Оценка надежности пластин при действии случайных сейсмических нагрузок

• Автор: Юрьев, Роман Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы по проблемам исследования.

1.1. Общие положения теории надежности строительных

конструкций

1.2. Упругопластическая постановка задачи динамики пластины

1.3. Общие подходы к заданию сейсмического воздействия

Глава 2. Определение параметров н моделирование сейсмического воздействия на основе имеющейся базы ннструментальных акселерограмм

2.1. Статистическая обработка имеющихся инструментальных акселерограмм

2.2. Моделирование случайных акселерограмм сейсмического воздействия методом канонического разложения.
2.3. Моделирование акселерограмм сейсмического воздействия с использованием теории фракталов
Глава 3. Особенности детерминированных решений при
вероятностных расчетах прямоугольных плит с учетом
физической нелинейности.
3.1. Численноаналитический метод
3.2. Решение динамической задачи с использованием неявных схем интегрирования уравнений движения
3.3. Решение динамической задачи с использованием явных схем интегрирования уравнений движения
3.4. Сравнительный анализ явных и неявных методов
3.5. Оценка надежности шарнирно опертой железобетонной
плиты при действии прямоугольной импульсной нагрузки
Глава 4. Оценка надежности консольных и опертых но контуру плит больших пролетов при действии случайных сейсмических нагрузок
4.1. Особенности метода статистических испытаний при оценке надежности прямоугольной плиты.
4.2. Вероятностные параметры сейсмической нагрузки
4.3. Вероятностный расчет консольных и опертых по контуру железобетонных плит больших пролетов.
Основные выводы.
Библиографический список использованной литерату ры.
Введение
Основной целью расчета строительных конструкций является решение вопроса о достаточно надежной работе конструкций в течение установленного срока. Под надежностью конструкции понимают ее способность сохранять эксплуатационные свойства в течение заданного периода времени. Поскольку поведение реальных конструкций обусловлено взаимодействием ряда факторов случайной природы, то оценку их надежности следует выполнять с позиций вероятностных методов.
Особенно важна для инженерной практики оценка надежности строительных конструкций, проектируемых в сейсмических районах. В настоящее время для расчета конструкций на сейсмические воздействия применяются два подхода. Первый подход реализован в действующих нормах проектирования и заключается в использовании расчетного спектра реакции, получаемого как огибающая кривая всех средних спектров реакции в соответствующем географическом районе. Такой спектр может непосредственно использоваться для определения упругой реакции систем с одной и многими степенями, свободы. Другой подход, обладающий рядом существенных преимуществ в сравнении с первым, состоит из двух этапов генерирование акселерограммы землетрясения с заданными расчетными характеристиками непосредственное использование полученной искусственной акселерограммы при шаговом интегрировании уравнений движения. Он требует большей затраты времени, чем использование спектра реакции, но может применяться как для расчета упругих, так и неупругих систем. Моделирование акселерограммы осуществляется на основе анализа инструментальных акселерограмм, которые по своему виду представляют собой реализации случайного нестационарного процесса. Их анализ выполняется на основе спектральнокорреляционной теории.
Следует заметить, что полное статистическое описание случайных процессов, за исключением только класса гауссовых процессов, требует
оценки моментов высших порядков с учетом многоточечных корреляций. Это приводит к возрастанию сложности и объема вычислений при ухудшении точности и ставит под сомнение само описание случайных процессов такими характеристиками. Возможной альтернативой является фрактальный анализ связанных с процессом геометрических объектов. Фрактальное распределение во времени и пространстве могут иметь плотности распределения различных величин, графики сигналов, множества экстремумов случайных процессов и т.д.
Для вероятностных расчетов, прежде всего, необходимо иметь детерминированное решение. Очевидно, что при расчете строительных конструкций, находящихся под действием нагрузок высокой интенсивности, необходимо учитывать пластические свойства материалов конструкций. Решения такого рода задач можно получить с помощью метода конечных элементов, при этом могут использоваться явные и неявные методы прямого интегрирования уравнений движения. Эти методы имеют свои преимущества и недостатки, поэтому для решения конкретного класса задач следует использовать метод, обладающий наибольшей вычислительной эффективностью.
Наиболее универсальным методом оценки надежности является, метод статистических испытаний. Однако возможность его практического применения ограничена временем детерминированного расчета и величиной возможной вероятности отказа. Время, детерминированного расчета играет ключевую роль при решении вероятностных задачи для высоконадежных систем методом статистических испытаний.
В настоящее время большинство задач теории надежности строительных конструкций еще только поставлено и не получило необходимого для практики решения. Разработка этих задач представляет собой важную и актуальную проблему.
Актуальность


