WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЦЭРЭНДОРЖ БОР

ПРОЧНОСТЬ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Специальность

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата  технических наук

Улан-Удэ  — 2012

Работа выполнена  в  Монгольском  государственном университете науки и технологии (г. Улан-Батор)

Научный  руководитель – кандидат технических наук, профессор Гончиг Базар

Официальные оппоненты  –  Морозов Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», зав. кафедрой  «Железобетонные и каменные  конструкции»;

Баранников  Владимир Георгиевич, кандидат технических наук,  ген. директор  ООО «Востокпромпроект», г.Улан-Удэ

Ведущая организация  – ФГУП «НТЦ по сейсмостойкому строительству и инженерной защите от  стихийных бедствий» Минрегионразвития РФ (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится  «26»  апреля 2012  г. в  11-00 часов  на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.01 при  Восточно-Сибирском государственном  университете технологий и управления  по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в, ауд.  8-124.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке  Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления.

Автореферат разослан «24 »  марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Урханова Лариса Алексеевна

  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы  диссертации

Ежегодно на земном шаре происходит свыше 300 тыс землетрясений, большинство из которых, к счастью, имеет небольшую силу или проявляется в ненаселенных районах. Однако некоторые очаги сильных землетрясений располагаются близко к населенным пунктам. В этом случае происходят большие повреждения и обрушения недостаточно прочных сооружений.

Одной из важных задач сейсмостойкого строительства является раз­работка методов расчета зданий и сооружений, позволяющих наиболее точно оценить возможности конструкций сопротивляться различным сейсмическим воздей­ствиям.

В настоящее время расчет зданий и сооружений на действие сейсмических нагрузок производится в соответствии со СНИП II-7-81*, в основу которых заложено упругое деформирование конструкций с введением некоторых обобщенных корректив, учитывающих податливость систем и образование пластических шарниров. Расчет прочности элементов производится по предельным усилиям, воспринимаемым элементом в нормальных, наклонных и пространственных сечениях. При этом вводятся специальные коэффициенты условий работы, учитывающие особенности сейсмического воздействия. Поэтому весьма актуальным и своевременным является разработка новых усовершенство­ванных методов расчета сейсмостойкости, наиболее правильно отражающих пове­дение зданий при землетрясениях, обеспечивающих большую надежность и  в то же время  экономичность проектных решений.

В связи  с этим актуальной  является разработка методов расчета  наиболее нагруженных элементов несущих систем каркасных железобетонных  зданий, позволяющих обеспечить живучесть зданий на всех стадиях деформирования после разрушения одной колонны.

Степень разработанности проблемы

Исследованиями сейсмостойкого стройтельства, разработкой методов расчета зданий и сооружений, позволяющих наиболее  точно оценить возможности конструкций сопротивляться  различным сейсмическим воздействиям,  занимались такие ученые , как  Я.М. Айзенберг,  М.У. Ашимбаев,  И.К.Белобров,  Ю.И.Пузанков,  А.А.Беспаев, А.Т.Тастанбеков,  Дж.Борджес,  А.Равара,  А.А. Гвоздев, И.И.Гольденблат, Б.П.Гудков, Л.Ш.Килимник, А.П.Кириллов, И.Т.Мирсаяпов, И.Л.Корчинский,  А.А. Веселов и др.

Первые расчетные методы на прочность и устойчивость зданий и сооружений  на сейсмические нагрузки и воздействия были разработаны такими учеными как И.Т. Мирсаяпов,  А.А.Воронов,  А.Г. Назаров,  С.В.Поляков,  Г.И.Попов,  В.А.Ржевский.,  Н.Н.Складнев  и др.

Цель  диссертационной работы

Разработка методики  расчетной оценки НДС и прочности несущих элементов каркасных железобетонных  зданий после разрушения одной из колонн, позволяющих обеспечить их живучесть, в рамках развития динамического метода расчета с учетом нелинейности деформирования.

