Диссертация (1141525), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

А также представлены в одном объектеинтеллектуальнойсобственности:базеданных«Библиотекаметодоврасчетамногоэлементных систем на сейсмическое воздействие с учетом взаимодействия с грунтомоснования в корректной постановке».На защиту выносятся:методика детерминированного расчета систем сооружениеоснование вкорректной постановке;результаты исследований систем грунтконструкция на землетрясения сучетом возможной потери прочности грунта основания;результатыисследованийсовместнойработыгрунтаоснованиясжелезобетонными конструкциями, материал которых был задан с помощью нелинейноймодели, в которой учитывалось фактическое армирование;результаты сравнительного анализа работы зданий различной этажности,расположенных на грунтах, заданных по различным моделям, на интенсивное сейсмическоевоздействие;результатыдетерминированногорасчета9-тиэтажногожилогожелезобетонного здания на интенсивное землетрясение;результаты анализа реакций системы сооружениеоснование на сейсмическоевоздействие с различным спектральным составом и интенсивностью;результаты решения вероятностной задачи моделирования взаимодействиясооружения с основанием при случайных параметрах грунтов, при различных доминантных13частотахслучайного сейсмическоговоздействия, атакже случайномположенииповреждений грунта основания, возникающих в процессе землетрясения;результаты выполненной оценки надежности железобетонного здания приучете совместной работы с грунтом основания при его случайных параметрах и случайномсейсмическом воздействии, заданном в виде нестационарного случайного процесса.Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения,четырех глав, заключения, списка литературы (127 наименований). Общий объемдиссертации составляет 144 страницы (в том числе приложение 33 страницы), включая 5таблиц, 168 рисунков.Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Содержаниедиссертации соответствует пунктам 4 и 6 Паспорта специальности 05.23.02 – Основания ифундаменты, подземные сооружения.14Глава1.ОСНОВНЫЕПОДХОДЫКОБЕСПЕЧЕНИЮСЕЙСМОСТОЙКОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ1.1. Основные положения теории сейсмостойкости1.1.1. Методы теории сейсмостойкостиСогласностатическойтеориисейсмостойкостиФ.Омори,сооружениерассматривается как абсолютно жесткое тело, жестко заделанное в грунт [120].

Пригоризонтальных перемещениях основания в движение вовлекаются одновременно всечасти сооружения с ускорением, равным ускорению основания.Развивая теорию сейсмостойкости, в 1920 г. японский ученый Н. Мононоберассмотрел установившиеся вынужденные колебания сооружения при движенииоснования по гармоническому закону [118].Первые акселерограммы землетрясений, появившиеся в 30-х годах выявилисложный характер движения грунта при землетрясениях, не поддающийся точнойматематическойамериканскийинтерпретации.исследовательДляМ.А.Биопреодоленияпредложилвскрывшихсятрудностейэкспериментальнымпутемопределить динамический эффект, вызываемый землетрясениями, на упрощенноймодели сооружения в зависимости от периода его собственных колебаний [94, 95].Построив спектры ускорений по акселерограммам, он положил начало спектральномуметоду расчета.

Экспериментальные исследования землетрясений, проведенные в США,легли в основу стандартной спектральной кривой, используемой при практическихрасчетах.На основе приближенного подхода к обработке сейсмограмм И.Л. Корчинскийразработал достаточно простую динамическую теорию расчета сооружений насейсмические воздействия. Им был получен коэффициентβ-характеризующийдинамический эффект движения сооружения на основании.

Эти работы имели большоезначениедлявнедренияспектральногометодавпрактикупроектирования.Спектральный метод расчета с 1957 года принят в нормах [75].В теории сейсмостойкости при проведении расчетов строительных конструкцийна землетрясения, так же, как и при решении другого ряда задач с механическимисистемами, в основном используются расчетные модели с распределенными либодискретными параметрами, в частности массами. Наиболее универсальной, хотя и15приближенной, является схема с дискретными параметрами.

Именно такие моделиобычно используются при выполнении практических расчетов, так как они позволяютполучить решения для схем любой сложности.При разработке динамических расчетных моделей, заданных как системы сконечным числом степеней свободы, реальная масса, распределенная по элементамрассматриваемой конструкции, собирается в определенные места в виде так называемыхматериальных точек.

Таким образом, фактически при проведении расчетов мы будемиметь некоторую невесомую систему, которая будет нести заданное количествососредоточенныхмасс.Геометрическиепараметры,однозначноопределяющиеположение этих масс в рассматриваемый момент времени, будут определять числостепеней свободы системы.В областях, в которых сконцентрированы значительные нагрузки, целесообразнососредоточить массы исследуемой модели.

