Оценка состояния элементов зданий и сооружений при тестовых динамических воздействиях

• Автор: Маринченко, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.

1.1. Особенности моделирования системы на различных уровнях.

1.2. Расчет характеристик реакции грунта на динамическое воздействие

1.3. Динамические свойства слоистых оснований.

2. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С УТОЧНЕННЫМ УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТА

2.1. Методы решения контактной задачи.

2.1.1. Постановка задачи

2.1.2. Сведение краевой задачи к системе интегральных уравнений.

2.1.3. Алгоритм решения системы интегральных уравнений

2.2. Применение метода конечных элементов для расчета динамических характеристик сооружения.
2.3. Моделирование элементов и узлов здания без дефектов
2.4. Моделирование элементов и узлов здания при наличии дефектов
2.4.1. Наличие локализованных трещин в несущих балках, панелях перекрытий и стенах
2.4.2. Влияние дефектов на количественные и качественные характеристики колебаний элементов строительных конструкций.
2.4.3. Нарушение условий заделки или локальное ослабление физикомеханических характеристик материала.
2.5. Алгоритм расчета динамических характеристик объекта с уточненным
учетом свойств грунта .
3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИНАМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ПРИ ТЕСТОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
3.1. Влияния строения и свойств грунта на характеристики колебаний
элементов конструкции при отсутствии дефектов.
3.2. Влияние нарушений состояния элементов на характеристики
их колебаний
3.3. Информативность различных типов тестовых воздействий
на здание.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


К недостаткам следует отнести индивидуальный подход к решению каждой конкретной задачи, требующий высокой математической квалификации исполнителя, а также сложность, а часто и невозможность использования их в полной мере при решении достаточно сложных задач практики. Численные методы решения контактных задач определены использованием прямых численных алгоритмов и современных программных средств. Наиболее распространены в практике расчетов метод конечных элементов (МКЭ) и метод конечных разностей (МКР). Эти методы алгоритмичны, широко используются в практике инженерных расчетов и реализованы в большом количестве прикладных программ и программных комплексов различного уровня для ПЭВМ. Последнее и определяет основное преимущество прямых численных методов в инженерной практике. Достаточно широк класс задач, для которых конечноэлементное моделирование может оказаться малоэффективным. При постановке и решении подобных задач более эффективен метод граничных интегральных уравнений (МГИУ) и реализующий его на ПЭВМ метод граничных элементов (МГЭ). Эта методика может быть отнесена к аналитико-численным методам. Построение систем ГИУ задачи требует серьезной аналитической проработки, а решение граничных интегральных уравнений МГЭ достаточно хорошо алгоритмизуемо и проводится на ЭВМ. В то же время в ряде случаев можно построить решение ГИУ с использованием аналитических (например, асимптотических) методов. В результате решения контактной задачи получаем информацию о характеристиках динамического воздействия распространяющихся в грунте волн на фундамент объекта. Расчет характеристик напряженно-деформированного состояния (НДС) элементов здания при заданном воздействии на фундамент проводится на основе МКЭ. При этом рекомендуется пользоваться специализированными программными средствами, сертифицированными Госстроем России. Однако, эти программные комплексы нацелены на расчет зданий и сооружений при сейсмическом воздействии определенной интенсивности, моделирование которого проводится в весьма упрощенном виде. При решении задач динамической диагностики состояния зданий и выявления скрытых дефектов его элементов требуется проводить расчет при специальных типах воздействия, требующих доработки программных комплексов и создания специализированных модулей. Наличие методов и программных средств расчета характеристик воздействия распространяющихся в грунте волн на объект и напряженно-деформированного состояния его элементов при этом «фоновом» и специальном тестовом воздействии, не позволяет решить всего комплекса проблем прогнозирования состояния зданий и сооружений. Поэтому необходимо наряду с теоретическими проводить комплекс натурных экспериментальных исследований, что позволит проверить адекватность расчетной модели реальности. В проблеме диагностики важную роль играют резонансные характеристики объекта в целом и его элементов. Причем именно резонансные характеристики, как правило, являются наиболее чувствительными к имеющимся дефектам (или состоянию сооружения или его элементов). Создание единой универсальной математической модели системы с учетом сложной структуры и свойств ее элементов наталкивается на ряд принципиальных трудностей математического и технического характера. В этой связи представляется целесообразным использование комплекса методов со строгим разграничением областей их применения. При расчете характеристик НДС элементов здания или сооружения при тестовом воздействии непосредственно на один из его элементов можно непосредственно использовать сертифицированные программные средства, рекомендованные Госстроем России. Однако при достаточно интенсивном воздействии могут возникнуть эффекты НДС, требующие достаточно точного учета условий взаимодействия фундамента объекта с грунтом и динамических свойств верхней части разреза геологической среды, требующие доработки используемых МКЭ программных комплексов. Один из возможных алгоритмов, позволяющий произвести расчет напряженно-деформированного состояния сооружения при динамическом воздействии, например, волны, распространяющейся в грунте от тестового источника (например, источника типа «падающий груз») с достаточно корректным учетом реального строения верхней части разреза геофизической структуры, включает в себя два независимых этапа.