вестник МГСУ. – 2023. – Т. 18. – № 4. – С. 545–555. – https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.4.545-555.
Тур, В. В. Концепция проектирования строительных конструкций на основе численных моделей сопротивления / В. В. Тур, В. В. Надольский // Строительство и реконструкция. – 2022. – № 6(104). – С. 78–90. – https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-104-6-78-90.
Non-linear finite element analyses applicable for the design of large reinforced concrete structures / M. Engen [et al.] // European Journal of Environmental and Civil Engineering. – 2017. – Vol. 23. – P. 1381–1403. – https://doi.org/10.1080/19648189.2017.1348993.
Тамразян, А. Г. Анализ надежности железобетонной плиты с корродированной арматурой / А. Г. Тамразян, Т. А. Мацеевич // Строительство и реконструкция. – 2022. – № 1(99). – С. 89–98. – https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-99-1-89-98.
Cervenka, V. Reliability – based non-linear analysis according to fib Model Code 2010 / V. Cervenka // Structures Concrete, Journal of fib. – 2013. – Vol. 14. – Р. 19–28. – https://doi.org/10.1002/suco.201200022.
Allaix, D. L. Global safety format for non-linear analysis of reinforced concrete structures / D. L. Allaix, V. I. Carbone, G. Mancini // Structural Concrete. – 2013. – Vol. 14(1). – P. 29–42. – https://doi.org/10.1002/suco.201200017.
Shlune, H. Safety format for non-linear analysis of concrete structures / H. Shlune, K. Gylltoft, M. Plos // Magazine of Concrete Research. – 2012. – Vol. 64(7). – P. 563–74.
Sykora, M. Safety format for non-linear analysis in the model code – verification of reliability level / M. Sykora, M. Holicky // Proceeding of fib symposium on concrete engineering for excellence and efficiency. – 2011. – P. 943–946.
Cervenka, V. Global safety formats in fib Model Code 2010 for design of concrete structures / V. Cervenka // Proceedings of the 11th Probabilistic Workshop, Brno, – 2013. – ID: 215762212.
Partial safety factor for resistance model uncertainties in 2D nonlinear finite element analysis of reinforced concrete structures / P. Castaldo [et al.] // Engineering Structures. – 2018. – Vol. 176. – P. 746–762. – https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.09.041.
Olsson, A. On Latin hypercube sampling for structural reliability analysis / A. Olsson, G. Sandberg, O. Dahlblom // Structural Safety. – 2003. – Vol. 25(1). – P. 47–68.
Vořechovsk, M. Correlation control in small-sample Monte Carlo type simulations I: a simulated annealing approach / M. Vořechovsk, D. Novak // Probabilistic Engineering Mechanics. – 2009. – Vol. 24 (3). – P. 452–462.
Харченко, А. О. Использование вероятностных методов оценки надежности технических объектов на примере технологических и автомобильных систем / А. О. Харченко, А. А. Харченко, Е. А. Владецкая // Мир транспорта и технологических машин. – 2019. – № 4 (67). – С. 3–10.
Лизогуб, А. А. Вероятностный подход к оценке живучести конструктивных систем из сборного и монолитного железобетона / А. А. Лизогуб, А. В. Тур, В. В. Тур // Строительство и реконструкция. – 2023. – № 4 (108). – С. 93–105. – https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-108.
Sattler, F. Probabilistic and semi-probabilistic analyses of bridge structures – multi-level modelling based assessment of existing structures / F. Sattler, A. Strauss // Proceedings of the 1st conference of the European association on quality control of bridges and structures. – 2021. – Vol. 110. – P. 962–970. – https://doi.org/10.1007/978-3-030-91877-4.
Stochastic modelling and assessment of long-span precast prestressed concrete elements failing in shear / O. Slowik [et al.] // Engineering Structures. – 2021. – Vol. 228. – Paper 111500. – https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111500.
Перельмутер, А. В. Готовы ли мы перейти к нелинейному анализу при проектировании? / А. В. Перельмутер, В. В. Тур // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2017. – Vol. 13. – P. 86–102.
Надольский, В. В. Коэффициенты надежности для нелинейных моделей несущей способности балок с гибкой стенкой / В. В. Надольский // Вестник МГСУ. – 2023. – Т. 18. – № 6. – С. 852–863. – https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.6.852-863.
Novak, L. Estimation of coefficient of variation for structural analysis: the correlation interval approach / L. Novak, D. Novak // Structural Safety. – 2021. – Vol. 92. – Paper 102101. – https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2021.102101.
Соловьев, С. А. Метод вероятностного анализа надежности элементов конструкций на основе граничных функций распределения / С. А. Соловьев, А. А. Соловьева // Вестник МГСУ. – 2023. – № 18 (10). – С. 1545–1555. – https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.10.1545-1555.
Castaldo, P. Safety formats for non-linear finite element analysis of reinforced concrete structures: discussion, comparison and proposals / P. Castaldo, D. Gino, G. Mancini // Engineering Structures. – 2019. – Vol. 193. – P. 136–153. – https://doi.org/10.1016/j.engstruct.201.
Aleatory uncertainties with global resistance safety factors for nonlinear analyses of slender reinforced concrete columns / P. Castaldo [et al.] // Engineering Structures. – 2022. – Vol. 255. – Paper 113920. – https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.113920.
Тур, В. В. Калибровка значений частных коэффициентов для проверок предельных состояний несущей способности стальных конструкций для условий Республики Беларусь. Часть 2 / В. В. Тур, В. В. Надольский // Строительство и реконструкция. – 2016. – № 5 (67). – С. 69–75.
Bakeer, T. General partial safety factor theory for the assessment of the reliability of nonlinear structural systems / T. Bakeer // Reliability Engineering & System Safety. – 2023. – Vol. 234. – Paper 109150. – https://doi.org/10.1016/j.ress.2023.109150.
Comparison of advanced semi-probabilistic methods for design and assessment of concrete structures / L. Novak [et al.] // Structural Concrete. – 2022. – Vol. 24. – P. 771–787. – https://doi.org/10.1002/suco.202200179.
Уткин, В. С. Расчет несущих элементов конструкций по заданному значению надежности при неполной статистической информации / В. С. Уткин, С. А. Соловьев, О. В. Ярыгина // Строительство и реконструкция. – 2020. – № 1(87). – С. 81–91. – https://doi.org/10.33979/2073-7416-2020-87-1-81-91.
Надольский, В. В. Оценка расчетного значения несущей способности стальных элементов, проектируемых на основе численных моделей / В. В. Надольский // Вестник МГСУ. – 2023. – Т. 18. – Вып. 3. – С. 367–378. – https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.3.367-378.
Caspeele, R. Validation of the harmonized partial factor method for design and assessment of concrete structures as proposed for fib model code 2020 / R. Caspeele, Den Hende K. Van // Structural Concrete. – 2023. – Vol. 24. – P. 4368–4376. – https://doi.org/10.1002/suco.202201109.
Partial factor methods for existing structures according to fib Bulletin 80: Assessment of an existing prestressed concrete bridge / D. Gino [et al.] // Structural Concrete. – 2020. – Vol. 21. – P. 15–31. – https://doi.org/10.1002/suco.201900231.
Slobbe, A. Reliability-based calibration of design code formulas: Application to shear resistance formulas for reinforced concrete members without shear reinforcement / A. Slobbe, A. Rózsás, Y. Yang // Structural Concrete. – 2023. – Vol. 24. – P. 2979–3001. – https://doi.org/10.1002/suco.202200583.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 УО "Брестский государственный технический университет"
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
