WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Контактное взаимодействие грунтового массива и здания моделируется условиями непроникания с учетом сухого трения, при этом допускается отрыв стенок здания от грунтового массива. Коэффициент трения между грунтом и зданием берется 0,2. Начальное поле перемещений системы грунт-здание от силы тяжести определяется методом стационирования с введением линейной вязкости. Механические характеристики материалов приведены в таблице:

Модуль упругости Коэффициент Материал, кг / мE, МПа Пуассона Мягкий грунт 27 0,4 Твердый грунт 2700 0,4 Сооружение 21000 0,25 802,В результате расчета были определены временные зависимости относительных горизонтальных и вертикальных смещений боковых стенок сооружений и грунта.

Рассматривались взаимные смещения для граничных точек, находящихся на глубине 2 м.

Поскольку разностные сетки для здания и прилегающего грунта не совпадают, сравнивались смещения ближайших узлов на линии их контакта. Пиковые амплитуды смещения стенок сооружения и грунта составили 2,124 мм в вертикальном направлении и 0,053 мм в горизонтальном направлении. Относительные горизонтальные и вертикальные смещения боковых стенок здания и грунта представлены соответственно на рисунках 4, 5, где кривая 1 соответствует смещениям левой стороны здания, а кривая 2 – смещениям правой стороны.

Рис.4.

Рис.Численное решение ряда задач о сейсмических вибрациях сооружений показало, что процесс динамического контактного взаимодействия сооружения с основанием зависит от многих параметров. Вследствие чего встает вопрос о необходимости анализа факторов, влияющих на поведение сооружения при сейсмических воздействиях.

В четвертой главе Проанализированы основные факторы, влияющие на поведение сооружений при сейсмических вибрациях. Проведены исследования сейсмических вибраций сооружений с учетом контактного взаимодействия с грунтом при различных значениях геометрических и физических параметров: массивности сооружения, величины заглубления фундамента, коэффициента трения на контакте сооружения и грунта, интенсивности сейсмического воздействия.

Зависимость вертикальных и горизонтальных смещений от массы сооружения представлена на рис.6. Массивность сооружения оказывает влияние лишь на вертикальные взаимные смещения стенок сооружения и грунта.

Рис.6.

Зависимость вертикальных и горизонтальных взаимных смещений здания и грунта от величины заглубления фундамента представлена на рис.7. Из рисунка видно, что с увеличением заглубления от 25% до 100% высоты здания вертикальные и горизонтальные смещения уменьшаются в 3 и в 6 раз соответственно.

Рис.7.

Исследование зависимости взаимодействия сооружения с грунтом от коэффициента трения на контактных поверхностях приведено на рис.8 для сооружения, заглубленного на треть высоты, и на рис.9 – для полностью заглубленного сооружения. Из анализа графиков вертикальных и горизонтальных взаимных смещений здания и грунта следует, что коэффициент трения оказывает существенное влияние лишь на вертикальные смещения для полностью заглубленных зданий.

Рис.8.

Рис.9.

Зависимость взаимных смещений стенок сооружения и грунта от величины горизонтальных (вертикальных) ускорений на поверхности грунта представлены на рис.

10 (рис. 11). Сплошной линией обозначены горизонтальные смещения, пунктирной – вертикальные смещения. Можно сделать вывод, что между ускорениями на поверхности грунта и взаимными смещениями грунта и здания имеется зависимость близкая к линейной.

Рис.10.

Рис. 11.

На основании серии численных экспериментов с многослойными грунтами установлено, что существенным для проведения расчетов на сейсмостойкость является геологическое строение среды на глубине до 8 величин заглубления сооружения в грунт.

Численные исследования позволяют оценить необходимую для геологических изысканий глубину разреза, в котором должны быть изучены механические характеристики слоев грунта.

В заключении приводятся основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Развиты модели, описывающие основные закономерности поведения сооружений, зданий и трубопроводов при сейсмических воздействиях с учетом силы тяжести и нелинейных эффектов контактного взаимодействия с многослойным грунтовым основанием.

2. Разработаны методики, алгоритмы и программные средства, реализующие разработанные модели, которые позволяют проводить численное исследование сейсмических вибраций сооружений с учетом силы тяжести и эффектов контактного взаимодействия с грунтовым основанием, и сокращают вычислительные затраты до приемлемого уровня за счет применения нового вида граничных условий, мало искажающих набегающие сейсмические волны.

• Установлен шаг пространственной дискретизации, необходимый для адекватного описания распространения сейсмического импульса в грунтовой среде, проведено обоснование выбора размеров расчетной области.

• Решена вспомогательная обратная задача определения импульсной нагрузки, прикладываемой к нижней граничной поверхности расчетной области, в соответствии с экспериментальными акселерограммами, заданными на поверхности полупространства.

• Разработана численная методика моделирования неотражающих граничных условий, в соответствии с которой на границах расчетной области осуществляется перенос скоростей перемещений из приграничных узлов сетки в граничные.

Достоверность полученных в работе результатов подтверждается решением большого числа тестовых примеров и хорошим согласованием результатов с аналитическим решением тестовых задач и расчетами по другим методикам.

