авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Динамический расчет многоэтажных зданий при землетрясении

-- [ Страница 3 ] --

Определим приближенно предельный момент . Для прямоугольного сечения пластический момент сопротивления WТ = 0,4 · 0,52 /4 = 0,025 м 3. Для тяжелого бетона естественного твердения класса B20 RВ = 15 000 кН/м 2. При изгибе . В результате = 0,025 · 1500 · 1,25 = 470 кН·м.

Результаты вычислений приведены на графике (рис. 21,а). Шарнир в сечении 1 появился на первом шаге. Шарнир 2 появился на 2-ом шаге при t = 0,01 с. Шарнир в сечении 3 появился на 6-ом шаге по времени при t = 0,03 с. Сумма сил инерции для 1-го этажа к моменту разрушения была равна 379 кН, а перемещение массы 10-го этажа составило 0,065 м.

Теоретически на основании кинематической теоремы метода предельного равновесия при механизме бокового смещения 1-го этажа максимальное значение силы определяется по формуле для стоек постоянного сечения:

, где n – число стоек на этаже; h – высота этажа; для данного случая кН, что естественно больше 379 кН. При воздействии на эту же раму акселерограммы Калифорнийского землетрясении не было достигнуто ни в одном сечений значения кН.м (рис. 22, а).

 а  перемещение 10-го этажа; б -100 Рис. 22. а перемещение 10-го этажа; б перемещение 18-го этажа

Следующий пример 18-этажная стальная рама с жесткими узлами (рис. 21, б). Рама имеет следующие характеристики жесткости: все стойки одинакового сечения EAс = 949 248 кН; EIс = 8775 кН·м2; ригели также все одинаковы EAр = 1 120 000 кН; EIр = 12823 кН·м. Как и в предыдущем примере, распределенная масса сосредоточена у средней стойки по этажам m 1–18 = 13 т. Для стоек из широкополочного двутавра предельный момент

= 215 000 · 4,96·10 – 4 · 1,15 = 123 кН·м.

Результаты вычислений приведены на рис. 22,б от Карпатского землетрясения рама лавинообразно разрушилась при t = 0,85 с. через 17 шагов. Перемещение массы 18-го этажа к моменту разрушения было равно 0,1420 м. При Калифорнийском землетрясении рама, как и в предыдущем случае, не разрушается. Максимальное перемещение от этого землетрясения равно 0,0485 м. Предельная сила для обеспечения реализации механизма бокового смещения первого этажа кН. Значение суммы сил инерции, при котором произошло разрушение, равно 164 кН что, естественно, меньше 217 кН. Проведенные вычисления показывают, что рассматриваемые рамы могут возводиться в районах сейсмичностью в 7 баллов. Однако при строительстве в районах с большей балльностью они требуют дополнительных мер по их усилению.

Статическое появление дефектов в виде шарниров текучести или разрушения связей может произойти в любой ситуации при запредельных воздействиях. В этом случае остаточный ресурс конструкции можно оценить через отношения энергии до появления дефекта и после. Пусть Э0 – энергия цельной конструкции, а Эд энергия конструкции после появления дефекта. В качестве критерия оценки оставшейся несущей способности принимается отношение k = Э0 / Эд. Это соотношение меняется от единицы до нуля. Единица соответствует исходной конструкции, а стремление к нулю – разрушению. Естественно, разрушение может наступить в любой момент в зависимости от величины нагрузки. Выражение энергии для плоских изгибаемых стержневых систем без учета влияния поперечных сил имеет вид:

Э = W U = .

Фактически достаточно определить Э = 0,5 U. В диссертации приведено несколько примеров.

Рассмотренные примеры не учитывают процесс разрушения. Более интересным представляется случай внезапного хрупкого разрушения связи, при котором задача становится динамической. Кроме внезапного приложения нагрузки к преобразованной системе, которая сама уже создает колебания, возникает еще импульс. В результате внезапного разрушения накопленная потенциальная энергия частично переходит в кинетическую энергию. Естественно, это создает дополнительное к внезапно приложенной нагрузке силовое воздействие, величина которого определяется значением реакции в разрушенной связи.

Рассматривается железобетонный козырек, защемленный по длинной стороне и подпертый стойками по концам по другой стороне. Размер плиты 31,5 м; бетон В15, Е = 20 500 000 кН·м; коэффициент Пуассона 0,13.; толщина 6 см. Разбивка плиты на конечные элементы приведена на рисунке. Вес плиты и нагрузка приведены к узловой. Значения масс в тоннах приведены на рисунке. Сначала определим коэффициент несущей способности: k = Э0 /Э1 = 4,43·103 /10,78·10-3 = 0,41. Состояние плиты после удаления стойки показано на рис. 23.

