Диссертация (1141525), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Усиление зоны под колоннамиТолщина основной части фундаментной плиты 80 см , толщина в зонах усиления– 1 м.В приложении А на рисунках 7-10 приведены изополя интенсивности напряженийζ i , интенсивности общих деформаций ε i , интенсивности пластических деформацийε pl , а также изгибающих моментов M x и M y в фундаментной плите соответственно.Аналогично предыдущему рассмотренному случаю с продавливанием на рисунке2.3.8 приведены графики перемещений точек фундаментной плиты под центральнымиколоннами.72Рисунок 2.3.8. Графики перемещений w точек грунта в зоне под центральными колоннамиИз графика видно, что осадки фундаментной плиты под колоннами являютсяравномерными ипродавливания непроисходит.Следует отметить, что припродолжающимся сейсмическом воздействии происходит отказ колонн нижних ярусов(потеря их несущей способности) с последующим обрушением всего здания (рисунок2.3.9).Рисунок 2.3.9. Картина начала прогрессирующего обрушения здания с усилениемфундаментной плиты в момент времени t=8,7 с732.3.2.Детерминированныйрасчет15-тиэтажногокаркасногожелезобетонного здания с учетом повреждений основания, возникающих впроцессе землетрясенияВ [5] отмечается, что не только параметры грунтов могут изменяться поддействием сейсмических колебаний, но и изменившийся под действием этих колебанийгрунт определенным образом влияет на работу конструкции здания.

То естьсейсмическая интенсивность определяется остаточными деформациями, появлениемразломов и трещин, образовавшихся в результате землетрясения [5]. В работе [5]отмечается, что даже при относительно небольшом ускорении грунта даже самоесейсмостойкое здание, оказавшееся в зоне разлома, может полностью разрушится.Рассмотрим 15-ти этажное каркасное железобетонное здание, расположенное нагрунтовом основании, в котором возможно образование разломов (рисунок 2.3.2).Предположим, что через некоторое время после начала землетрясения (через 0,5 с) вгрунте под зданием образуется разлом. Рассмотрим разлом в грунте, проходящийпоперек здания (рисунок 2.3.10), и вдоль здания (рисунок 2.3.14).

Остальные параметрыприняты такими же, как и в предыдущем примере. Ниже и в приложении А приведенырезультаты по рассматриваемым двум расчетным ситуациям (рисунки 2.3.11-2.3.13,2.3.15-2.3.17, в приложении А рисунки 11-14).Рисунок 2.3.10. Расчетная схема здания с поперечным разломом в основании(коричневый цвет)74Рисунок 2.3.11. Изополя интенсивность пластических деформацийε pl в массиве грунтаРисунок 2.3.12. Разрушение элементов грунта основания (коричневый цвет) в моментвремени t=8,44 сРисунок 2.3.13. Картина обрушения здания в момент времени t=8,52 с75Рисунок 2.3.14. Расчетная схема с разломом вдоль здания (коричневый цвет)Рисунок 2.3.15. Изополя интенсивности пластических деформацийε pl в массиве грунтаРисунок 2.3.16. Разрушение элементов грунта основания (коричневый цвет) в моментвремени t=9,14 сРисунок 2.3.17.

Картина обрушения здания в момент времени t=8,46 с76Анализ результатов расчета показывает, что применение модифицированноймодели Мора-Кулона более адекватно отражает работу конструкции.Анализ результатов обследований последствий землетрясений показывает, чторазрушение зданий во многих случаях происходит из-за отказа (разрушения) грунтовоснования, связанного с возникновением в нем во время землетрясений повреждений(трещин, разломов). Данное явление необходимо учитывать при расчетах ипроектировании зданий и сооружений при строительстве в сейсмических районах.Выводы по главе 2Во 2-й главе рассмотрена проблема отражения сейсмических волн в замкнутоммассиве грунта, описаны подходы к моделированию демпфирующих слоев, а такжевыбрана наиболее подходящая для расчетов на сейсмическое воздействие методиказадания демпфирующих слоев в виде PML-слоя.Были обобщены некоторые известные теоретические положения о работе PMLслоя и проведен ряд численных исследований эффективности его работы.Былапроанализированаиверифицированаработарассматриваемогодемпфирующего слоя на простых системах: струна и мембрана.Определенынеобходимыесоотношения,которыепозволяют производитьэффективное моделирования грунтового основания минимального размера.Представлены результаты численных испытаний массива грунта на действиястатических и динамических (сейсмических) нагрузок.

Моделирование и расчеты былипроведены в программном комплексе LS-DYNA, который позволяет получить решениево временной области с учетом нелинейного характера деформирования элементовконструкций и грунтов основания.Рассмотрены современные подходы к учету совместной работы сооружения соснованием (Soil Structure Interaction), а также предложена методика, позволяющаякорректно учитывать взаимодействие системы грунтконструкция при расчете наземлетрясение.

Выполнена численная верификация данной методики.Предложена модифицированная модель Мора-Кулона. В данную модель, кромеповерхности текучести, была введена поверхность разрушения путем ограничениявеличин главной линейной деформации 15-ю процентами и деформации сдвига - 10-юпроцентами. В результате интенсивного землетрясения возможна потеря грунтомнесущей способности, что может повлечь за собой частичное или полное обрушение77здания.

Учет данного вида отказа позволяет повысить обеспеченность сейсмостойкостисистемы сооружениеоснование.Проведен ряда расчетов зданий, расположенных на грунтовом основании, вкоторых наблюдались значительные повреждения в следствии появления разломов вгрунте в процессе землетрясения. Данное явление необходимо учитывать при расчетах ипроектировании зданий и сооружений, строящихся в сейсмических районах.78Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ РЕШЕНИЙ ПРИУЧЕТЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СООРУЖЕНИЯ С ОСНОВАНИЕМ ПРИРАСЧЕТЕ НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ3.1. Учет взаимодействия сооружения с основанием, и трансформациясейсмического воздействия при землетрясенииРасчетная динамическая модель имеет вид консольной схемы с конечнымчислом степеней свободы жестко защемленной в основании [77].

