Особенности силового сопротивления железобетонных конструкций при динамическом воздействии типа сейсмического. Волновой подход

• Автор: Мозговой, Владимир Валентинович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Оглавление Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1. Обзор и анализ методов решения задачи расчета железобетонных зданий и сооружений на сейсмическое воздействие.
1.1 Анализ состояния вопроса и тенденции развития методов расчета железобетонных сооружений на сейсмическое воздействие.

1.1.1. Развитие динамической теории сейсмостойкости

1.1.2 Критика спектрального метода

1.2 Расчетные модели железобетонных сооружений.

1.2.1 Расчетная динамическая модель. Прямые динамические методы.

Метод конечного элемента.

1.2.1.1 Пространственная расчетная динамическая модель.

Прямые динамические методы.

1.2.1.2 Метод конечного элемента.

1.2.3 Волновые методы.
1.2.3.1 Расчет железобетонных зданий на сейсмическую нагрузку методом бегущей волны
1.2.3.2 Учет бегущих волн в стержневых железобетонных элементах
1.2.3.2.1 Математическая модель
1.2.3.2.2 Анализ результатов расчета и выводы
1.3 Выводы
1.3.1 Оценка существующих методов и их недостатки .
1.3.1.1 Оценка по критерию адекватности физической и расчетной модели
1.3.1.1.1 Недостатки физических и расчетных моделей нормативных методов
1.3.1.1.2 Недостатки физических и расчетных моделей континуальных моделей
.1.2 Оценка по критерию адекватности математической модели.
1.4 Постановка задачи
Глава 2. Нелинейная модель стержневого железобетонного элемента при малоцикловом динамическом нагружении элемента и учете воздействия бегущих волн.
2.1 Требования к нелинейной модели и е описание.
2.2 Расчегный анализ простой балки с применением нелинейной модели .
2.3 Выводы по 2 главе.
Глава 3. Экспериментальная идентификация волновых методов.
3.1 Расчетные теоретические скорости волн в стержнях.
3.1.1 О классификации типов волн в стержнях.
3.1.2 Расчетные теоретические скорости волн в стержнях.
3.2 Натурные эксперименты и скорости волн в железобетонных стержневых элементах.
3.2.1 Сравнение скоростей волн в стержневых элементах, определенных по теорегическим формулам и в натурных экспериментах.
3.2.2 Сравнение скоростей волн в стержневых элементах ,определенных численным методом по теории Тимошенко и в натурных экспериментах.
3.2.3 Тестовый расчет для проверки точности численных расчетов
3.3 Выводы по 3 главе
Глава 4. использование волновых методов в практике проектирования.
4.1 Реализация волновых методов.
4.2 Решение тестовых задач.
4.2.1 Плоские рамные модели.
4.2.1.1 Рама с железобетонными элементами постоянного сечения.
4.2.1.2 Рама с железобетонным ригелем увеличенного сечения
4.2.2 Консольные модели.
4.2.2.1 Консольный железобегонный стержень постоянного сечения .
4.2.2.2 Консольный железобетонный стержень переменного сечения .
4.3 Использование волновых методов в проектировании зданий и сооружений.
4.4 Выводы к 4 главе.
5. Общие выводы
6. Список литературы.
Введение


Успеху сейсмостойкого строительства в значительной мере способствовало зарождение инструментальной сейсмологии в середине XIX в. Однако рекомендации сейсмостойкого строительства рассматриваемого периода носили эмпирический характер и базировались скорее на инженерной интуиции, чем на научно обоснованных теоретических концепциях. Разработка научных основ сейсмостойкого строительства стала возможной лишь при соответствующем развитии общих методов исследования строительных конструкций и, что самое главное, после получения первых количественных характеристик сейсмического эффекта. Дальнейшие уточнения теоретических представлений в этой области самым тесным образом были связаны с получением новых инструментальных данных о сейсмических колебаниях почвы и осуществлялись по мере накопления последних. Этот процесс далеко еще не закончен и в настоящее время. Началом зарождения теории сейсмостойкости сооружений как научной дисциплины следует считать период конца XIX и начала XX века, следующий за разрушительным японским землетрясением г. МиноОвари. При обследовании последствий этой крупнейшей катастрофы японскими учеными был произведен анализ смещения и опрокидывания памятников, массивов и т. С целью анализа сейсмических сил в сооружениях Омори в г. Столбики устанавливались на сейсмической платформе и их основанию сообщались горизонтальные гармонические колебания. Увеличивая интенсивность колебаний, столбики доводили до разрушения, что давало возможность определять наибольшие ускорения и разрушающие инерционные силы. На основе результатов этих опытов Омори и Сано была разработана методика определения сейсмических сил, получившая название статической теории сейсмостойкости. Суть этой теории состоит в том, что не учитываются деформации сооружения и его колебания сводятся к переносному движению вместе с основанием. Коэффициентом пропорциональности между весом ста сооружения и соответствующей сейсмической силой служит сейсмический коэффициент Кс, равный отношению максимального ускорения грунта при землетрясении к ускорению силы тяжести Кс МУ . Значение статической теории для развития сейсмостойкого строительства состояло в том, что в ее рамках впервые удалось получить количествентгую хотя бы приближенную
1. Однако очевидно, что расчетная методика статической теории приближенно справедлива лишь для весьма жестких сооружений, деформации которых пренебрежимо малы по сравнению со смещениями основания при землетрясениях при условии правильного назначения максимальных ускорений почвы для высоких зданий, претерпевающих значительные поперечные деформации, она заведомо не может дать правильных результатов. Статическая теория достаточно хорошо увязывалась с практикой сейсмостойкого строительства в Японии, где вплоть до последнего периода была характерна тенденция преимущественного применения зданий и сооружений жесткой конструктивной схемы. Опыт разрушительных землетрясений начала XX в. СанФранциско, г. Мессина, г. Канто, г. В СССР интерес к вопросам сейсмостойкости повысился после землетрясений в Ленинаканс г. Крыму г Постепенно стало очевидным, что поведение сооружения при землетрясении существенно зависит от его динамических свойств и что обоснованное решение задач сейсмостойкости возможно только в рамках динамической теории, с достаточной полнотой описывающей процесс сейсмических колебаний сооружений. Существенным препятствием для создания такой теории служила недостаточность исходных данных о характере сейсмических движений грунта если для определения сейсмических сил по статической теории достаточно было иметь лишь значения максимальных ускорений, то при исследовании сейсмических колебаний сооружения требовалось дополнительно задаваться законом движения основания грунта во времени. Первая попытка такого рода сделана Мононобэ Япония в г. Он принял колебания основания по гармоническому синусоидальному закону и рассмотрел установившиеся стационарные вынужденные колебания сооружения, представленного в виде системы с одной степенью свободы без учета рассеяния энергии. В результате Мононобэ была получена формула 1. То период колебаний основания при землетрясении.