Нелинейное поведение и оценка риска конструкций при интенсивных динамических воздействиях

• Автор: Трифонов, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.23.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 317 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие.

1.Введение

1.1. Разрушение конструкций при сильных землетрясениях.

1.2. Обзор расчетных моделей

1.3. Анализ конструкционного риска

1.4. Цель работы

2. Нелинейное поведение и оценка риска конструкций при интенсивных динамических воздействиях

2.1. Расчетная схема и учет повреждений.

2.2. Моделирование обрушения при сильных землетрясениях

2.3. Предельный анализ по упрощенным расчетным схемам.

2.4. Расчет на внешние взрывные воздействия.
2.5. Ускоренный метод МонтеКарло.
2.6. Оценка риска обрушения многоэтажного здания
ускоренным методом
3. Моделирование пространственного деформирования
3.1. Обобщение расчетной схемы
3.2. Учет взаимодействия процессов деформирования через
меры повреждений
3.3. Концепция поверхности нагружения
3.4. Оценка риска обрушения конструкций при пространственных сейсмических воздействиях
4. Динамическая реакция и безопасность защитной оболочки АЭС при интенсивных сейсмических воздействиях
4.1. Пространственная модель оболочки
4.2. Численное моделирование и анализ повреждений
4.3. Оценка показателей риска.
5. Анализ маятникового механизма обрушения многоэтажного здания
5.1. Сдвиговоповоротная модель
5.2. Формы обрушения конструкции при интенсивных сейсмических воздействиях.
5.3. Влияние жесткости здания.
5.4. Влияние параметров воздействия.
6. Динамический расчет конструкций и оборудования с учетом соударений при интенсивных сейсмических воздействиях
6.1. Расчетная схема близко расположенных конструкций.
6.2. Моделирование соударений.
6.3. Ударное взаимодействие зданий одинаковой этажности.
6.4. Ударное взаимодействие зданий разной этажности.
6.5. Параметрический анализ и показатели риска
6.6. Расчетная схема оборудования.
6.7. Оценка риска повреждения оборудования
7. Моделирование высотных сооружений как распределенных повреждаемых систем
7.1.Расчетные схемы различных типов конструкций.
7.2. Описание повреждений и неупругих деформаций
7.3. Нелинейная динамическая реакция сдвоенной диафрагмы
7.4. Статистическое моделирование и оценка показателей риска
7.5. Моделирование сценариев разрушения
башенной конструкции
Заключение.
Литература


Моделирование нелинейного поведения конструкции с учетом стадии обрушения является составной частью задачи прогнозирования риска [, , , , , 3]. Эта проблема требует дальнейшего изучения. Существующие работы, как правило, основаны на концепции сосредоточенных пластических шарниров, образующихся в крайних сечениях колонн, для описания деформаций применяются геометрически линейные соотношения, не учитывающие большие перемещения [, 6, 5]. Разработка новых расчетных моделей, описывающих нелинейное поведение и разрушение конструкций при интенсивных сейсмических, ударных и взрывных воздействиях, представляется весьма актуальной задачей. Как отмечено в [], понятие сейсмического риска включает естественные факторы геологического и тектонического характера, микрогеологиче-ские и грунтовые условия на рассматриваемой площадке, уровень сейсмостойкости сооружений, конструкций и оборудования, размер ущерба от возможных землетрясений и их последствий, социально-экономические факторы. Говоря о сейсмологической стороне проблемы, интерес представляет оценка риска возникновения землетрясения с заданными характеристиками (магнитудой, энергией и т. Землетрясений в данной сейсмически активной зоне можно описать в виде случайных потоков событий, например, пуассоновского типа. Сейсмические колебания основания сооружения при землетрясении представляют собой нестационарный случайный процесс. Реакция сооружения на сотрясение также является нестационарным случайным процессом, который сопровождается накоплением повреждений и неупругими деформациями. Воздействия высокой интенсивности могут привести к обрушению или опрокидыванию конструкции, разрушению оборудования и т. Включение динамического поведения конструкций вплоть до наступления предельного состояния в схему оценки уязвимости является принципиальным аспектом решения задачи анализа конструкционного риска. Движение грунта при землетрясении является многокомпонентным процессом, содержащим в общем случае три линейных и три угловых составляющих ускорения [, ]. Как правило, в расчетах учитывают линейные составляющие ускорения, в качестве которых используют записи движений, полученные при сильных землетрясениях, или искусственно синтезированные реализации процесса. Наиболее адекватной математической моделью движения грунта при землетрясении является нестационарный случайный процесс. Ф) = 1>*(Ф)'МФ) (1. Здесь ^4^ (/1 в) - медленно меняющиеся функции времени, характеризующие изменение амплитуд во времени. Компоненты вектора в зависят как от характеристик очага землетрясения, так и от местных геологических условий. Функции у * (* | б) описывают процесс колебаний грунта. Зададим их в виде стационарных случайных функций времени с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией. Присутствие в (1. Модель воздействия в виде нестационарного случайного процесса также была предложена в [8]. В некоторых случаях, например, для протяженных сооружений, необходимо учитывать волновой характер воздействия [, , 1]. Обзор расчетных моделей, предложенных для описания сейсмического воздействия, содержится, например, в [1]. Прогнозирование конструкционного риска зданий и сооружений представляет важную прикладную задачу статистической динамики и теории надежности [9 — , , , ]. В настоящее время вероятностные модели получили широкое распространение при анализе надежности и прогнозировании ресурса конструкций [, , — ]. Проблемы исследования повреждаемых систем при интенсивных случайных воздействиях связаны с их нелинейностью, и, следовательно, неприменимостью аппарата статистической динамики линейных систем. В ряде работ эта проблема решается при помощи стохастической линеаризации. В результате исходная нелинейная система заменяется некоторой эквивалентной линейной системой, вероятностные характеристики которой могут быть определены стандартными методами. Для систем с упрочняющимся поведением такой подход дает приемлемые оценки моментов второго порядка [9]. Однако, для гистерезисных систем с накоплением повреждений, разупрочнением и большими остаточными перемещениями, представляющих наибольший интерес, метод стохастической линеаризации не применим.