leading designer, Candidate of Technical Sciences
ведущий конструктор, кандидат технических наук
Professor, Department of Building Materials, Structures and Technologies, Doctor of Technical Sciences
профессор, кафедра «Строительные материалы, конструкции и технологии», доктор технических наук
postgraduate student, Department of Building Materials, Structures and Technologies
аспирант, кафедра «Строительные материалы, конструкции и технологии»
Roll-over stability of tall buildings under wind loads is considered. The nonlinear nature of the problem is taken into account, including geometric, physical, and structural non-linearity. The problem is solved on the base of a system of linearized incremental equations of structural mechanics that describes the behavior of a system “tall building - foundation soil”. Several methods are examined for solving nonlinear problems of roll-over stability, specifically: 1) deformation method of systems’ equilibrium states’ tracing; 2) method of linearization of nonlinear equations and systems’ equilibrium states’ tracing; 3) method of linearization of nonlinear physical relations of a systems with constructive, static, geometric nonlinearity; 4) method of linearization of nonlinear physical relations of a system with constructive nonlinearity based on nonlinear incremental structural mechanics; 5) method of the deformation process tracing for a physically nonlinear soil base, given the increase of discharge zones and constructive nonlinearity. Each of these methods is used to solve a model task. These tasks take into account roll-over stability of high structures under action of wind loads. In general, the problem of roll-over stability of a high object can be represented as repeatedly nonlinear one with various types of non-linearity. In this regard, in the practice of high-rise buildings’ designing, it is necessary to develop scientifically and methodically substantiated methods of assessing roll-over stability, considering non-linear factors. Taking these factors into account will make it possible to assess the roll-over stability of a high-rise object more accurate.
Исследуется устойчивость системы «высотный объект - грунтовое основание». В практике проектирования актуальна оценка запаса устойчивости против опрокидывания высотного здания с учетом нескольких видов нелинейности деформирования его грунтового основания. Эта задача может быть решена с использованием методов нелинейной строительной механики. Для решения нелинейных задач устойчивости против опрокидывания рассмотрены несколько методов: 1) деформационный, позволяющий прослеживать состояния равновесия систем с геометрической и конструктивной нелинейностью; 2) линеаризации нелинейных уравнений и прослеживания состояний равновесия систем со статической и конструктивной нелинейностью; 3) линеаризации нелинейных физических соотношений системы с конструктивной нелинейностью на базе нелинейной инкрементальной строительной механики; 4) прослеживания истории процесса деформирования физически нелинейного основания с учетом развития зон разгрузки и конструктивной нелинейности. Каждым из перечисленных методов решен модельный пример. В примерах рассматривается устойчивость высотных объектов опрокидывания при действии ветровой нагрузки. Учитывается нелинейный характер задачи, в том числе геометрическая, физическая и конструктивная нелинейность. В общем виде задача устойчивости высотного объекта против опрокидывания может быть представлена многократно нелинейной с различными видами нелинейности. В связи с этим в практике проектирования высотных зданий необходимо дальнейшее научно и методическое обоснованное методов оценки запаса устойчивости против опрокидывания с учетом нелинейных факторов. Учет этих факторов позволит сделать более точными оценки устойчивости высотного объекта против опрокидывания.