  Для достижения поставленной  цели  решались следующие задачи:

1. Проведение  анализа  состояния многоэтажных каркасных зданий

после землетрясений, результатов экспериментальных исследований моделей каркасных зданий и выявление  характерных  разрушений многоэтажных зданий и их элементов; изучение  характера  их деформирования и механизмов  разрушения при действии знакопеременных циклических нагрузок.

2. Проведение  анализа напряженно-деформированного состояния нормального сечения сжато-изогнутого железобетонного элемента в условиях знакопеременно­го циклического нагружения на разных стадиях деформирования арматуры.

3. Разработка  деформационной  модели сжато-изогнутого железобетонного элемента на основе уравнений равновесия внешних и внутренних сил в нормальном сечении, условий деформирования нормальных сечений и аналитических диаграмм деформирования материалов при знакопеременном нелинейном деформировании при действии циклического нагружения сейсмического характера.

4. Разработка  методики построения на основе деформационной модели диаграммы деформирования нормального сечения сжато-изогнутого железобетонного элемента в координатах  «Момент  - кривизна» при нагрузках сейсмического характера.

5. Проведение проверки  достоверности разработанной методики путем сравнения теоретических результатов с данными эксперимента других исследователей.

Научная  новизна работы

1.Разработана деформационная модель сжато-изогнутого железобетонного элемента, построенная на основе аналитических диаграмм деформирования материалов, при знакопеременном нелинейном деформировании при действии циклического нагружения сейсмического характера.

2. Разработана диаграмма деформирования нормального сечения сжато-изогнутого железобетонного элемента при знакопеременном циклическом деформировании в координатах «Момент - кривизна» при нагрузках сейсмического характера.

3.  Разработана оригинальная методика расчетной оценки  сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий из железобетона на основе деформационной модели сжато-изогнутого железобетонного элемента при знакопеременном нелинейном деформировании несущих элементов.

4. Рассчитаны  предельные  нагрузки, воспринимаемые системой ригелей над разрушенной колонной, с учетом пространственной  работы каркаса. По результатам данных исследований автором была разработана методика расчёта многоэтажных железобетонных здании в условиях Монголии. Примеры расчёта конкретных зданий включены в приложение диссертации.

Практическое значение

Разработанная  деформационная модель сжато-изогнутого железобетонного элемента, адекватно  отражающая напряженно-деформированное состояние нормальных сечений эле­мента при знакопеременном циклическом нагружении, и динамический подход к расчету сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий из железобетона, позволят  повысить надежность, а в ряде случаев - и экономичность конструктивных  ре­шений  зданий.

На основании проведенных  расчетно-теоретических исследований разработаны рекомендации для внесения в нормативно-технические документы.

Внедрение результатов работы

Предложенный расчетный аппарат  использован при проектировании железобетонных элементов многоэтажных каркасных зданий. Результаты работы использованы при проектировании объектов: «Многоквартирный 9- этажный монолитный железобетонный  каркасный жилой дом (г. Улан-Батор, район Хан-уул); «Многоквартирный 16-этажный монолитный железобетонный  каркасный жилой дом (г. Улан-Батор,  район Баян-зурх), «Пятизвездочная гостиница» (г.Улан-Батор, район Налайх) и другие,  а также приняты для дальнейшего использования при  проектировании многоэтажных железобетонных каркасных зданий г. Улан-Батор.

Результаты работы внедрены в учебный процесс МГУНТ при изучении студентами строительных специальностей и магистрами направления «Строительство» курса «Железобетонные и каменные конструкции» и специального курса.

На защиту выносятся:

- деформационная модель сжато-изогнутого железобетонного элемента, построенная на основе аналитических диаграмм деформирования материалов, при знакопеременном нелинейном деформировании при действии циклического нагружения сейсмического характера;

- диаграмма деформирования нормального сечения сжато-изогнутого железобетонного элемента при знакопеременном циклическом деформировании в ко­ординатах «Момент - кривизна» при нагрузках сейсмического характера;

- методика расчетной оценки  сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий из железобетона на основе деформационной модели сжато-изогнутого железобетонного элемента при знакопеременном нелинейном деформировании несущих элементов.

