СП 443.1325800.2019 Мосты с конструкциями из алюминиевых сплавов. Правила проектирования
16 Проверка конструкций на живучесть (прогрессирующее обрушение)
16.1 Общие положения
Удовлетворение критериям живучести предполагает сохранение (полностью или частично) функциональных свойств конструкции после повреждения - разрушения или отказа в работе отдельных конструктивных элементов. Соответствующие требования содержатся в [1, статья 7] и [1, статья 16, пункт 6].
Такие повреждения в основном возникают в результате аварий. При этом необходимо исходить из следующих положений:
а) авария непредсказуема, так как заранее невозможно предсказать место и характер (сценарий) аварии;
б) авария неизбежна, так как исключить возможность аварии полностью невозможно;
в) допустимо исходить из принципа "единичного" отказа, так как практически любое обрушение начинается с разрушения одного (первого) элемента, далее оно либо затухает в случае обеспечения живучести конструкции, либо развивается лавинообразно до полного обрушения (живучесть не обеспечена).
16.2 Живучесть несущей конструкции обеспечивается за счет перераспределения усилий от поврежденных элементов на соседние, уцелевшие во время аварии.
Расчетная схема несущих конструкций при проверке на живучесть в подавляющем большинстве случаев должна иметь пространственный характер и включать в себя, по возможности, все основные и вспомогательные элементы (например, связи), способные воспринять дополнительные усилия, возникающие при отказе любого одного из несущих элементов.
16.3 На раннем этапе проектирования еще при выборе конструктивной схемы сооружения и сечений ее конструктивных элементов необходимо предусматривать соответствующее дублирование в их работе.
16.4 При проверке на живучесть изменяются требования к несущему каркасу сооружения по сравнению с начальными требованиями. Основным является обеспечение эвакуации из аварийной зоны людей и особо ценного или опасного оборудования, после чего эксплуатация сооружения должна быть запрещена вплоть до полного его восстановления.
16.5 Учитывая малую вероятность совпадения расчетных величин временных нагрузок с моментом наступления аварии, при проверке на живучесть следует учитывать только нормативные значения постоянных, временных и кратковременных нагрузок.
16.6 В качестве критерия несущей способности при обеспечении живучести следует принимать достижение максимальной пластической деформации при разрушении материала с коэффициентом 0,8.
16.7 Отказ в работе отдельного конструктивного элемента представляет собой быстропротекающий процесс во времени, почти мгновенный, что приводит к возникновению динамических явлений в работе всей конструкции.
16.8 Проверка на живучесть представляет собой решение динамической задачи в конструктивной, физически и геометрически нелинейной постановке. Конструктивная нелинейность выражается в изменении расчетной схемы от исходной до поврежденной. Физическая и геометрическая нелинейность обусловлена разницей в требованиях и критериях к расчету исходной конструкции и поврежденной.
16.9 Помимо чисто технических причин отказов отдельных конструктивных элементов возможны неконструктивные причины отказов, например террористические акты и др. В связи с этим необходимо предусматривать организационные мероприятия по минимизации возможностей отказов неконструктивного характера, например защита конструкций, охрана, и т.п.
16.10 Проверку на живучесть следует выполнять в соответствии с условиями, входящими в задание на проектирование, которые должны содержать:
- основные требования к поврежденной конструкции;
- нагрузки и их расчетные комбинации;
- характеристики механического поведения выбранных конструкционных материалов вплоть до разрушения;
- критерии выполнения условий живучести;
- организационные мероприятия по обеспечению живучести конструкции.