Применение метода статистического моделирования для оценки сейсмического риска зданий при интенсивных землетрясениях

• Автор: Новикова, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

1. Развитие методов расчетов на сейсмостойкость
1.1. Актуальность антисейсмических расчетов зданий и сооружений
1.2. Нормативные методы расчета на сейсмостойкость
1.3. Развитие методов оценки прочности и параметров
надежности конструкции при сейсмическом воздействии
1.4. Цель работы
2. Моделирование сейсмического воздействия в расчетах на сейсмостойкость
2.1. Способы описания сейсмических воздействий
2.2. Статистическое моделирование сейсмических воздействий
3. Расчетные схемы зданий и сооружений при расчетах на сейсмические воздействия
3.1. Схематизация зданий и сооружений при расчетах на сейсмостойкость
3.2. Сдвиговая модель здания
3.3. Шарнирно-стержневая модель здания
3.4. Собственные частоты и собственные формы малых колебаний
4. Особенности расчетов при интенсивных сейсмических воздействиях
4.1. Описание пластического деформирования
4.2. Модели, учитывающие накопление повреждений
4.3. Численное моделирование и анализ результатов
5. Применение метода статистического моделирования для оценки сейсмического риска

5.1. Схема статистического моделирования в антисейсмических расчетах
5.2. Экстраполяция как средство оценки сейсмического риска
Сводка результатов и выводы
Литература

Понятия безопасности и риска являются составными частями проблемы надежности, а их основные качественные показатели аналогичны в математическом отношении соответствующим показателям в теории надежности. Среди природных источников риска для зданий и сооружений основное место принадлежит землетрясениям.
Как показали землетрясения в Мексике (1985), Армении (1988), Турции (1999), на Тайване (1999), в Иране (декабрь 2003), проблема обеспечения надежности конструкций при интенсивных сейсмических воздействиях остается актуальной.
В настоящее время считается общепризнанным, что описание сейсмических воздействий и оценка риска конструкций по отношению к ним (т.е. землетрясениям) возможно лишь с позиций теории вероятностей. При этом землетрясения рассматриваются как поток случайных событий, порождаемый тектоническими процессами в неоднородной и неоднородно напряженной земной коре. Сейсмические сотрясения на данной площадке есть реализации некоторого нестационарного (в общем случае векторного) случайного процесса. Параметры, характеризующие координаты эпицентра, глубину залегания фокуса, интенсивность, продолжительность сотрясения, спектральный состав и т.д., являются случайными величинами.
История применения вероятностных методов к антисейсмическим расчетам зданий и сооружений насчитывает около 40 лет. Первые работы принадлежат Болотину В.В., Окамото Ш., Канаи-Таджими и т.д. В 80-е годы Болотиным была построена статистическая теория сейсмостойкости, представляющая собой синтез теории сейсмического риска, динамики сооружений и теории надежности конструкций. В полной мере методы статистической теории сейсмостойкости могут быть реализованы с применением статистического моделирования (метода Монте-Карло).
Особенно это актуально для оценки сейсмического риска уникальных сооружений.
Данная работа посвящена реализации полной схемы метода статистического моделирования в теории сейсмостойкости: от моделирования потоков сотрясений, интегрирования уравнений движения упругопластического поведения конструкции, построения эмпирических распределений параметров качества, экстраполяции в область редких событий для оценки сейсмического риска.
При этом решались следующие вспомогательные задачи:
—статистическое моделирование потоков землетрясений;
—статистическое моделирование сотрясений различной балльности;
—разработка расчетных схем каркасных зданий;
—разработка моделей, учитывающих упруго-пластическую работу, накопление повреждений;
—разработка алгоритмов и программ интегрирования нелинейных уравнений движения;
—построение эмпирических функций распределения.

Рис.2.2. Сравнение спектральных плотностей (2.6) и (2.7) а) а/в=0.2; б) а/в =0