Апробации и публикация  работы

Основное содержание диссертационной работы обсуждалось:

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры строительных конструкций и технологии МГУНТ (2001, 2004, 2005-2011гг.);

- на научных семинарах докторантов МГУНТ (2004, 2005-2010 гг.);

- на международных научно-практических конференциях по исследованиям бетонных и железобетонных конструкций (МНР, г.Улан-Батор,  2005-2009 гг.);

  -на международной  конференции инженеров–стройтелей «О роли инженеров–стройтелей в взаимоотношении стройтельства и окружающей среды (Республика Корея, г.Чежу,  2005 г.);

- на международной конференции «Меры предупреждения опасности землетрясения, цунами, тайфунов по отношению зданий и сооружений»

(Тайвань, 2006 г.);

- на международной конференции «Меры предупреждения опасности землетрясения, цунами, тайфунов по отношению зданий и сооружений» (Австралия,  г.Брисвани, 2009 г.).

       Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в  9  научных публикациях, в том числе в 1 статье в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК МОиН РФ.

       Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы. Общий объем работы – 184  страницы, в том числе 22  рисунка, 2 таблицы.

II.  ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во введении работы обосновывается актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи диссертации, ее научная новизна, приводится информация о практической ценности

В первой главе  «Современное состояние теории и практики сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий и их элементов» проведен анализ повреждений несущих конструкций многоэтажных каркасных зданий при реальных землетрясениях, анализ экспериментальных исследований железобетонных элементов и рамных систем в условиях нагрузок типа сейсмических, обзор теоретических исследований и существующих методов расчета строительных конструкций при  сейсмических воздействиях.

По масштабам  современной сейсмичности территория Монголии занимает одно из первых мест среди внутриконтинентальных сейсмических областей мира. Только в ХХ в. здесь произошло более 70 сильных землетрясений  интенсивностью свыше 7-8 баллов (магнитуда больше 5), из них 10 землетрясений силой 10 баллов и более (магнитуда 7 и выше), сопровождавшихся значительными деформациями земной поверхности и сейсмическими катастрофами.

Наиболее сильные землетрясения  - Северо-Хангайское (1905) и Гоби-Алтайское (1957) - вскрыли ранее существовавшие разломы на десятки и сотни километров. По составленной карте сейсмического районирования  масштаба  1:2 500 000 установлено, что западная половина Монголии (особенно горные системы Монгольского и Гобийского Алтая, Хан-Хухэя, Центрального Хангая и Западного Прихубсугулья) наиболее высокосейсмична.  Систематические исследования сейсмостойкости строительных конструкций, проводимые в России и за рубежом, позволили разработать методы расчета и конструктивные мероприятия, обеспечивающие необходимый ресурс неразрушимости сооружений.

Опыт оценки происшедших землетрясений показывает, что конструкции сооружений, выполненные без учета сейсмических воздействий, могут иметь значительные повреждения даже при слабых землетрясениях, но могут и остаться неповрежденными при сильных. В силу этих причин необходима гарантия требуемого уровня сейсмовооруженности таких сооружений, с оценкой действительного ресурса неразрушимости, особенно  в связи с возможным изменением величины исходного балла.

Это положение особенно характерно для части региона, проходящего по Байкало-Монгольской рифтовой системе для условий строительства ряда крупных промышленных комплексов, развивающихся городов, аймачных и сомонных центров. Ранее был выполнен анализ пространственно-временной и энергетической структуры сейсмичности и напряженно-деформированного состояния литосферы Монголии,  осуществленный на базе данных каталогов и бюллетеней землетрясений Монголо-Байкальского региона (А.В. Ключевский, В.М. Демьянович и  Г.  Баяр).

