Диссертация (1141525), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Николаенко, Э.Ф. Пак, Ю.И. Романов, В.И. Смирнов, А.Г. Тамразян, С.В. Ульянов и другие [1, 2, 3, 8, 9, 13, 14, 15, 20, 21, 23, 24, 26,27, 57, 58, 64, 69, 70, 74, 83].7Вопросы оценки надежности системы сооружениеоснование при случайномсейсмическом воздействии и случайных свойствах грунта основания требуют дальнейшегоразвития. Без разработки специальных методик невозможно проектировать здания исооружения с требуемым уровнем сейсмостойкости при заданной обеспеченности.Целью диссертационной работы является исследование надежности зданий,расположенных на грунтовом основании, при сильных землетрясениях с использованиемпрямых динамических методов с учетом нелинейного характера деформированияконструкций и грунтов основания.Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи:проанализировать существующие в настоящее время нелинейные моделигрунтов;проанализировать и обобщить используемые методы детерминированногорасчета зданий и сооружений на землетрясения;провести апробацию и верификацию расчетных моделей в применяемомпрограммном комплексе;проанализировать устойчивость работы нелинейных моделей грунтов прирешении динамических задач с помощью численных методов с использованием прямогоинтегрирования уравнений движения;разработать методику корректного учета совместной работы системынадфундаментная конструкцияфундаментгрунт основания при расчете на сейсмическоевоздействие;решить комплекс задач о расчете систем и зданий различных конструктивныхсхем на акселерограммы землетрясений с различным спектральным составом иинтенсивностью;разработатьметодикудетерминированногорасчетасистемысооружениеоснование, основанную на модифицированной модели Мора - Кулона свведением критерия разрушения;произвести вероятностное моделирование грунтового массива со случайнымипараметрами и сейсмического воздействия, как нестационарного случайного процесса;выполнитьоценкунадежностисистемысооружениеоснованиеприслучайном сейсмическом воздействии с учетом различного спектрального составаакселерограмм землетрясений, при случайных параметрах грунта, а также при случайномположении повреждений основания, возникающих в процессе землетрясения.8Объектом исследования являются железобетонные здания и системы различныхконструктивных схем, расположенные на грунтовых основаниях при интенсивныхсейсмических воздействиях.Предметомисследованияявляются:напряженно-деформируемоесостояниеоснования при землетрясении (интенсивность деформаций и напряжений), напряженнодеформируемое состояние железобетонных зданий, распложѐнных на грунтах с разнымихарактеристиками, при интенсивных сейсмических воздействиях; надежность системынадфундаментная конструкцияфундаментгрунт основания при случайном сейсмическомвоздействии и случайных свойствах грунтов основания, а также случайном положенииповреждений основания, возникающих в процессе землетрясения.Новизна научной работы: разработана методика корректного учета взаимодействия сооружения с основаниемпри расчете на землетрясения; предложена модифицированная модель грунтового основания Мора – Кулона свведением критерия разрушения; проведены численные исследования систем грунтконструкция на землетрясения сучетом возможной потери прочности грунта основания; проведены численные исследования совместной работы грунта основания сжелезобетонными конструкциями, материал которых был задан с помощью нелинейноймодели, в которой учитывалось фактическое армирование; проведенсравнительныйанализреакциизданийразличнойэтажности,расположенных на грунтах, с использованием линейных и нелинейных моделей, наинтенсивное сейсмическое воздействие;проведен расчет 9-ти этажного жилого железобетонного здания на интенсивноеземлетрясение в соответствии с методиками, разработанными в диссертационной работе;выполнен анализ результатов исследования системы сооружениеоснование насейсмическое воздействие различного спектрального состава и интенсивности; решена вероятностная задача моделирования взаимодействия сооружения соснованием при случайных параметрах грунтов, при различной доминантной частотеслучайного сейсмического воздействия, а также при случайном положении поврежденийоснования в процессе землетрясения;9 выполнена оценка надежности железобетонного здания при учете совместной работыс грунтом основания при случайных параметрах сейсмического воздействия и случайныхсвойствах грунтов.Теоретическая значимость работы состоит в развитии методов теории надежностистроительных конструкций, основанных на прямых нелинейных динамических методахрасчета конструкций, в которых используется непосредственное интегрирование уравненийдвижения по явным схемам, что позволило получить решения во временной области сучетом физической, геометрической и конструктивной нелинейностей.

Разработанныеметодики позволяют учесть совместную работу сооружения с основанием в корректнойпостановке (Soil Structure Interaction  SSI). В исследованиях применяется теориядемпфирующих слоев (PML - perfectly matched layer), которая позволяет уменьшитьразмеры используемого в расчетах массива основания и применить неотражающиеграницы. Все это позволило разработать методику оценки надежности рассматриваемыхсистем, позволяющую проектировать здания и сооружения с требуемым уровнемсейсмостойкости при заданной обеспеченности.Практическая значимость работы заключается в:использовании результатов проведенных исследований при проектированиизданий и сооружений в сейсмических районах проектными и исследовательскимиорганизациями;возможности применения представленных методик и предложенных подходовк актуализации документов в области сейсмостойкого строительства;возможности на стадии проектирования учитывать вероятностную природусейсмического воздействия, случайные параметры грунтов основания;возможности использования разработанной методики при выполнениинормативных расчетов на землетрясения уровня проектного землетрясения (ПЗ) и уровнямаксимально расчетного землетрясения (МРЗ).Методологияиметодыисследования.Методологическойосновыдиссертационного исследования являлись труды отечественных и зарубежных авторов вобласти сейсмостойкости и надежности строительных конструкций.