3. На основе разработанных методик, алгоритмов и программных средств решены следующие задачи:

• Решен ряд задач о взаимодействии сооружения и грунта, в том числе многослойного, при сейсмических воздействиях с учетом нелинейных эффектов на поверхности контакта с грунтовым основанием. Данная методика позволила более подробно описать процессы взаимодействия сооружения с грунтом.

• Проведены численные исследования взаимодействия сооружений с грунтом при сейсмических колебаниях при различных значениях геометрических и физических параметров: механических свойств грунта и здания, величины заглубления фундамента, коэффициента трения на контакте сооружения и грунта, интенсивности сейсмического воздействия, неоднородности грунтовой среды. На основании проведенных численных исследований сделаны рекомендации по выбору расчетных моделей.

Автор выражает благодарность Баженову В.Г. за научное руководство и всестороннюю поддержку в написании работы, Зефирову С.В. и Кибцу А.И. за помощь в освоении программных комплексов «Динамика-2» и «Динамика-3», Пантелееву В.Ю. за проведение сравнительных расчетов в комплексе ANSYS.

Основные результаты и защищаемые положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в рецензируемых изданиях из списка ВАК 1. Баженов В.Г., Дюкина Н.С., Зефиров С.В., Лаптев П.В., Численное моделирование задач взаимодействия сооружений с двухслойным грунтовым основанием при сейсмических воздействиях// Проблемы прочности и пластичности: Межвузовский сборник / Н. Новгород – 2005. – Вып. 67. – С.

162-167.

2. Баженов В.Г., Дюкина Н.С., Зефиров С.В., Численное моделирование динамического взаимодействия сооружения с грунтом при сейсмических нагружениях // Вестник Самарского государственного университета, серия «Механика» / Самара – 2007. – №4 – С. 49-55.

3. Баженов В.Г., Дюкина Н.С., Кибец А.И., Численное решение трехмерных задач взаимодействия сооружений с грунтовым основанием при сейсмических нагружениях // Проблемы прочности и пластичности: Межвузовский сборник / Н. Новгород – 2007. – Вып. 69. – С. 137-142.

Остальные публикации 4. Баженов В.Г., Дюкина Н.С., Численное решение двумерных и трехмерных задач взаимодействия сооружений с грунтовым основанием при сейсмических воздействиях // Вестник ЦНИИСК, 2009. – С. 172-178.

5. Дюкина Н.С., Лаптев П.В., Расчет сейсмических колебаний сооружений при одностороннем взаимодействии с грунтовым основанием // Аннотации докладов IX Всероссийского съезда по теоретической и прикладкой механике, Нижний Новгород, 22 – 28 августа 2006. – Т. 3. – С.87.

6. Баженов В.Г., Дюкина, Н.С. Численное исследование сейсмических колебаний зданий с учетом контактного взаимодействия с грунтовым основанием // Краевые задачи и математическое моделирование: сборник трудов Всероссийской научной конференции. 1-3 декабря 2006г., Новокузнецк, Т. 2./ НФИ КемГУ; под общ. Ред. В.О. Каледина. – Новокузнецк, 2006. с. 7-11.

7. Баженов В.Г., Дюкина Н.С., Методика расчета сейсмических колебаний сооружений с учетом контактного взаимодействия с грунтом// Материалы международной молодежной научной школы-конференции. «Лобачевские чтения – 2006», г. Казань, 28 ноября – 1 декабря, 2006г. // «Труды Математического центра имени Н.И. Лобачевского», с. 24-26.

8. Баженов В.Г., Дюкина Н.С., Применение прямого динамического метода для расчета сооружений на сейсмические воздействия// Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны: Труды международной конференции «IX Харитоновские тематические научные чтения» – Саров: ФГУП «РФЯЦВНИИЭФ», 2007. – С. 733-737.

9. Дюкина Н.С., Расчет конструкций на сейсмические воздействия с учетом податливости основания сооружения// Двенадцатая Нижегородская сессия молодых учёных (Технические науки): Тезисы докладов, 26 февраля – марта 2007 года. /Н. Новгород: Нижегородский гуманитарный центр, 2007. – с.48-49.

10. Дюкина Н.С., Моделирование неотражающих граничных условий в задачах расчета сооружений на сейсмические воздействия// Двенадцатая Нижегородская сессия молодых учёных (Математические науки): Материалы докладов. – Н.Новгород. (23-26 мая 2007 года) – С.42-43.

11. Дюкина Н.С., Анализ факторов, влияющих на поведение сооружения при сейсмических воздействиях // Материалы международной молодежной научной школы-конференции. «Лобачевские чтения – 2007», г. Казань, 16 – 19 декабря, 2007г. // «Труды Математического центра имени Н.И. Лобачевского», с. 68-70.

12. Дюкина Н.С., Численное исследование поведения системы «здание-фундаментгрунт» при сейсмических воздействиях// Тринадцатая Нижегородская сессия молодых ученых (Технические науки): Тезисы докладов, 2008г. / Н. Новгород:

Нижегородский гуманитарный центр, 2008. – С. 45-46.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»