Нельзя не отметить, что наиболее важные результаты совместных геофизических,  сейсмогеологических и инженерно-сейсмологических исследований связаны с именами выдающихся ученых России и Монголии:  Н.Л.  Яншина,  Б.  Лунсанданзана,  Н.А.  Флоренсева,  А.А.  Трескова, В.П. Солоненко,  Л. Нацаг-Юма, Г. Люшжава, И. Балжиняма, Н.А. Логачева, В.М. Кочеткова, С.Д. Хилько, Ю.А. Зорина, О.В. Павлова, Ч. Лхамсурэна, М.Г. Демьяновича. Подводя анализ последствий разрушительных землетрясений, можно сделать следующие выводы.

1. Иследования последствий разрушительных землетрясений показывают, что сейсмостойкость зданий во многом определяется прочностью колонн. Колонны в зданиях подвержены одновременному действию различных по характеру и направлению усилий, что и определяет характер их разрушений. Колонны многоэтажных зданий, обладающие достаточно большой гибкостью, подвергаются, главным образом, разрушениям при изгибе и внецентренном сжатии колонны. При этом горизонтальные несущие элементы каркасных зданий не имеют существенных дефектов, и их несущая способность используется на 50 - 70% (рис.  1).

Рисунок 1 – График распределения интенсивности сейсмических волн

2. Многоэтажные каркасные здания обладают значительными резервами прочности, связанными с упругопластической работой несущих элементов. Поэтому при оценке сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий для получения достоверных результатов необходимо учитывать возможность появления различных повреждений и остаточных деформаций в элементах конструкции в процессе нагружения, то есть учитывать способность элементов каркаса работать в упругопластической стадии.

3. Сила  и направление сейсмических нагрузок зависят от эпицетрального расстояния данных зданий.

Следует отметить, что как в отечественных, так и в международных нормах не даются конкретные указания по динамическому расчету конструкций при сейсмических  воздействиях, позволяющих  учитывать реальный характер разрушений и реальную работу конструкций в зависимости от конструктивной схемы зданий.

Выполненный анализ современного состояния вопроса позволил сформулировать изложенные выше задачи исследований.

Во второй главе «Напряженно-деформированное состояние  несущих элементов многоэтажных каркасных зданий  при нагрузках типа сейсмических»  рассмотрено напряженно-деформированное состояние нормальных сечений несущих элементов каркасных зданий при знакопеременном малоцикловом нагружении; описана деформационная модель сжато-изогнутого железобетонного элемента; предложена методика построения расчетных диаграмм деформирования железобетонных сечений в координатах «Момент  -  кривизна» на основе деформационной модели; исследовано влияние различных факторов на прочность, трещиностойкость и деформативность нормальных железобетонных сечений; представлены диаграммы деформирования бетона, арматуры и методика их трансформирования.

Экспериментальные исследования показывают, что повышение процента армирования в целом ведет к увеличению несущей способности, трещиностойкости и жесткости элементов.  Одновременно наблюдается снижение их деформативности. Уменьшение шага поперечных стержней в элементатах, работающих в условиях знакопеременного динамического нагружения, приводит к росту разрушающей нагрузки, увеличению высоты сжатой зоны бетона, уменьшению количества нормальных и наклонных трещин в приопорных участках элемента, снижению расстояний между трещинами. Прочнось бетона влияет на величину предельных усилий в сжатой зоне сечения элемента, на силы сцепления и начальные усилия в продольной арматуре . 

Увеличение прочности бетона  ведет к увеличению несущей способности элементов. С повышением  прочности бетона трещиностойкость элемента увеличивается незначительно.

При рассматриваемых уровнях знакопеременного нагружения уже на первом полуцикле в растянутой зоне сжато-изогнутого железобетонного элемента возможно возникновение трещин. При действии нагрузки в обратном направлении ранее сжатая зона переходит в зону растяжения, вследствие чего в ней образуются новые трещины, а ранее растянутая  -  в зону сжатия, которая уже имеет трещины. И в дальнейшем, независимо от направления нагрузки,  нормальное сечение элемента работает с трещинами и в нем возможны только напряжения сжатия (рис. 2).