Института Фундаментального Образования МГСУ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, Москва . Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям. Структу ра и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 6 наименований. Общий объем диссертации составляет 0 страниц, в текст включены рисунка и 4 таблицы. Глава 1. Поведение строительных конструкций при эксплуатации описывается факторами случайной природы. Все прочностные, геометрические и деформационные характеристики конструкций, а также все воздействия на них представляют собой случайные величины или случайные процессы. Поэтому расчет строительных конструкций, отражающий их реальное поведение, должен в полной мере базироваться на теории надежности, основанной на вероятностных методах, которые позволяют дать более объективную оценку пригодности конструкции к нормальной эксплуатации. Надежность определяется как свойство объекта, заключающееся в его способности выполнять определенные функции в определенных условиях эксплуатации, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей. Однако в более узком понимании надежность представляет собой меру сохранности необходимых свойств конструкции или объекта и способности противостоять случайным факторам разного рода, нарушающим эти свойства. Реализация состояний объекта, при которых он не может выполнять свои функции, называется отказом. Мерой надежности является вероятность безотказной работы за заданный срок службы. Известно, что абсолютно надежных технических систем с вероятность безотказной работы равной едишщы не существует, и что всегда имеется малая вероятность потери эксплуатационной способности конструкции. Соответствующие уровни надежности достигаются за счет различных затрат на создание конструкции и приводят к неодинаковому числу отказов в процессе эксплуатации и соответственно к различным уровням ущерба. Для снижения затрат на создание сооружения следует уменьшить надежность, а для снижения затрат на эксплуатацию необходимо эту надежность повысить. При этом целесообразно определять оптимальный уровень надежности исходя из экономических соображений. Если же в результате отказа конструкции существует угроза жизни и здоровью людей, то определение оптимального уровень надежности является очень сложной задачей, которая в настоящее время не имеет общепринятого удовлетворительного решения. Таким образом, задача расчета на надежность состоит в определении вероятности выхода конструкции из строя в заданных условиях ее работы или же нахождении по заданному уровню надежности требуемых размеров конструкции, допустимых нагрузок или оптимального срока эксплуатации. Впервые статистическая природа запаса прочности была показана в г. М. Майером и в г. Н.Ф. Хоциаловым 7,8. В их работах впервые подверглась критике концепция допускаемых напряжений, и коэффициентов запаса, и была выдвинута идея о применении статистических, методов к расчетам на прочность. Существенным развитием идей Н. Ф. Хоциалова и М. Майера, а также внедрением статистических методов в строительную механику явились работы Н. С. Стрелецкого 6,7, в которых в качестве случайных величин использовались не только прочностные характеристики материала, но и параметры нагрузки. Современные нормы проектирования строительных конструкций учитывают вероятностный характер нагрузок и несущей способности конструкций только в части обработки исходных данных. Метод предельных состояний, заложенный в нормах проектирования, является полу вероятностным, и надежность консгрукций при проектировании обеспечивается на основе использования частных коэффициентов запасов коэффициентов надежности по нагрузкам, по материалам, коэффициентов условий работы, коэффициентов надежности по назначению, величины которых не имеют достаточное теоретическое и экспериментальное обоснование. Расчет по предельным состояниям завоевал в настоящее время широкое признание как у нас в стране, так и за рубежом.