Принципы и методы экспертных оценок безопасности поврежденных строительных конструкций на основе прогнозирования аварийных ситуаций и анализа деформационных ресурсов структурно-неоднородных материалов

Проект направлен на реализацию исследованных ранее фундаментальных вопросов прочностного анализа, методов оценки безопасности конструкций и сооружений на основе описания кинетики накопления структурных повреждений. Развитие научных основ анализа объектов в рамках представлений о разрушении как о результате потери устойчивости процессов неупругого деформирования предполагает разработку моделей накопления повреждений и структурного разрушения, развитие численных методов решения нелинейных краевых задач, изучение основных закономерностей механического поведения, в частности, деформационного разупрочнения, поврежденных материалов. Изучение условий реализации равновесных режимов закритического деформирования нацелено на создание основ оптимального управления структурными параметрами создаваемых материалов и конструкций из них для повышения деформационных ресурсов, несущей способности и живучести (способности оказывать сопротивление внешним нагрузкам на стадии формирования и роста системы трещин или разрушения части элементов). Обеспечение условий устойчивого протекания диссипативных процессов накопления повреждений необходимо для приспособления материалов к условиям нагружения. При анализе условий устойчивости процессов повреждения обнаружена важнейшая роль нагружающих систем (как стабилизирующая, так и дестабилизирующая). Уточненный расчет конструкций требует разработки способов учета свойств реальных нагружающих систем на этапах постановки и численного решения изучаемых физически нелинейных краевых задач. Кинетика накопления повреждений и, в конечном итоге, надежность конструкций определяются статистическими особенностями деформационных и прочностных свойств, геометрии и взаимного расположения структурных элементов материалов. Указанные вопросы исследовались в рамках выполнения проекта РФФИ Урал 01-01-96479. В настоящем проекте планируется реализация разрабатываемого подхода применительно к вопросам экспертной оценки аварийности и безопасности поврежденных строительных конструкций на основе развития моделей неупругого деформирования и разрушения строительных материалов, методов прогнозирования их эффективных деформационных и прочностных свойств, создания пакетов программ численного решения краевых задач, иллюстрирующих закономерности процессов повреждения и разрушения конструкций и сооружений. Предлагаемые методики прочностного анализа имеют преимущества перед существующими аналогами, в рамках которых, как правило, не учитываются процессы структурного разрушения, деформационного разупрочнения, а также свойства реальных нагружающих систем. В рамках проекта планируется разработка нового программного обеспечения и прототипа комплексной (основанной на многокритериальной оценке по параметрам резерва несущей способности, живучести, надежности, остаточного ресурса, энергетической катастрофичности разрушения) экспертной системы оценки безопасности поврежденных конструкций и сооружений. Система будет предназначена для обработки данных индивидуального обследования зданий, в первую очередь, промышленно насыщенных регионов с высокой плотностью застройки, повышенной опасностью негативных техногенных воздействий и сложными природными условиями

Разработана аналитическая информационная система экспертных оценок аварийности поврежденных строительных конструкций в составе двух программных комплексов. Программный комплекс AnSysBuildingBlock (свидетельство № 2007610746) позволяет формировать трёхмерные модели зданий и сооружений, выполнять расчёт напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. Программный комплекс NL_GRID (свидетельство № 2007610895) предназначен для численного решения нелинейных задач механики неупругого деформирования и разрушения структурно-неоднородных материалов и конструкций. Методики теоретического исследования поведения зданий и сооружений на деформируемом грунтовом основании, и программные продукты на их основе реализованы в виде проектных решений конкретных строительных объектов и переданы на предприятия строительной отрасли для практического использования.