       Рисунок 2 – Напряженно-деформированное состояние  нормального сечения  сжато-изогнутого  железобетонного элемента  на уровне максимальной и минимальной  нагрузки цикла: а, б -  при работе элемента без трещин

Предлагаемый метод расчета каркасных зданий на сейсмические нагрузки базируется на деформационной модели сжато-изогнутого элемента. На основе этой модели могут быть получены полные диаграммы состояния железобетонного элемента, связывающие усилия (изгибающие моменты) с перемещениями (кривизной), с помощью которых могут рассчитываться статически неопределимые рамы,  вплоть до предельного состояния системы (рис. 3).

       Рисунок 3 - Полная диаграмма «Момент - кривизна» сжато-изогнутого железобетонного элемента на первом полуцикле нагружения

       Разработанные диаграммы деформирования арматуры и бетона  при знакопеременном малоцикловом нагружении являются научной новизной данной главы.

В третьей главе  «Анализ неупругой работы многоэтажных каркасных зданий при сейсмических воздействиях»  проведен анализ неупругой работы многоэтажных каркасных зданий при сейсмических воздействиях; рассмотрены возможные механизмы их разрушения; предложена методика динамического расчета многоэтажного каркас­ного здания на основе расчетных диаграмм  «Момент - кривизна», позволяющая оценить сейсмостойкость здания с учетом перераспределения усилий и последова­тельности образования пластических шарниров.

Рассмотрим процесс перераспределения усилий и образования пластических шарниров на примере железобетонной балки  постоянного сечения, защемленной с одного конца и шарнирно опертой с другого (рис.  4).

Рисунок 4  -  Железобетонная балка, загруженная знакопеременной нагрузкой: а - изменение нагрузки во времени; б  -  расчетная  схема балки на этапе  I

С образованием первых трещин в пролете его жесткость уменьшается, и в критических сечениях происходит частичное выравнивание жесткостей. Эпюра моментов получит очертания, близкие к форме, которая соответствует упругой работе балки. При дальнейшем увеличении нагрузки в растянутой арматуре приопорного участка балки напряжения достигнут предел текучести. Наступает начало образования пластического шарнира. В момент землетрясений перемещения грунта вызывают колебания зданий, вследствие чего происходит изменение их напряженно-деформированного состоя­ния и перераспределение усилий.

Уравнение равновесия системы в матричной форме имеет вид:

,  (1)

где R=K⋅Y  -  силы упругости системы;

  -  силы демпфирования;

  - сила инерции,

где  M  -  диагональная матрица масс;

Y  –  .вектор перемещений;

- вектор скоростей масс;

  -  вектор ускорений масс.

Подставляя  данные  выражения в уравнения (1),  получим:

  (2) 

Уравнение колебаний имеет следующий вид:    (3)

где   -  вектор ускорений грунта; 

-  горизонтальное ускорений грунта;

V – вспомогательная матрица столбец;

,  -  вертикальное иугловое ускорения грунта; 

К и С  -  матрицы жесткости и демпфирования;

Ре# - матрица эффективной нагрузки на раму, вызывающей ее колебания.

Можно считать, что конструкция реагирует на ускорения грунта точно так же, как она реагировала бы на внешние силы Рi, равные произведению масс на ускорение грунта. Таким образом, сейсмическая нагрузка может быть задана в виде прогнозируемых акселерограмм, описывающих зависимость ускорений грунта от времени  (рис.  5).

Рисунок 5 – Зависимость ускорений грунта от времени: а -  возможная акселерограмма  ускорений грунта; б – диаграмма приращений ускорений  грунта

Блок-схема динамического расчета показана на рисунке 6, из которого  наглядно видно, что каждый шаг включает в себя два взаимоувязанных итерационных процесса: внешний и внутренний. Во внешнем цикле проводится решение системы уравнений с переменными составляющими жесткости. Здесь уточняются прира­щения перемещений, усилий и кривизны в зависимости от изменения матрицы же­сткости. Во внутреннем цикле  производится уточнение составляющих жесткости в се­чениях конструкции по полученным приращениям усилий и кривизны.

