Автореферат диссертации (1141524), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На рисунке 12 приведены изополя интенсивностинапряжений в грунтовом основании для 15-ти этажного здания.а)б)Рисунок 12. Изополя интенсивности напряжений а) линейно-деформируемое основание;б) модель Мора-Кулона17Результаты сравнительного анализа показывают, что при интенсивномсейсмическом воздействии для зданий повышенной этажности необходимо учитыватьнелинейный характер деформирования грунтов основания.На рисунке 13а приведены результаты расчета жилого 9-ти этажного здания наинтенсивное землетрясение, произведенного по разработанной методике корректногоучета взаимодействия сооружения с основанием.а)б)Рисунок 13. а) Расчетная модель жилого 9-ти этажного железобетонного здания нагрунтовом основании; б) Развитие пластических деформаций t=10,84 c (зона разрушения)В четвертой главе решается задача взаимодействия сооружения с основаниемв вероятностной постановке; определяются вероятностные параметры грунтовогооснования и случайного сейсмического воздействия; выполняются исследованияработы 9-ти этажного железобетонного здания на землетрясения разнойинтенсивности, для каждого рассмотренного случая производится оценка надежностирассматриваемой конструкции; выполняются вероятностные расчеты 9-ти этажногожелезобетонного здания с учетом возможного появления повреждений грунта впроцессе землетрясения при случайных положениях данных разломов.Ниже приведены результаты вероятностного расчета 9-ти этажногожелезобетонного здания, расположенного на грунтовом основании, заданном помодели Мора-Кулона со случайными параметрами методом статистическихиспытаний (рисунок 14).Рисунок 14.
Изополя интенсивностинапряжений при t=12,3 с (одна из реализацийметода статистических испытаний)18В результате проведенных исследований определена частота отказов,характеризующая вероятность отказов (при этом за отказ принимаем обрушениездания), которая составляет Pf 0, 2 .При случайном сейсмическом воздействии с интенсивностью 8 баллов,используя критерий максимального правдоподобия Пирсона, определен законраспределения, наилучшим образом описывающий распределение интенсивностинапряжений в грунтовом массиве (рисунок 15).
Рассматривалось нормальноераспределение, распределение Вейбулла и Гумбеля.Рисунок 15. Аппроксимация распределения интенсивности напряжений σ i в грунте, МПа нормальным распределением (красный график); распределением Вейбулла (оранжевыйграфик); распределением Гумбеля (зеленый график)Анализ аппроксимаций эмпирического распределения позволяет сделатьвывод, о том, что значения интенсивности напряжений σi с большей вероятностьюбудут распределены по закону Вейбулла. На рисунке 16 приведена функцияраспределения интенсивности напряжений в грунте.Рисунок 16.
Функция распределения значений интенсивности напряжений σ i в грунтовоммассиве при 8-бальном воздействииБыло получено, что среднее значение максимальной интенсивностинапряжений σi 0,273 МПа . На рисунке 16 приведен график, характеризующий связьмежду интенсивностью напряжений в грунте σ i и вероятностью ее возникновения19F (σi ) . Из рисунка видно, что, например, вероятность того, что интенсивностьнапряжений превысит значение σi 0,1 МПа составит F (σi ) 0,05 .В работе решается вероятностная задача с учетом начальных поврежденийгрунта под фундаментной плитой здания, которые принимаются распределенными поравномерному закону вдоль соответствующих горизонтальных осей.Рассмотрим следующие расчетные ситуации: поперечные разломы, случайнореализующиеся вдоль продольной оси и продольные разломы, имеющие случайноеравномерное распределение вдоль поперечной оси.
Ниже приводятся результатырасчетов для некоторых реализаций.а)б)Рисунок 17. Изополя интенсивности напряжений σ i (а) и интенсивности пластическихдеформаций ε pl (б) в грунтовом основании (1-я реализация поперечного повреждения)а)20б)Рисунок 18. Изополя интенсивности напряжений σ i (а) и интенсивности пластическихдеформаций ε pl (б) в грунтовом основании (1-я реализация продольного повреждения)По полученным результатам можно сделать следующие выводы:несмотря на то, что характер напряженно-деформированного состояниягрунтового массива в значительной степени зависит от положения разлома, ни водном из рассматриваемых расчетных случаев не происходит потеря несущейспособности грунтового основания;появление повреждений грунта в процессе землетрясения существенноне влияет на реакцию рассматриваемого 9-ти этажного железобетонного здания.Однако следует отметить, что при расчете высотных зданий и зданийповешенной этажности, строящихся в сейсмических районах, учет возможностипоявления разломов в грунтовом основании под фундаментной конструкциейнеобходим.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ рамках диссертационной работы было выполнено вероятностноемоделирование взаимодействия сооружения с основанием при расчете наземлетрясение,атакжепроизведенаоценканадежностисистемысооружениеоснование.
