Расчет характеристик динамического взаимодействия фундамента с грунтом при сейсмическом или техногенном воздействии

• Автор: Абу Лейл, Мухамед Абдуллах
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 177 с. : ил.

1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМАТИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор методов исследования задач динамического воздействия на объекты и сооружения

1.1.1. Методы решения контактных задач теории упругости и вязкоупругости

1.1.2. Методы расчета характеристик волновых полей, генерируемых в слоистой среде источниками различной природы

1.2. Постановка задачи

1.3. Выбор и обоснование методики исследования

1.4. Решение вспомогательных задач

1.4.1. Построение общего решения динамических уравнений Ламе в пространственной постановке

1.4.2. Построение решения задачи для упругого слоя

1.4.3. Решение задачи для упругого полупространства

1.4.4. Алгоритм расчета волновых полей в многослойном полупространстве

1.5. Вывод определяющих соотношений контактной задачи
2. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАБЕГАЮЩЕЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИЛИ ТЕХНОГЕННОЙ ВОЛНЫ НА ПОВЕРХНОСТНЫЙ ОБЪЕКТ
2.1. Алпроксимационный подход при решении системы интегральных уравнений задачи контакта фундамента массивного сооружения с грунтом при сейсмическом ИЛИ техногенном воздействии
2.2. Алгоритм решения системы интегральных уравнений на ПЭВМ методом коллокаций
2.3. Алгоритм расчета контактных напряжений вдоль подошвы фундамента

2.4. Конечноэлеменгаое моделирование задачи. Случай частичного
заглубления фундамента поверхностного сооружения
3. ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
3.1. Расчет динамических характеристик воздействия распространяющейся в однородном грунте волны на фундамент поверхностного объекта
3.2. Случай неоднородного грунта
3.3. Влияние формы фундамента на динамические характеристики воздействия на него сейсмических или техногенных колебаний
3.4. Расчет частотных и резонансных характеристик фундамента массивного сооружения
3.5. Влияние заглубления фундамента на характеристики динамического воздействия
3.6. Основные закономерности динамического воздействия на объект сейсмических ИЛИ техногенных ВОЛН
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Расчет и проектирование зданий и сооружений, в том числе ответственного назначения, требует информации об уровне и характеристиках возможного техногенного или сейсмического воздействия. Это воздействие определено волнами, распространяющимися от источника к объекту в геологической среде. Уровень и характеристики воздействия определяются, в том числе, строением верхней части разреза геологической среды, а также типом и характеристиками источника воздействия. Так, сейсмическое воздействие на удалении от очага определяется, в основном, распространяющимися в геофизической структуре поверхностными волнами типа волн Релея. Эти воздействия характеризуются высокой энергетичностью при малой длительности и низкочастотным спектром. Значительно сложнее обстоит дело с техногенным воздействием. Это воздействие связано с генерацией волн в грунте автомобильными дорогами с интенсивным движением, железнодорожными трассами и производственной деятельностью (мощное технологическое оборудование заводов, производство строительных работ и мн. др.), характеризуется достаточно длительным временем воздействия, относительно малым расстоянием от источника до объекта воздействия, а также значительно более сложным частотным составом генерируемых волн.
Наличие массивного объекта определяет искажение характеристик набегающих волн вблизи зоны контакта объекта с грунтом. Расчет характеристик воздействия распространяющейся в грунте волны на объект является достаточно сложной с точки зрения теории и практики задачей. При ее решении в общей постановке необходимо решать пространственную динамическую задачу о контакте грунта с фундаментом объекта. Задачи контактного взаимодействия относятся к числу наиболее сложных задач механики, требуют существенного развития теоретических средств и методов

постановке влияние боковых граней заглубленной части фундамента на количественные и качественные характеристики воздействия на объект распространяющихся в грунтовом массиве колебаний (Рисунок 2.2).
Рисунок 2.2.
Схема расположения частично заглубленного фундамента в грунте
Открытым также остается вопрос о влиянии локализованного изменения толщины поверхностного слоя грунта под фундаментом объекта на резонансные характеристики системы.
Непосредственное развитие аналитических методов решения подобной задачи строительной механики представляет большие трудности как теоретического, так и практического характера. Для корректного учета всех волновых и резонансных характеристик системы для решения задачи динамического взаимодействия грунта и заглубленного фундамента целесообразно использовать методику граничных интегральных уравнений с численной реализацией методом граничных элементов [34, 37]. Однако реализация этого подхода для данного класса задач и ответа на сформулированные вопросы требует выполнения большого объема теоретических исследований и создания специального программного комплекса. В силу этого в данной работе для исследования характеристик воздействия на заглубленный фундамент используется метод конечных элементов, реализованный в программном комплексе «Апэуэ».