Для проверки достоверности предлагаемой методики расчета рассматривались экспериментально исследованные конструкции  и сравнивались с опытными данными, что явилось научной новизной работы.

Рисунок 6 – Блок-схема динамического расчета  статистически неопределимой рамы  на сейсмическую нагрузку

Четвертая глава   «Живучесть многоэтажных каркасных зданий при кратковременных динамических воздействиях»  посвящена проверке достоверности предлагаемого динамического метода расчета. Здесь представлены результаты численных исследова­ний балочных и рамных конструкций на действие статических и динамических нагрузок, сравнение этих результатов с экспериментальными данными.

Исследования показали, что жесткопластический метод не дает хороших результатов  для конструкций, в которых не развиваются большие пластические деформации. Неучет упругой деформации при расчете таких конструкций,  как железобетонные, в которых пластические деформации сравнительно невелики, приводит к значительным погрешностям. Поэтому  для расчета таких конструкций применяется упругопластический метод, учитывающий как упругую, так и пластическую стадию  работы.

Живучесть строительных конструкций определяется как сохранение несущей способности или работоспособности конструкций при выходе из строя одного или нескольких элементов зданий.

В диссертации рассматривается ситуация, возникающая в результате внезапного разрушения одной колонны первого этажа здания. Случай внезапного разрушения колонны  наиболее опасен, так как при этом будет приложено наибольшее динамическое действие на оставшиеся элементы несущей системы.

Пространственная работа каркаса здания при разрушении колонны одной из рам возникает,  если примыкающая часть каркаса  деформируется вместе с поврежденной рамой, повышая ее несущую способность. Это возможно при каркасе здания из перекрестных поперечных и продольных рам, ригели которых монолитно связаны с плитами, опертыми по контуру, участвующими в работе рамы.

Процесс деформирования элементов каркаса был выявлен статическим расчетом по программе ЛИРА участка многоэтажного каркаса с удаленной нижней колонной. Получено, что наибольшие усилия возникают в элементах ячейки пространственного каркаса, состоящей из поперечных и продольных ригелей, у которых один конец опирался на удаленную колонну  из монолитно связанных с этими ригелями плит перекрытий, и из колонн, на которые  опираются другие концы этих ригелей. Изгибающие моменты и поперечные силы, возникающие в  ригелях этой ячейки каркаса,  в несколько раз превышают усилия, возникающие в ригелях, лежащих вне этой ячейки (примерно в 2...5 раз в зависимости от пролетов ригелей и этажности здания). При этом наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы возникают в сечениях нижних ригелей ячейки каркаса, а в ригелях остальных этажей происходит уменьшение изгибающих моментов на несколько процентов. Поперечные силы в сечениях ригелей над разрушенной колонной незначительны (табл. 1, 2).

Таблица 1  - Отношение  усилий (М и Q) в ригелях ячейки каркаса

к наибольшим усилиям (М и Q) в ригелях, лежащих вне этой ячейки

Узел

1

2

3

4

5

6

7

2,5

2,9

2,9

3,0

3,1

3,6

2,1

1,8

1,9

1,9

1,9

1,9

1,.9

1,6

Таблица 2  - Отношение продольных сил в колоннах над удаленной колонной, Ni,пос к продольным силам, действовавшим в тех же колоннах до удаления колонны,  Ni,до. I=2...7  -  номера яруса

Ярус

2

3

4

5

6

7

Ni,пос, кН

15

26

31

30

26

21

Ni,до, кН

838

699

559

4198

280

140

,(%)

1,8

3,7

5,5

7,2

9,3

15,0

На основе проведенных расчетов динамический расчет ригелей  после разрушения одной колонны проводится для элементов ячейки пространственного каркаса, которые наиболее нагружены при разрушении колонны. Предполагается, что конструкции всех перекрытий над разрушенной колонной и нагрузки на них одинаковы, деформирование всех конструкций развивается аналогично, проходя все стадии работы последовательно снизу - вверх.  Проверка достоверности предлагаемой методики дала хорошие результаты.

