Взаимодействие массивных сооружений со сжимаемым основанием при сейсмическом воздействии

• Автор: Агхаеи, Асл Мохаммад хокмали
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Современные проблемы сейсмической устойчивости и деформируемости оснований массивных сооружений

1.1. Состояние вопроса

1.2. Теоретические основы

1.3. Обзор и анализ записей землетрясений произошедших на территории Ирана.

1.4. Цель и задачи исследовании

2. Методика расчета взаимодействия сооружений со сжимаемым основанием при статических и динамических воздействиях.

2.1. Принцип возможных перемещений как основа метода конечных элементов

2.2. Математические модели грунтов при расчетах оснований сооружений на статические и динамические воздействия

2.3 Упругопластические модели с упрочнением.

2.4 Выводы
3. Расчетные исследования влияния различных факторов на собственные колебания системы массивное сооружение сжимаемое основание.
3.1 Общая постановка задачи
3.2. Влияние массы сооружения
3.3. Влияние мощности сжимаемой толщи основания
3.4. Влияние деформационных свойств основания
3.5. Влияние пространственной работы сооружения
3.6. Выводы
4. Расчетные исследования колебаний системы массивное сооружение сжимаемое основание при гармоническом воздействии.
4.1. Постановка задачи исследований
4.2. Влияние частоты воздействия на колебания упругой системы
4.3. Учет демпфирующих свойств
4.4. Учет пластических деформации в грунтовом основании
4.5. Выводы
5. Расчетные исследования колебаний системы массивное сооружение сжимаемое основание при сейсмических воздействиях.
5.1. Обработка записей землетрясений произошедших на территории Ирана.
5.2. Колебания системы массивное сооружение сжимаемое основание при сейсмических воздействиях.
5.3. Выводы
Основные выводы по диссертации
Список литературы


Мощность ЭВМ первого поколения позволяла решать с помощью МКЭ линейные задачи типа задач установившейся теплопроводности и упругости. Большое быстродействие и объемы памяти ЭВМ второго поколения (в -х годах) привели к быстрому развитию приемов решения нелинейных задач. Этот этап открыл путь исключительно продуктивному внедрению МКЭ в механику грунтов. Можно сказать, что насколько ранее механика грунтов была неотделима от метода предельного равновесия, настолько же она неотделима в настоящее время от метода конечных элементов. Поэтому весьма актуальным и своевременным является проведение расчетных исследований характера взаимодействия сооружений (в том числе и массивных) с грунтовым основанием при землетрясениях на основе современных достижений механики фунтов и усовершенствованных методов расчета с использованием МКЭ для обеспечения большей надежности и, в то же время, экономичности проектных решений. В настоящее время существуют аналитические и численные методы расчета взаимодействия сооружений с грунтовыми основаниями при динамических воздействиях. При использовании аналитических методов широкое распространение получили различные модели грунтов при решении задач о колебаниях жестких массивных фундаментов, распложенных на мягких (сжимаемых) основаниях. Современный метод расчета таких фундаментов, впервые предложенный Н. П. Павлоком и за рубежом Э. Раушем, быль развит в последующем в работах Д. Д. Баркана, О. А. Савинова, О. Я. Шехтер, Г. Лоренца и других авторов [3,4,,,6]. В основу этого метода принят ряд допущений, согласно которым тело фундамента рассматривается как абсолютно жесткое недеформирусмое; грунт считается невесомым, а связь между напряжениями и деформациями грунта или между перемещениями фундамента и реакциями основания - линейной. Силы неупругого сопротивления грунта основания, определяющие затухание колебаний системы "фундамента - грунт" принимаются пропорциональными первой степени скорости перемещений. Благодаря этим допущениям задача о движении жесткого массивного тела, расположенного на поверхности фунтового основания, под воздействием заданных динамических нафузок сводится к задаче о колебаниях твердого массивного тела, опирающегося на упругие невесомые пружины без затухания или с затуханием, моделирующие фунт основания. Рис. С. Fz - Р. Впервые эти уравнения были получены Н. П. Павлюком. В общем случае колебания массивного фундамента на грунтовом основании как твердого тела, обладающего шестью степенями свободы, определяются шестью дифференциальными уравнениями движения, три из которых представляют собой суммы проекций всех действующих сил (включая силы инерции) на координатные оси, а три других уравнения - суммы моментов всех действующих сил относительно тех же осей. Первое из приведенных уравнений, описывающее вертикальные колебания фундамента, является независимым от двух других, так как в него входят только одна переменная г и ее производные. Два другие уравнения, описывающие горизонтальные и вращательные (относительно оси оу) колебания, зависимы между собой, так как в каждое из них входят две переменные х и <р, а также их производные, поэтому они должны рассматриваться совместно. Экспериментальные исследования и наблюдения за колебаниями фундаментов, расположенных на мягких грунтах, показывают, что некоторые из получаемых результатов не могут найти удовлетворительного объяснения с помощью линейной теории колебаний. В частности, при возрастании возмущающей силы и амплитуды колебаний фундаментов наблюдается смещение максимума резонансной кривой в сторону меньших частот (больших периодов), причем уменьшение частоты может достигать % и более. Это свидетельствует о наличии амплитудно-частотной зависимости у рассматриваемой колебательной системы фундамент - грунт, тогда как в линейных системах частота зависит только от упругих свойств и массы системы и не зависит от амплитуды колебаний. Кроме того, увеличение площади фундамента при неизменных значениях возмущающей силы и статического давления на грунт приводит к возрастанию частоты собственных колебаний и демпфирования.