В такой постановкеускорения соответствующие землетрясению прикладываются непосредственно ксосредоточенным массам расчетной схемы сооружения по принципу Д’Аламбера.Другими словами, в данном случае никак не учитывается взаимодействие конструкции сгрунтовым массивом, а также скорость распространения воздействия по высотерассматриваемой конструкции.Известно, что адекватно оценить реакцию здания на сейсмическое воздействиеможно только корректно учитывая совместную работу сооружения с основанием.Поставим задачу количественно оценить эффект взаимодействия сооружения соснованием. Воспользуемся разработанной методикой, подробно изложенной в главе 2.Рассмотрим одноэтажную пространственную раму без учета (рисунок 3.1.1а) и сучетом взаимодействия (рисунок 3.1.1б) с основанием.

Массив грунта задан в виделинейно-деформируемого основания.а)б)Рисунок 3.1.1. Расчетные схемы одноэтажной пространственной рамыа) без учета взаимодействия с основанием, б) с учетом взаимодействия с основаниемДляучетанелинейногохарактерадеформированиянадфундаментныхконструкций воспользуемся нелинейной модели бетона Continuous Surface Cap Model(CSCM) [55, 114, 115, 116, 117]. Достоинством данной модели является возможностьучета непосредственного армирования несущих железобетонных элементов здания79(рисунок 3.1.2).

Объемные элементы бетона связывались со стрежневыми элементамиарматуры с помощью методики Лагранжево-Эйлерового взаимодействия [10].Рисунок 3.1.2. Расчетная схема(арматурный каркас)Расчет выполнялся на трехкомпонентную акселерограмму. В приложении Б нарисунке1приведеныграфикисоответствующихкомпонент,которыебылинормированы на 9 баллов. Данные акселерограммы была сбалансирована в соответствиис [51, 125].Ниже приводятся результаты расчета здания без учета взаимодействия соснованием.На рисунке 3.1.3 показаны пластических деформаций ε pl , а в приложении Б нарисунках 2-3  изополя интенсивностей напряженийζ i , деформаций ε i , возникающиесоответственно в бетоне и арматуре. На рисунке 3.1.4 приведены графики изменения впроцессе землетрясения интенсивности напряжений в наиболее нагруженных элементахбетона и арматуры в основании колонны.а)Рисунок 3.1.3.

Изополя интенсивности пластических деформаций(а) и арматурного каркаса (б)б)ε pl для элементов бетона80а)б)Рисунок 3.1.4. График интенсивности напряжений ζ i для элемента бетона (а) и графикнапряжений ζ для элемента арматуры (б)Далее приведены результаты расчета с учетом взаимодействия сооружения соснованием. Задача решается в два этапа (статический и динамический).

Для грунтовогомассива принималась модель линейно-деформируемого основания. На первом этаперешалась статическая задача со следующими статическими характеристиками грунтаоснования: плотность грунта  ρ  1800 кг/м ; статический модуль деформации 3Eст  60 МПа ; статический коэффициент Пуассона  νст  0,35 . На втором этапе, учитываянапряженно-деформируемое состояние, полученное на первом этапе, проводился расчетна сейсмическое воздействие с динамическими параметрами грунта основания:3плотность грунта  ρ  1800 кг/м ; динамический модуль деформации  Eдин  300 МПа ;динамический коэффициент Пуассона  νдин  0,45 [71].81На рисунках 3.1.5 показаны изополя интенсивностей пластических деформацийε pl , а в приложении Б на рисунках 4-5  изополя интенсивностей напряжений ζ i ,деформацийε i , возникающие соответственно в бетоне и арматуре.а)б)Рисунок 3.1.5.

Изополя интенсивности пластических деформаций ε pl для элементовбетона (а) и арматурного каркаса (б)Примечание: на рисунках в грунтовом массиве показаны границы PML-слоев с разнымипараметрами демпфирования.На рисунке 3.1.6 приведены изополя интенсивности напряженийинтенсивности общих деформацийε i в грунтовом основании.ζi и82а)б)Рисунок 3.1.6. Изополя интенсивности напряжений ζ i (а) и интенсивности деформацийв грунтовом основанииεi(б)На рисунке 3.1.7 приведены графики изменения в процессе землетрясенияинтенсивности напряжений в наиболее нагруженных элементах бетона и арматуры восновании колонны.а)б)Рисунок 3.1.7. График интенсивности напряжений ζ i для элемента бетона (а) и графикнапряжений ζ для элемента арматуры (б)83На основании полученных результатов можно сделать вывод, что реакцияодноэтажной рамы различна при учете и без учета взаимодействия с грунтовымоснованием. Повреждения, полученные конструкцией при учете совместной работы сгрунтовым основанием, являются более значительными.Таблица 3.1.1.ЭлементыЭлементыбетонаЭлементыарматурыСравнительная таблица интенсивности напряжений ζ i с учетом и без учетавзаимодействия с основаниемС учетомБез учета взаимодействия сРасхождениевзаимодействия соснованиемрезультатов, %основанием10,81 МПа3,92 МПа25,5347,74 МПа197,46 МПа43,2На рисунке 3.1.8 представлены перемещения (u – по направлению оси Х, v – понаправлению оси Y, w – по направлению оси Z) точки в центре фундаментной плиты.

Характеристики

Список файлов диссертации