Сейсмостойкость многоэтажных каркасных зданий при знакопеременном нелинейном деформировании несущих элементов

• Автор: Нуриева, Дания Мансуровна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 206 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ.
1.1. Анализ повреждений несущих конструкций многоэтажных каркасных зданий при сейсмических воздействиях. И
1.1.1. Характерные примеры разрушения многоэтажных железобетонных каркасных зданий при землетрясениях

1.1.2. Особенности сейсмических воздействий.

1.1.3. Экспериментальные исследования железобетонных элементов и каркасных систем в условиях нагрузок типа сейсмических. .
1.1.3.1. Экспериментальные исследования работы изгибаемых и сжатоизогнутых железобетонных элементов при нагрузках типа сейсмических.

1.1.3.2. Экспериментальные исследования рамных систем

при знакопеременном нагружении. . .

1.1.4. Работа материалов при малоцикловом нагружении. .

1.1.4.1. Влияние различных факторов на характеристики бетона
при малоцикловом нагружении.
1.1.4.2. Влияние различных факторов на характеристики стали
при малоцикловом нагружении.
1.2. Исследования строительных конструкций при сейсмических воздействиях с учетом упругопластических свойств материала. .
1.3. Национальные нормы расчета сейсмостойкости зданий и сооружений
1.3.1. Нормы России.
1.3.2. Нормы США
1.3.3. Международные нормы ЕВРОКОД8 и МОДЕЛЬКОД ЕКБ.
1.3.4. Нормы Японии.
1.3.5. Нормы Новой Зеландии.
1.3.6. Нормы Португалии.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.
ГЛАВА 2. НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ.
2.1. Особенности работы железобетонных конструкций каркасных зданий при сейсмических воздействиях
2.2.1. Факторы, влияющие на прочность несущих элементов каркасных зданий
2.1.1.1. Влияние продольных сжимающих сил
2.1.1.2. Влияние процент армирования колонны.
2.1.1.3. Влияние поперечного армирования.
2.1.1.4. Влияние прочности бетона
2.2. Напряженнодеформированное состояние нормальных сечений сжатоизогнутого железобетонного элемента при знакопеременном малоцикловом нагружении
2.2.1. Напряженнодеформированное состояние при упругом деформировании арматуры.
2.2.1.1 .Коэффициент асимметрии цикла напряжений в бетоне и арматуре
2.2.2. Напряженнодеформированное состояние при упругопластическом деформировании арматуры у.
2.2.2.1. Коэффициенты асимметрии цикла напряжений в бетоне и продольной арматуре.
2.2.2.2.Средние деформации в бетоне и арматуре сжатоизогнутого железобетонного элемента с трещинами.
2.2.3. Дополнительные изгибающие моменты в нормальном сечении сжатоизогнутого железобетонного элемента.
2.3. Деформационная модель сжатоизогнутого железобетонного элемента
2.4. Диаграмма Момент кривизна сжатоизогнутого железобетонного элемента при циклическом знакопеременном нагружении. . .
2.5. Влияние различных факторов на диаграмму Момент кривизна.
2.5.1. Влияние продольной силы на диаграмму Момент кривизна.
2.5.2. Влияние эксцентриситета продольной силы на диаграмму
Момент кривизна.
2.5.3. Влияние процента армирования на диаграмму Момент кривизна.
2.5.4. Влияние прочности бетона на диаграмму Момент кривизна
2.5.5. Влияние знакопеременного циклического нагружения на диаграмму Момент кривизна
2.6. Построение диаграммы Момент кривизна
2.7. Изменение жесткости сечения элемента
2.8. Аналитические зависимости для описания диаграмм деформирования бетона.
2.8.1. Исходы ые диаграммы
2.8.2. Диаграмма сжатия бетона при стационарных режимах циклического знакопеременного нагружения.
2.9. Диаграмма деформирования арматурной стали.
2.9.1. Аналитические зависимости для описания диаграмм деформирования арматурных сталей при однократном кратковременном статическом нагружении.
2.9.2. Диаграмма деформирования арматуры при стационарном знакопеременном малоцикловом нагружении
2.9.2.1. Диаграмма состояния при упругом деформировании арматуры.
2.9.2.2. Диаграмма состояния при упругопластическом деформировании арматуры.
2.9.2.3. Диаграмма деформирования арматуры на участках
между трещинами
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ НЕУПРУГОЙ РАБОТЫ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ. .
3.1. Перераспределение усилий и образование пластических шарниров в каркасных многоэтажных зданиях при сейсмических воздействиях.
3.2. Влияние кинематических возмущений основания
3.3. Прямой динамический метод расчета
3.4. Предыстория нагружения.
3.4.1. Уравнения динамического равновесия системы в приращениях и их преобразование.
3.4.2. Последовательность вычислений при расчете рамы каркасного здания на заданное сейсмическое воздействие.
3.4.3. Уточнение составляющих жесткости элементов рамы внутренний итерационный процесс.
3.4.4. Учет образования пластических шарниров.