Адекватность и корректность результатоврасчета напрямую зависят от точного задания расчетной схемы, а также от еесоответствия реальному поведению конструкции во время землетрясения.Рассмотрим схему с конечным числом степеней свободы, представленной нарисунке 1.1.1.Рисунок. 1.1.1. Расчетная динамическая модель здания, работающего на сдвигПусть на данную систему действуют сейсмические инерционные силы. Используяметод разложения по формам собственных колебаний, получим уравнение движениясистемы:M U  C U  K  U   M Iug (t ).(1.1.1)Условия ортогональности собственных форм колебаний будут справедливы длявсех форм колебаний θ m и θ n (m≠n).16Tθmmnn, m  n 0,M  θn   M 0, m  nTθm K  θn  Kn , m  n(1.1.2)(1.1.3)Применив линейное преобразование:U  Φ Y,(1.1.4)и подставив уравнение (1.1.2) в уравнение (1.1.1), получимMΦ Y  CΦ Y  K Φ Y   M Iug (t ).(1.1.5) TПри умножении выражения (1.1.5) слева на матрицу Φ  , получимΦT  M Φ Y  ΦT  C Φ Y  ΦT  K Φ Y   ΦT  M Iu (t ).(1.1.6)                gМатричное уравнение (1.1.4) представляет собой систему несвязанных уравненийотносительно обобщенной координаты Yn.

Используя условия ортогональности (1.1.2) и(1.1.3), получим:M jY j  C jY j  K jY j   ΦT  M  Iu g (t ) 2Y j  2ξ j ω jY j  ω j Y j  Γ j u g (t ),илипри Γ j θjθjTTM  1M  θ j(1.1.7)(1.1.8), где j=1,2,…,n фактор влияния форм колебаний.Общие решения для систем со многими степенями свободы представляются ввиде суперпозиции собственных форм колебаний. Это возможно, потому что движения,которые описываются координатамиY , представляют собой гармонические колебания.Чтобы определить динамическую реакцию воспользуемся линейно-спектральнойтеорией (ЛСТ). Пусть спектр ускорений основания будет задан по графику,изображенному на рисунке 1.1.2, для случая ξ=0,05.Рисунок.

1.1.2. Спектр ускорения17Максимальные горизонтальные перемещения по каждому этажу каркаса длякаждой формы колебаний могут быть определены следующим образом:TS (ξ j , T j )θ j M U max j θj.2Tωjθ j M  θ j(1.1.9)Эти же перемещения каркаса, но при учете влияния всех форм колебаний будутиметь вид: U max j nU max 2.(1.1.10)j 1Тогда инерционные сейсмические силы в уровне каждого этажа могут бытьопределены по формуле:F j  M θ j Γ j S (ξ, T j ).(1.1.11)Результирующий вектор усилий по этажам:kF .j 1nk 2Fj(1.1.12)На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что описанный методразложения по собственным формам колебаний, который используется совместно соспектральной теорией сейсмостойкости для решения динамических задач, имеетбольшое прикладное значение.В основу нормативного варианта линейно-спектральной методики положенаформула (1.1.13), по которой определяются инерционные сейсмические нагрузки,необходимые для дальнейшего проведения расчетов.

Все параметры из этой формулыполучены на основании эмпирических данных уже прошедших землетрясений [41].СогласнодействующемуСП[77]инерционнаясейсмическаянагрузка,приложенная к узловой точке k расчетной динамической модели и соответствующая i-йформе собственных колебаний конструкции, имеет видjjSik  K0 K1S0ik ,гдеK0-коэффициент, который(1.1.13)учитывает назначениесооружения и егоответственность, K1 - коэффициент, который учитывает допускаемые поврежденияjконструкции, S0ik - сейсмическая нагрузка для i-й формы собственных колебанийсооружения, получаемая из предположения об упругой работе конструкции:18JS0jik  mkj Aβi Kψηik,(1.1.14)jгде mk - масса здания или момент инерции соответствующей массы здания, отнесенныек точке k по обобщенной координате j, А – значение ускорения в уровне основания, βi коэффициент динамичности, который соответствует i-й форме собственных колебанийконструкции, K ψ - коэффициент, зависящий от диссипативных свойств конструкций иJоснований, ηik - коэффициент, зависящий от формы деформации сооружения при егособственных колебаниях по i-й форме.Если говорить о нормативном расчете [77], то в теории сейсмостойкости онанализируется с двух сторон.

Характеристики

Список файлов диссертации