Была разработана и апробирована методика корректногоучета взаимодействия конструкции с грунтовым основанием при расчете наслучайное сейсмическое воздействие. Предложен подход к детерминированнымрасчетам, который позволяет решать задачу во временной области прямымдинамическим методом, учитывать нелинейный характер работы грунтовогооснования, возможную потерю несущей способности грунта.
При этом материалнадфундаментных конструкций задается с использованием нелинейных моделей, вкоторых учитывается непосредственное армирование несущих элементов. В расчетахиспользуются неотражающие границы, которые реализованы при помощидемпфирующего граничного слоя.По результатам проведенной работы можно сделать следующие основныевыводы:1.Для исследования реальной работы системы сооружениеоснование вусловиях землетрясения необходимо применять нелинейные методы, в частностинелинейный динамический метод, который предполагает прямое интегрированиеуравнений движения. Исследования показывают, что наиболее эффективными прирасчетах на интенсивные землетрясения являются явные схемы интегрирования21уравнений движения, которые устойчиво работают при учете взаимодействиясооружения с основанием.2.В результате анализа результатов исследования установлено, что наиболееприемлемой моделью грунтового основания при выполнении вероятностных расчетовметодом статистических испытаний на случайные сейсмические воздействия являетсямодель Мора-Кулона.3.Разработанаметодикадетерминированногорасчетасистемысооружениеоснование в корректной постановке.4.Предложена модифицированная модель Мора-Кулона.
В данную модельвведен критерий разрушения, который связан с ограничением величин главной линейнойдеформации 15-ю процентами и деформации сдвига 10-ю процентами. В результатеинтенсивного землетрясения возможна потеря грунтом несущей способности, что можетповлечь за собой частичное или полное обрушение здания. Учет данного вида отказа(разрушения грунта) позволяет повысить обеспеченность сейсмостойкости системысооружениеоснование.5.Произведены исследования реакции 15-ти этажного железобетонногоздания с полным рамным каркасом, расположенного на грунтовом основании, заданномпо модифицированной модели Мора-Кулона, при детерминированном сейсмическомвоздействии.
Расчеты показывают, что в результате интенсивного землетрясения можетпроизойти потеря грунтом основания несущей способности, что может повлечь за собойчастичное или полное обрушение надфундаментных конструкций.6.При проведении расчетов и при проектировании зданий и сооружений всейсмических районах необходимо учитывать возможность возникновения в грунтовомосновании во время землетрясения повреждений (трещин и разломов), а такжеслучайный характер их расположения под фундаментом.7.Выполнен сравнительный анализ работы простых систем (одноэтажной итрехэтажной пространственных рам) при землетрясении.
Рассматривалось два расчетныхслучая: первый без учета взаимодействия с основанием, второй с учетомвзаимодействия с основанием в корректной постановке по разработанной методике.Материал бетона элементов конструкций задавался при помощи нелинейной моделиCSCM, которая позволяет учитывать непосредственное армирование. Сравнительныйанализ показывает, что неучет совместной работы с грунтом основания при расчетемногоэтажных зданий и, особенно зданий повышенной этажности, приводит ксущественной погрешности в результатах расчета, что может привести к дефицитусейсмостойкости проектируемого здания или сооружения.8.При учете совместной работы сооружения с основанием происходиттрансформация расчетного сейсмического воздействия, полученного для свободнойповерхности, причем степень трансформации существенно различается для зданийразной этажности.9.Произведенычисленныеисследованияработы5-тиэтажногожелезобетонного здания с полным рамным каркасом расположенного, в одном расчетномслучае на линейно-деформируемом основании, в другом – на основании, заданном помодели Мора-Кулона.
Результаты исследований позволяют сделать вывод, что расчетызданий небольшой этажности на землетрясения целесообразно выполнять сиспользованием более простой линейно-деформируемой модели основания.10.Выполнен детерминированный расчет на землетрясение 15-ти этажногоздания, расположенного на линейно-деформируемом грунтовом основании и наосновании, заданном по модели Мора-Кулона.
Полученные результаты свидетельствуют22о необходимости для зданий повышенной этажности учитывать нелинейный характердеформирования грунтов основания.11.Проведендетерминированныйрасчетжилого9-тиэтажногожелезобетонного здания перекрестно-стеновой конструктивной схемы на интенсивноесейсмическое воздействие по разработанной методике учета совместной работысооружения с основанием. Разработанная методика позволяет выполнятьдетерминированный расчет реальных зданий на интенсивное сейсмическое воздействиепрямым динамическим методом с учетом нелинейного характера деформированиянадфундаментных конструкций, фундаментов и грунтов основания в корректнойпостановке.12.Произведена оценка надежности 9-ти этажного железобетонного здания сполным рамным каркасом методом статистических испытаний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