3.5. Программное обеспечение расчетных алгоритмов.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДОСТОВЕРНОСТИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА.
4.1. Теоретические исследования простых конструкций.
4.2. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными Беспаева А.А., Тастанбекова А.Т
4.3. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными Ржевского В. А.
4.4. Результаты динамического расчета. 1
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Проведенные исследования 2 показывают, что упругопластические системы независимо от периода собственных колебаний совершают не более колебаний, а с учетом возможных за срок службы повторений сейсмических воздействий это количество может быть принято в пределах 0 циклов. По этим признакам сейсмическую нагрузку можно отнести к нагрузкам в области малоцикловых нагружений. Режим нагружения зависит не только от характера сейсмического воздействия, но и от особенностей работы конструкций. При этом одни элементы, например, ригели каркаса, помимо сейсмической работают также и на вертикальную нагрузку, поэтому их напряженное состояние ближе всего моделируется динамическими нагрузками с положительным асимметричным режимом заружения. Колонны при землетрясениях находятся в условиях, близких к знакопеременному режиму загружения. Изучению особенностей поведения строительных конструкций в предельной стадии неупругого деформирования уделяется большое внимание как у нас в стране, так и за рубежом. Среди этих работ исследования конструктивных элементов при знакопеременных циклических нагрузках ,,1,2,5,6, 0,4Д ,2,3, основной целью которых являлось установление параметров их предельной несущей способности, фактических диаграмм неупругого деформирования. Особого внимания заслуживают экспериментальные исследования фрагментов и крупных моделей реальных зданий, позволяющие изучить работу не только отдельных элементов, но и всей конструктивной системы в целом. Среди них необходимо отметить работы 2,5,7, ,,, 2,8, в которых содержатся результаты экспериментальных исследований, главным образом, железобетонных каркасных систем, рассматриваются условия возникновения и развития пластических деформаций. Основной целью экспериментальных работ под руководством Ржевского В. В работе НО исследовались образцы, армированные сталью классов АI и АШ при процентах армирования от 0. Энергоемкость элемента определялась по величине внешней работы, затрачиваемой на его разрушение. Внешняя работа вычислялась по диаграмме нагрузка прогиб. За критерий прочности при оценке энергоемкости принимались максимальные остаточные деформации, оцениваемые предельным углом поворота в пластическом шарнире. Испытания показали, что с уменьшением содержания арматуры способность к пластическим деформациям железобетонных элементов возрастает, поскольку свойства стали используются полнее. При мощной арматуре разрушение происходит вследствие раздробления бетона сжатой зоны, а пластические деформации не могут проявиться в полной мерс. В работе 4 приводятся результаты экспериментальных исследований изгибаемых элементов на действие знакопеременных нагрузок. Испытывались железобетонные образцы, армированные сталью класса АШ при среднем проценте армирования ц1 В процессе циклического нагружения наблюдалось постепенное разрушение бетона в зоне максимального изгибающего момента. После определенного числа циклов защитный слой как верхней, так и нижней арматуры выкрашивался арматура на участке, равном высоте сечения, оголялась. В этих условиях образец в рассматриваемой зоне представлял собой бетонный сердечник, заключенный в арматурный каркас. При дальнейшем знакопеременном нагружении от действия главных растягивающих напряжений развивались перекрестные трещины, после чего происходило выпучивание сжатой арматуры вследствие потери устойчивости. Этот момент соответствовал падению нагрузки, воспринимаемой образцом, то есть разрушению. Испытания показали, что количество циклов, которое может выдержать образец, зависит от величины исходной деформации а, представляющей собой отношение пластических деформаций на первом полуцикле нагружения к упругим. При а0, образец выдерживал 5 циклов при а8. Величины прогибов всех образцов к моменту разрушения имели близкие значения и не зависели от числа а Поэтому в качестве критерия разрушения изгибаемых элементов при знакопеременном нагружении авторами предлагается использовать не количество циклов нагружения, а значение предельного относительного прогиба. Энергоемкость определялась как площадь петли гистерезиса по диаграмме Ру. Помимо изгибаемых проводились исследования внецентренно сжатых элементов на знакопеременную нагрузку.