 Состояние плиты после удаления-105 Рис. 23. Состояние плиты после удаления стойки Рис. 24. Перемещение угловой массы, м

Далее выполняется динамический расчет. Если не учитывать импульс от внезапного удаления связи, то прогибы увеличатся примерно в два раза по сравнению со статическими, как и следовало ожидать. Для учета импульса нужно определить величину силы и время ее действия. Величина силы равна реакции в удаленной стойке. Она примерно равна 1 кН. Для определения времени действия введем гипотезы: 1. Допустим, что сила изменяется от полной величины до нуля по линейному закону. 2. Сила равна нулю в момент, когда система достигает в своем движении нового равновесного состояния. Время можно получить, если принять силу постоянной и взять для этого случая решение для одной степени свободы от внезапно приложенной нагрузки без учета демпфирования

Здесь yст прогиб в состоянии статического равновесия; – угловая частота свободных колебаний. При достижении прогиба значения yст Наименьшее значение t = /2. Отсюда t = /2 или после замены частоты периодом t = 0,25 T1. Для силы, изменяющейся по линейному закону, решение, приведенное выше, уже будет другим. При принятых выше упрощениях оно примет вид:

Здесь – искомое время. При t = . В итоге получим трансцендентное уравнение:

Корни этого уравнения дают значения: 1) = 0,374 T1; 2) = 0,493 T1 0,5 T1. Последнее значение получается, если пренебречь синусом. На графике (рис. 24) показано колебание массы 0,3 т. Пунктирная линия показывает добавку от импульса при значении = 0,374 T1.

основные выводы и результаты

1. Показано, что наиболее полно отвечают официальным расчетам по СНиП результаты, получаемые с помощью ПК ЛИРА.

2. В символах вычислительного комплекса MatLAB составлена программа численного решения системы дифференциальных уравнений движения сосредоточенных масс от произвольной нагрузки, включая фрагменты акселерограмм реальных землетрясений.

3. Для оценки достоверности численного метода составлена программа аналитического решения задач с помощью преобразования Фурье.

4. Получено подтверждение того факта, что расчеты по СНиП и по акселерограммам, как правило, не совпадают. Заметное расхождение навело на мысль о необходимости оценки достоверности спектрального метода расчета на сейсмическое воздействие. Проведенное исследование и построение огибающих, позволило сделать следующие выводы:

а) для «жестких» сооружений расчет по СНиП представляет средние значения результатов расчета по фрагментам реальных акселерограмм, так как значения последних могут быть как больше, так и меньше, чем значения результатов по СНиП. Но в отличие от расчета по акселерограммам СНиП не улавливает возможные для этих зданий резонансы;

б) для зданий «средней» жесткости спектральный метод почти полностью обеспечивает надежность зданий. Резонансные явления практически исключаются. Естественно, четкой границы между жесткостями зданий нет;

в) совершенно не приспособлен спектральный метод для расчета «гибких» сооружений. Для таких зданий и сооружений метод дает большой запас прочности. Резонансные явления здесь полностью исключаются.

5. Учет податливости основания на линейное смещение заметное влияние оказывает только на «жесткие» сооружения. Влияние податливости основания зависит не только от коэффициента постели, но и от податливости сооружения.

6. Создана программа решения нелинейной задачи в символах системы MatLAB. Программа использована для расчета с учетом скользящего пояса с нелинейным демпфированием.

7. Сейсмоизолирующий скользящий пояс с нелинейным демпфированием является эффективным способом гашения колебаний. Совместный учет сейсмоизолирующего пояса и податливости основания для жестких сооружений приводит к дальнейшему понижению уровня колебаний. Эффект совместного учета зависит и от структуры акселерограммы. Скользящий пояс к гибким высоким сооружениям следует применять с осторожностью.

8. Составлена специальная программа в символах системы MatLAB, описывающая поведение конструкции в процессе землетрясения при возникновении дефектов.

9. Исследовано колебание конструкции при внезапном разрушении отдельных элементов. Показано, что в случае мгновенного разрушения при колебании появляется еще дополнительный динамический эффект.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нгуен Куок Донг. К вопросу учета податливости основания при землетряснии [Текст]/ Нгуен Куок Донг, А.М. Масленников // 61-я Науч. конф. молодых ученых: сб. докл./С.-Петерб. гос. архитектур. - строит. ун-т., СПБ., 2008. С. 98-101.

2. Нгуен Куок Донг. Влияние средней частоты акселерограмм на колебание/[Текст]/ Нгуен Куок Донг// 66-я Науч. конф. профессоров, преподавателей, науч. работники, инженеров и аспирантов ун-та: Сб. докл. /С. - Петерб. гос. архитектур. - строит. ун-т., СПБ., 2009. С. 197202.

3. Нгуен Куок Донг. Приближенный учет дефектов, возникающих в конструкции при землетрясении [Текст]/ А.М. Масленников, Нгуен Куок Донг// 62-я Науч. конф. молодых ученых: сб. докл./С.-Петерб. Гос. архитектур. – строит. ун-т., СПБ., 2009. - С. 60-65.

4. Масленников А.М. Возможные оценки несущей способности конструкций пари возникновении дефектов [Текст]/ А.М. Масленников, Нгуен Куок Донг // Труды ХХIII Международной конф., Математическое моделирование в механике деформируемых тел и конструкций. Методы граничных и конечных элементов. СПб., сентябрь 2009. С. 260265.

5. Масленников А.М. О достоверности спектрального метода при расчете на сейсмическое воздействие [Текст] / А.М. Масленников, Нгуен Куок Донг // Вестник гражданских инженеров. СПб, 2010. № 2(23). С. 5154. (Из списка ВАК).

6. Масленников А.М. Динамический расчет систем с сейсмоизолирующим скользящим поясом с нелинейным демпфированием [Текст] / А.М. Масленников, Нгуен Куок Донг // Промышленное и гражданское строительство 2010, № 5. С. 5759. (Из списка ВАК).

Подписано к печати ___.11.2010. Формат 60х84 1/16. Бум. офсетная.

Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ_____

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, ул. 2-ая Красноармейская, д. 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, ул. 2-ая Красноармейская, д. 5.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.