В диссертационнойработе применялись следующие методы.Моделирование. Проводилось численное моделирование различных системсооружениеоснование, которые затем рассчитывались на сейсмические воздействия спомощью прямого нелинейного динамического метода интегрирования уравнений10движения по явным схемам. Осуществлялось моделирование случайного сейсмическоговоздействия с помощью метода канонических разложений.Сравнение.

В процессе проведения исследований сравнивался уровеньнадежности железобетонных зданий различных конструктивных схем, расположенных налинейном и нелинейном грунтовом основании.Анализ. Все полученные результаты численных расчетов подвергалисьподробному анализу, на основании которого делались выводы о работе рассматриваемыхконструкций в процессе землетрясения.Личный вклад автора диссертации заключается в следующем: разработана методика корректного учета взаимодействия сооружения с основаниемпри расчете на землетрясения; предложена модифицированная модель грунтового основания Мора – Кулона свведением критерия разрушения; проведены численные исследования систем грунтконструкция на землетрясения сучетом возможной потери прочности грунта основания; проведены численные исследования совместной работы грунта основания сжелезобетонными надфундаментными конструкциями, материал бетона для которых былзадан с помощью нелинейной модели Continuous Surface Cap Model (CSCM), в которойучитывалось фактическое армирование, при этом материал арматуры задавался с помощьюидеально-упруго пластической модели Прандтля с ограничением предельных пластическихдеформаций; проведенсравнительныйанализреакциизданийразличнойэтажности,расположенных на грунтах, заданных по различным моделям, на интенсивное сейсмическоевоздействие;проведен расчет 9-ти этажного жилого железобетонного здания на интенсивноеземлетрясение с использованием разработанной методики;выполнено вероятностное моделирование взаимодействия сооружения с основаниемпри случайных параметрах грунтов, при различном спектральном составе сейсмическоговоздействия, а также при случайном положении повреждений основания, возникающих впроцессе землетрясения; выполнена оценка надежности 9-ти этажного железобетонного здания при учетесовместной работы с грунтом основания при случайных параметрах сейсмическоговоздействия и случайных свойствах грунтов.11Представленные в диссертационной работе исследования, включающие численноемоделирование конструкций, грунтов основания, проведение расчетов, сравнение, анализ иапробация полученных результатов, были выполнены лично автором.Достоверность результатов достигается:использованием при постановке задач гипотез, принятых в механикедеформируемого твердого тела, в механике грунтов, в теории сейсмостойкости, теориинадежности строительных конструкций, теории вероятностей и теории случайныхпроцессов;сравнением полученных результатов с экспериментальными данными ианалитическими решениями, полученными другими авторами по ряду исследуемых вработе вопросов;применением при расчете современных апробированных численных методоврасчета строительных конструкций и оснований, а также расчетных программныхкомплексов.Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были доложенына:III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону«Бетон и железобетон взгляд в будущее», Москва, РАН, 2014 г.IIIМеждународнойнаучно-практическойконференции21век:фундаментальная наука и технологии, Москва, 2014 г.XI Всероссийской научно-практической и учебно-методической конференции«Фундаментальные науки в современном строительстве», Москва, МГСУ, 2014 г.VI Международной научно-практической конференции «Научно-техническоетворчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях», Москва, 2014 г.XXIII, XXIV, XXV, XXVI R-S-P Seminar «Theoretical Foundation of CivilEngineering», Вроцлав, Самара, Жилина, Варшава, 2014, 2015, 2016, 2017 гг.XIIIВсероссийскойнаучно-практическойконференции«Современнаястроительная наука и образование», Москва, НИУ МГСУ, 2016 г.V International conference «Integration, partnership and innovation in constructionscience and education», Москва, НИУ МГСУ, 2016 г.г.7th International Conference on Mechatronics, Control and Materials, Китай, 201612международнойXXмежвузовскойнаучно-практическойконференциистудентов, магистров, аспирантов и молодых ученых «Строительство – формированиесреды жизнедеятельности», Москва, НИУ МГСУ, 2017 г.В полном объеме диссертационная работа докладывалась на объединенномзаседании кафедр «Сопротивление материалов» и «Механика грунтов и геотехника»ФГБОУВО«НациональныйисследовательскийМосковскийгосударственныйстроительный университет» (г.

Москва, 2018 г.).Публикации. Научные результаты достаточно полно изложены в 20 научныхпубликациях, из которых 4 работы опубликованы в журналах, включенных в Переченьрецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основныенаучные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, насоискание ученой степени доктора наук.

Характеристики

Список файлов диссертации