В этой главе рассмотрен расчет двух симметрично загруженных ригелей, работающих по плоской схеме, после разрушения одной колонны. В практике такие ригели встречаются в конструкциях ребристых перекрытий, в которых главные балки работают по плоской схеме.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ последствий разрушительных землетрясений и экспериментальные исследования фрагментов и полномасштабных моделей реальных зданий показы­вают, что в многоэтажных каркасных зданиях из железобетона основным видом разрушения при сейсмическом воздействии является разрушение вертикальных несущих элементов. При этом разрушение, как правило, происходит от совместно­го действия изгибающих моментов и продольных сил. Поэтому при разработке усовершенствованных методов расчета сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий необходимо учитывать экспериментально установленный характер разру­шения и реальные режимы деформирования несущих элементов при сейсмических воздействиях.

2. В отечественных и международных нормативных документах по сейсмо­стойкому строительству (Японии, ЕКБ, Португалии, Новой Зеландии и др.) ис­пользуется статический метод расчета на условные сейсмические нагрузки, бази­рующийся на общих принципиальных позициях, в основу которых заложено упру­гое деформирование конструкций с введением некоторых обобщенных корректив, учитывающих податливость систем, образование пластических шарниров и осо­бенности сейсмического воздействия. В отечественных и зарубежных нормах про­ектирования отсутствуют конкретные указания по динамическому расчету сейс­мостойкости зданий и сооружений, позволяющие учитывать реальный характер разрушений и реальную работу конструкций в зависимости от конструктивной схемы зданий.

3. Проведенные исследования позволили установить, что при действии сейс­мических нагрузок в каркасных зданиях конструктивные элементы одной группы, обладающие одинаковыми характеристиками (например, стойки одного этажа), могут испытывать разное напряженно-деформированное состояние. Принятые в действующих нормах проектирования упрощенные расчетные схемы зданий в ви­де консолей или полурам не позволяют учитывать указанное явление. Поэтому для оценки сейсмостойкости многоэтажных каркасных зданий рекомендуется исполь­зовать более сложные расчетные схемы, позволяющие учитывать расчетным пу­тем перераспределение усилий между элементами конструкции в результате появ­ления в них повреждений, развития неупругих деформаций и пластических шар­ниров.

4. Разработана деформационная модель сжато-изогнутого железобетонного элемента, учитывающая особенности напряженно-деформированного состояния нормальных сечений несущих элементов многоэтажных каркасных зданий при циклическом знакопеременном нагружении сейсмического характера.

5. Разработана диаграмма деформирования нормальноно сечения сжато-изогнутого железобетонного элемента при знакопеременном циклическом деформировании в координатах «Момент – кривизна»  и методика ее построения

6. Получил развитие динамический подход и на его основе разработана методика расчета многоэтажных каркасных зданий на сейсмические воздействия с  учетом  деформированной модели железобетонного сжато-изогнутого элемента, позволяющая учесть предысторию нагружения, перераспределение усилий, последовательность образования пластических шарниров и особенности поведения несущих элементов при сейсмических воздействиях.

7. Результаты  расчета по предложенной  методике  удовлетворительно согласуются с существующими экспериментальными данными, полученными разными авторами.

8. Использование предложенной в диссертации деформационной модели сжато-изогнутых железобетонных элементов при совместном действии изгибающих моментов и продольных сил в условиях знакопеременного малоциклового нагружения позволяет определить предельные сейсмические силы.

9. При удалении одной колонны наибольшие усилия возникают в элементах ячейки пространственного каркаса, состоящей из поперечных и продольных ригелей, у которых один конец опирался на удаленную колонну, из монолитно связанных с этими ригелями плит перекрытий, и из колонн, на которых опираются другие концы этих ригелей.

