Диссертация (1141525), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

Нарисунках 3.1.9, 3.1.10 приведено сравнение ускорений и спектров исходногосейсмического воздействия с соответствующими ускорениями и спектрами, которыебыли получены в середине фундаментной плиты.а)б)84в)Рисунок 3.1.8. Перемещения в середине фундаментной плитыКомпонента ХКомпонента Y85Компонента ZРисунок 3.1.9. Сравнение ускорений исходного воздействия с ускорениями в точкефундаментной плитыКомпонента XКомпонента Y86Компонента ZРисунок 3.1.10. Сравнение спектров ускорений исходного воздействия со спектрамиускорения в середине фундаментной плитыАнализ результатов показывает (рисунки 3.1.9 и 3.1.10), что наличие конструкциитрансформирует исходное сейсмическое воздействие, которое было задано длясвободной поверхности.

При этом доминантная частота сейсмического воздействиясмещается в сторону больших периодов, а максимальные ускорения по Х увеличиваютсяв 1,8 раза, по Y  в 2,5 раза, по Z  в 5 раз.На рисунке 3.1.11 показаны графики перемещений точки в центре плитыперекрытия для схем с учетом и без учета взаимодействия с основанием. На рисунке3.1.12 приведены графики соответствующих ускорений.а)87б)в)Рисунок 3.1.11. Сравнение перемещений точки в центре плиты перекрытияКомпонента XКомпонента Y88Компонента ZРисунок 3.1.12.

Сравнение ускорений точки в центре плиты перекрытияНа рисунке 3.1.13 показаны графики относительного смещения этажа для схембез учета и с учетом взаимодействия с основанием.а)б)Рисунок 3.1.13. Относительные смещения этажаПри учете взаимодействия с грунтом основания на 14 с землетрясения начинаетсяобрушение рассматриваемой конструкции (рисунок 3.1.11б, в, рисунок 3.1.13б). В товремя как рама без учета взаимодействия с основанием получает некоторыеповреждения, но обрушения не происходит. Можно сделать вывод о дефицитесейсмостойкостирассматриваемойсооружения с основанием.конструкциипринеучетевзаимодействия89Исследуем вопрос и о степени трансформации исходного сейсмическоговоздействия для случая 3-х этажной пространственной рамы при учете взаимодействиясооружения с основанием.

Исходные данные и параметры приняты аналогичнорассмотренному выше примеру. На рисунке 3.1.14 приведены расчетные схемы 3-хэтажной рамы.а)б)Рисунок 3.1.14. Расчетные схемы 3-х этажной пространственной рамыа) без учета взаимодействия с основанием (общий вид, арматурные каркас), б) с учетомвзаимодействия с основаниемНиже приведены результаты расчетов. На рисунке 3.1.15 показаны изополяинтенсивностей пластических деформаций ε pl , а в приложении Б на рисунках 6-7 изополя интенсивностей напряженийζ i , деформаций ε i , возникающие соответственнов бетоне и арматуре. На рисунке 3.1.16 приведены графики изменения в процессеземлетрясения интенсивности напряжений в наиболее нагруженных элементах бетона иарматуры в основании колонны.90а)б)Рисунок 3.1.15.

Изополя интенсивности пластических деформацийбетона (а) и арматурного каркаса (б)ε pl для элементова)б)Рисунок 3.1.16. График интенсивности напряжений ζ i для элемента бетона (а) и графикнапряжений ζ для элемента арматуры (б)91Далее приведены результаты расчета трехэтажной пространственной рамы сучетом взаимодействия сооружения с основанием. На рисунке 3.1.17 приведены изополяинтенсивностей пластических деформаций ε pl , а в приложении Б на рисунках 8-9 изополя интенсивностей напряженийζ i , деформаций ε i , возникающие соответственнов бетоне и арматуре.а)б)Рисунок 3.1.17. Изополя интенсивности пластических деформацийбетона (а) и арматурного каркаса (б)ε pl для элементовПримечание: на рисунках в грунтовом массиве показаны границы PML-слоев с разнымипараметрами демпфирования.92На рисунке 3.1.18 приведены изополя интенсивности напряженийинтенсивности общих деформацийζi иε i в грунтовом основании.б)а)Рисунок 3.1.18. Изополя интенсивности напряжений ζ i (а) и интенсивности деформацийв грунтовом основанииεi(б)На рисунке 3.1.19 приведены графики изменения в процессе землетрясенияинтенсивности напряжений в наиболее нагруженных элементах бетона и арматуры восновании колонны.а)б)Рисунок 3.1.19.

График интенсивности напряжений ζ i для элемента бетона (а) и графикнапряжений ζ для элемента арматуры (б)93В таблице 3.1.2 приведем сравнение интенсивности напряжений для двухрассматриваемых случаев расчета трехэтажной пространственной рамы.Таблица 3.1.2.Сравнительная таблица интенсивности напряжений ζ i с учетом и без учетавзаимодействия с основаниемС учетомБез учета взаимодействия сРасхождениевзаимодействия соснованиемрезультатов, %основаниемЭлементыЭлементыбетонаЭлементыарматуры11,53 МПа7,43 МПа35,6350 МПа1498,2 МПа76,6Далее приведены результаты расчета с учетом взаимодействия сооружения соснованием.Нарисунке3.1.20представленыфундаментной плиты.а)б)перемещенияточкивцентре94в)Рисунок 3.1.20.

