Напряженно-деформированное состояние конструкций, взаимодействующих с нелинейно-деформируемой средой

• Автор: Шашкин, Всеволод Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Введение

1 МЕТОДЫ УЧЕТА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНСТРУКЦИЙ И ДЕФОРМИРУЕМОГО ПОЛУПРОСТРАНСТВА

1.1 Применение метода конечных элементов к расчету конструкций зданий, сооружений и оснований

1.2 Развитие методов расчета конструкций на упругом основании

1.3 Модели работы деформируемой среды, применяемые при решении задач взаимодействия конструкций и основания

1.3.1 Модель линейно деформируемой среды

1.3.2 Идеально упруго-пластические модели

1.3.3 Шатровые модели

1.3.4 Модели с двойным упрочнением

1.4 Краткий обзор существующих методов решения задач предельного равновесия

Выводы по главе

2 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПРЕДЕЛЬНОГО РАВНОВЕСИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕТОВ
2.1. Особенности моделирования задач совместного расчета методом конечных элементов
2.2. Упруго-пластическая модель среды основания
2.3 Решение задач предельного равновесия о вдавливании штампа в упруго-пластическую среду полупространства
2.3.1 Проблема «запирания» решения задач предельного равновесия методом конечных элементов с использованием упругопластических моделей
2.3.2 Выявление факторов, влияющих на вид графика «нагрузка-осадка» при
решении задач о вдавливании штампа
2.3.3. Расчетная модель и основные результаты расчета предельной несущей способности для штампа на поверхности
2.3.4 Сравнение коэффициента Щ по результатам решения упруго-пластических задач и по теории предельного равновесия
2.3.5 Оценка несущей способности заглубленного фундамента и фундамента с эксцентрично приложенной нагрузкой
2.4. Расчетный анализ работы штампа на сваях на упруго-пластическом
полупространстве
2.4.1 Постановка численного эксперимента

2.4.2 Расчетная оценка несущей способности сваи, штампа на поверхности грунта и заглубленного штампа
2.4.3 Оценка несущей способности свайного фундамента
2.4.4 Анализ результатов численного моделирования штампа на сваях на упруго-пластическом полупространстве
2.4.5 Распределение нагрузок между сваями в составе свайного фундамента
Выводы по главе
3 АНАЛИЗ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ КОНСТРУКЦИЙ И УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ПОЛУПРОСТРАНСТВА
3.1 Постановка серии численных экспериментов
3.2 Проявление эффектов взаимодействия здания на фундаментной плите и упруго-пластического полупространства
3.2.1 Рассмотрение различных расчетных схем зданий
3.2.2 Учет поэтажного возведения здания
3.2.3 Влияние жесткостных характеристик материала конструкции
3.2.4 Учет различной жесткости нелинейно деформируемой среды
3.2.5 Анализ напряженно-деформированного состояния плитного фундамента
3.3 Численное моделирование взаимодействия здания на свайном фундаменте и упруго-пластического полупространства
3.3.1 Влияние конструктивной схемы здания на изменение контактной эпюры
при наличии свайного фундамента
3.3.2 Учет жесткостных характеристик материала конструкции здания на свайном фундаменте
3.3.3 Влияние изменения жесткости основания на контактную эпюру при наличии свайного фундамента
3.4 Закономерности проявления эффектов взаимодействия конструкции и нелинейно деформируемой среды в зависимости от соотношения их жесткостей
Выводы по главе
4 СЛУЧАИ ИЗ ПРАКТИКИ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ ЭФФЕКТА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНСТРУКЦИЙ И НЕЛИНЕЙНО ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЫ
4.1 Эффекты взаимодействия конструкций и нелинейно деформируемой среды основания на примере реальных объектов
4.1.1. Пример протяженного здания с несущими стенами
4.1.2. Пример точечного здания с несущими стенами

4.1.3. Примеры проявления эффектов взаимодействия основания и сооружения на
примере зданий серии 1-447-С-
4.2 Рекомендации но учету эффектов взаимодействия здания и нелинейно
деформируемого полупространства в практическом проектировании
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Литература
Приложение
Приложение

«шатра» и т.п. и позволяет максимально приблизить работу модели к результатам эксперимента. Отличия от эксперимента будут определяться только неточностью аппроксимации функций
УР(Р,Ф и ВуР(р,д).
Приведенные изолинии достаточны для описания деформирования среды, представленной несвязным грунтом, при любом напряженном состоянии, поскольку в таком грунте увеличение сопротивления сдвигу обусловлено увеличением трения между частицами. Снижение объемных напряжений способствует уменьшению нормальных сил между частицами и силы трения между ними, что обусловливает снижение интегральной величины сопротивления сдвигу.
Для деформируемой среды, представленной связным грунтом, увеличение сопротивления сдвигу при объемном сжатии может происходить при уплотнении грунта, сопровождающимся сближением частиц и увеличением количества контактов между частицами. Уменьшение объемных напряжений не сопровождается полным обратным разуплотнением, сохраняется величина сопротивления сдвига, определяемая образовавшимися контактами. Поэтому для деформируемой среды, представленной связным грунтом, введен дополнительный набор зависимостей ур*(р,д) на стадии разгрузки объемных напряжений, который позволяет учесть любую степень потери прочности при снижении объемных напряжений. Для идеально несвязных грунтов ур*(р,д)~ у(р,д), а для идеально связных УР*(р,д) ~ у(ре,д), где ре — достигнутый уровень уплотняющих напряжений.
Как показано автором модели [72], данный подход позволяет описать большинство явлений, фиксируемых в экспериментах.
Аппроксимация зависимости р-гур осуществляется с помощью выражения:
Параметры X и ро определяются из трехосных испытаний на сжатие или из компрессионных испытаний грунтов. Для аппроксимации зависимости д-у при д<Тцт предложено использовать степенную функцию:
£*р(Р,Ч) = е„р(р) = Л- 1п Р+-Ро
(2.1)
у Р(р,д) = Мп,
(2.2)
где Л=-Ь_, тЦт =си+Мр, М =

-------. Учитывая эти значения, выражение (2.2) преобразу-
З-втф
ется следующим образом:
(2.3)