10. При разрушении колонны происходит изменение расчетной схемы ближайших к разрушенной колонне элементов каркаса. При этом положительные изгибающие моменты возникают в нижних слоях подвижных опор ригелей, а отрицательные моменты  -  в их пролетных сечениях.

11. При внезапном разрушении колонны происходит изменение характера действия эксплуатационных нагрузок, приложенных на элементах ячейки каркаса: статическая нагрузка на систему ригелей превращается в мгновенно приложенную динамическую нагрузку.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

       1. Цэрэндорж, Б. Исследование возможности использования тепловыделения при упрочнении бетона / Б.Цэрэндорж,  Б. Гончиг, Г.Базар //III Междунар.  конф.  по исследованию бетона. – Улан-Батор: Изд-во МГУНИТ, 2004 .

       2.  Цэрэндорж, Б. Применение метода концентрации в тепловыделении при упрочнении бетона/ Б.Цэрэндорж, Б.Гончиг// IV междунар. конф.  по исследованию бетона. - Улан-Батор: Изд-во МГУНИТ, 2004.

3.  Цэрэндорж, Б. Напряженно – деформативное состояния и расчет несущих элементов многоэтажных каркасных зданий на сейсмические воздействия/ Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг// Журн. «Вести строительства». - Улан-Батор: Изд-во МГУНИТ, 2007.  - №4.  - Т.4.  - С.11-14.

4.  Цэрэндорж, Б. Напряженно–деформативное состояние и расчет несущих элэментов многоэтажных каркасных зданий на сейсмические воздействия / Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг// Журн. «Сборник научных трудов». -  Улан-Батор: Изд-во МГУНИТ. – 2007. - №4/94.  - С.5-14.

5. Цэрэндорж, Б.  Из истории развития строительства высотных зданий в Монголии и методика динамического метода расчёта прочности многоэтажных каркасных зданий / Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг// Основания фундаментов и грунтов: сб. науч.  тр.  Междунар.  науч.-практ. конф.  -  С-Пб: Изд-во  С-ПбГАСУ,  2008.  - С. 14-18.

6.  Цэрэндорж, Б.  Напряженно–деформативное состояние и расчет несущих элементов многоэтажных каркасных зданий на сейсмические воздействия / Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг // VII междунар. конф.  по исследованию бетона. -  Улан-Батор: Изд-во МГУНИТ,  2008.  -  №5.  -  Т.4. -  С.66-68.

7. Цэрэндорж, Б.  Напряженно–деформативное состояние и расчет несущих элементов многоэтажных каркасных зданий при сейсмических воздействиях /Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг // Журн. Академии наук Монголии  «Наука и жизнь».  – Улан-Батор, 2008.  -  №2.  -  Т.4.  - С.36-44.

8. Цэрэндорж, Б.  Проверка результатов исследований и расчётов железобетонных конструкций при воздействии динамических нагрузок посредством экспериментов /Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг // VIII междунар. конф.  по исследованию бетона -  Улан-Батор: Изд-во МГУНИТ, 2009. -  №4.  -  Т.4. - С.71-79.

9.  Цэрэндорж, Б.  Из истории развития строительства высотных зданий в Монголии и методика динамического метода расчёта прочности многоэтажных каркасных зданий /Б. Цэрэндорж, Б. Гончиг // Вестник ВСГТУ.  –  2011.  -  №1.  -  С. 35-42 (издание, рекомендованное ВАК РФ).

Выражаю глубокую благодарность преподавателям и ученым Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления,  Монгольского государственного университета науки и технологии за  помощь и поддержку.

Подписано в  печать  16.03. 2012 г.  Формат 60х84 1/16.  Усл.-печ. л. 1,39. 

Тираж 100 экз.  Заказ №  68.

Издательство ВСГУТУ:  670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, д. 40в.






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

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.