Перемещения точки в центре фундаментной плитыНа рисунках 3.1.21, 3.1.22 приведено сравнение ускорений и спектров исходногосейсмического воздействия с соответствующими ускорениями и спектрами, которыебыли получены в середине фундаментной плиты.Компонента XКомпонента Y95Компонента ZРисунок 3.1.21. Сравнение ускорений исходного воздействия с ускорениями в центрефундаментной плитыКомпонента XКомпонента Y96Компонента ZРисунок 3.1.22. Сравнение спектров ускорений исходного воздействия со спектрамиускорения в центре фундаментной плитыНаличие трѐхэтажной пространственной рамы на грунтовом основании в большейстепени трансформирует исходное сейсмическое воздействие, чем наличие одноэтажнойрамы. И для этого расчетного случая происходит смещение доминантной частотысейсмического воздействия в сторону больших периодов. Максимальные ускорения поХ увеличились в 6 раз, по Y  в 10 раз, по Z  в 27 раз.На рисунке 3.1.23 приведены графики перемещений точки в центре плитыперекрытия для схем с учетом и без учета взаимодействия с основанием.

На рисунке3.1.24 приведены графики соответствующих ускорений. На рисунке 3.1.25 показаныотносительные горизонтальные перемещения верха здания.а)97б)в)Рисунок 3.1.23. Сравнение перемещений точки в центре плиты перекрытия 3-го этажаКомпонента XКомпонента Y98Компонента ZРисунок 3.1.24.

Сравнение ускорений точки в центре плиты перекрытия 3-го этажаа)б)Рисунок 3.1.25. Относительные горизонтальные перемещения верха зданияДля обеих расчетных ситуаций характерно обрушение конструкции (рисунки3.1.23в, рисунок 3.1.25а), однако рама без учета взаимодействия с основаниемразрушается позже, чем на грунтовом основании. Таким образом, можно сделать, чтопри неучете взаимодействия сооружения с основанием имеет место дефицитсейсмостойкости рассматриваемой конструкции.Проведенные исследования простых систем показывают, во-первых, что приучете совместной работы сооружения с основанием происходит трансформациярасчетного сейсмического воздействия, которое получено на свободной поверхности,99причем степень трансформации существенно отличается для зданий разной этажности.Во-вторых, неучет взаимодействия сооружения с грунтом основания при проведениирасчетов на сейсмическое воздействие может привести к дефициту сейсмостойкостипроектируемого здания или сооружения.3.2.

Сравнительный анализ реакции 5-ти этажного здания с использованиемоснования в виде линейно-деформируемого полупространства и моделиМора-КулонаВ п. 2.2 главы 2 были описаны нелинейные модели грунтов основания, иотмечено, что наиболее устойчивой моделью при проведении численных исследованийпри сейсмических воздействиях является модель Мора-Кулона.Рассмотрим два варианта расчета 5-ти этажного железобетонного здания сполным рамным каркасом: на линейно-деформируемом основании и на основании,заданном по модели Мора-Кулона (рисунок 3.2.1).Рисунок 3.2.1. Расчетная схема 5-тиэтажного железобетонного здания,расположенного на грунтовомосновании (синий цвет – грунт,зеленый цвет – демпфирующийPML-слой)Корректный учет взаимодействия данного здания с основанием обеспечивается засчет применения методики, изложенной в главе 2.

В расчетной схеме используетсядемпфирующий PML-слой (рисунок 3.2.1). Расчет производится в два этапа(статический и динамический). Приняты следующие параметры для грунта основания:статические статический модуль деформации  Eст  11 МПа ; статический коэффициентПуассона  νст  0,375 ; статический модуль сдвига  Gст  4 МПа ; статическое удельноесцепление сст  37 кПа ;угол внутреннего трениядинамический модуль деформации θ  18 , динамические:Eдин  276 МПа ; динамический коэффициентПуассона  νдин  0,4 ; динамический модуль сдвига  Gдин  162 МПа ; динамическоеудельное сцепление  сдин  59 кПа ; угол внутреннего трения  θ  18 [71, 108].100В приведенной расчетной схеме колонны и ригели моделировались стержневымиконечными элементами, а плиты перекрытия – пространственными конечнымиэлементами оболочки.

Введено допущение об «оптимальном» армировании. Этодопущение основано на том, что в расчетных сечениях разрушение сжатой зоны бетонаи растянутой рабочей арматуры наступает одновременно [55, 114].В качестве расчетного сейсмического воздействия принималась сбалансированнаятрехкомпонентная акселерограмма, нормированная на 9 баллов (приложение Б рисунок10).Доминантнаячастотагоризонтальныхкомпонентакселерограммы3Гц,вертикальной компоненты – 4 Гц.На рисунке 3.2.2 показаны изополя интенсивности пластических деформаций ε pl, которые возникают в грунте, заданном по модели Мора-Кулона.Рисунок 3.2.2. Изополя интенсивности пластических деформацийзаданном по модели Мора-Кулонаε pl в грунтовом массиве,На рисунках 3.2.3 – 3.2.5 приведены графики относительных горизонтальныхперемещений верха здания, ускорений точки середины плиты перекрытия и поперечныхсил в основании колонн для двух вариантов грунтового основания соответственно.а)101б)Рисунок 3.2.3. Относительные смещения этажейКомпонента XКомпонента YКомпонента ZРисунок 3.2.4.

Компоненты ускорений точки плиты перекрытия 5-го этажа102а)б)Рисунок 3.2.5. Поперечная сила в основании колонныПо полученным графикам видно, что результаты для здания линейнодеформируемом основании и на основании, заданном по модели Мора-Кулона, хорошосходятся. Можно сделать вывод, что расчет на здания небольшой этажности наземлетрясения целесообразно выполнять с использованием более простой линейнодеформируемой модели основания. Однако с увеличением этажности (веса здания и,соответственно,давленияподподошвойфундамента)нелинейныйхарактердеформирования грунта будет проявляться в большей степени и может существенносказываться на поведении конструкции во время сейсмического воздействия.3.3.

Характеристики

Список файлов диссертации