Взаимодействие массивных сооружений со сжимаемым основанием при сейсмическом воздействии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Взаимодействие массивных сооружений со сжимаемым основанием при сейсмическом воздействии

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

Агхаеи Асл Мохаммад

Москва - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете

Научный руководитель: доктор технических наук,

Орехов Вячеслав Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ляпичев Юрий Петрович

кандидат технических наук, доцент

Бестужева Александра Станиславовна

Ведущая организация: Научно-исследовательский, проектно-

изыскательский и конструкторско- технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н.М.

Герсеванова (НИИОСП) - филиал ФГУП «Научно-исследовательский центр «Строительство»»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

При проектировании и строительстве массивных сооружений в районах с повышенной сейсмичностью, к которым относится практически вся территория Ирана, большое внимание уделяется сейсмостойкости сооружений.

На территории Ирана за весь период наблюдений было зарегистрировано более 460 землетрясений. Обработка имеющихся цифровых записей ускорений показала, что зарегистрированные землетрясения имеют различную интенсивность и частотный состав.

Наиболее существенным фактором, влияющим на сейсмостойкость сооружения, является интенсивность сейсмических воздействий в районе его строительства.

Другим основным фактором, определяющих сейсмостойкость сооружений, является соотношение основной частоты собственных колебаний системы «сооружение-основание» и сейсмического воздействия. При совпадении указанных частот явление резонанса может привести к потере устойчивости сооружения даже при незначительной интенсивности землетрясения.

При этом прочность и устойчивость зданий и сооружений при статических и сейсмических воздействиях определяется характером взаимодействием с их основанием.

Для грунтов характерны нелинейные законы деформирования и развитие пластических деформаций при нагружении, а если напряжения под подошвой фундамента достигают больших значений (предела прочности грунтов), то в основании возникают зоны предельного состояния. При этом, так же как и для сооружений, статическое напряженно-деформированное состояние основания должно учитываться в качестве начального при расчетах полной системы «сооружение - основание» на сейсмические воздействия.

Нормативный метод не позволяет учесть вышеизложенные факторы, что приводит к значительным отклонениям результатов расчета и проектирования от фактического характера работы конструкций при реальных землетрясениях.

В связи с этим, для решения сложных практических задач, каждая из которых практически уникальна по своим граничным условиям, свойствам среды и конструкции сооружения, в настоящее время используются численные методы, основанные на приближенном решении дифференциальных уравнений.

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 грунтов и усовершенствованных методов расчета с использованием метода конечных элементов (МКЭ) для обеспечения большей надежности и, в то же время, экономичности проектных решений.

Целью работы является совершенствование методов расчета и проведение расчетных исследований взаимодействия массивных сооружений со сжимаемым грунтовым основанием при сейсмических воздействиях для условий Ирана.

Основные задачи исследований.

Для достижения поставленной цели были выполнены следующие виды работ:

-анализ современного состояния проблемы сейсмической устойчивости и деформируемости оснований массивных сооружений;

-анализ инженерно-геологических условий Ирана;

- обзор и анализ записей ускорений землетрясений произошедших на территории Ирана;

-обработка зарегистрированных акселерограмм - построение велосиграмм, сейсмограмм и спектров Фурье;

-обоснование и выбор расчетной модели грунтов основания - упругопластической модели Друкера-Прагера;

-численное исследование методом конечных элементов влияния различных факторов (массы сооружения, мощности сжимаемой толщи основания, деформационных свойств грунтов основания и пространственной работы сооружения) на собственные колебания системы «массивное сооружение - сжимаемое основание»;

-численное моделирование взаимодействия массивных сооружений и грунтового основания при гармонических воздействиях и исследование влияния частоты воздействия, демпфирующих свойств материалов и развития пластических деформаций в грунтовом основании на колебания сооружений;

-численное моделирование взаимодействия массивных сооружений и грунтового основания при сейсмических воздействиях, характерных для условий Ирана;

-составление рекомендаций по использованию результатов исследований в инженерной практике.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- выполнены обработка и анализ существующих записей ускорений для землетрясений произошедших на территории Ирана; построены велосиграммы, сейсмограммы и спектры Фурье; определен частотный состав сейсмических воздействий;

- численно исследовано влияние различных факторов (массы сооружения, мощности сжимаемой толщи основания, деформационных свойств грунтов основания и пространственной работы сооружения) на собственные колебания системы «массивное сооружение - сжимаемое основание»;

- выполнено численное моделирование взаимодействия массивных сооружений и грунтового основания при гармонических воздействиях и исследовано влияния частоты воздействия, демпфирующих свойств материалов и развития пластических деформаций в грунтовом основании на колебания сооружений;

- выполнено численное моделирование взаимодействия массивных сооружений и грунтового основания при сейсмических воздействиях, характерных для территории Ирана;

- все исследования выполнены в пространственной постановке.

Практическое значение работы.

На основе выполненных исследований показано, что для рассмотренных грунтовых условий Ирана с учетом частотного состава расчетных сейсмограмм при колебаниях массивных сооружений не наблюдается резонансных явлений, приводящих к потере несущей способности грунтовых оснований, и основное влияние на работоспособность основания оказывает интенсивность сейсмического воздействия.

На основе использования внутреннего языка программирования Ansys составлен макрос, позволяющий автоматизировать последовательность выполнения операций по расчету взаимодействия сооружения и грунтового основания. Разработанная методика расчета позволяет оценить сейсмостойкость сооружений для реальных грунтовых условий и возможных сейсмических воздействий.

Реализация работы.

Результаты исследований будут использованы в практике научно-исследовательских работ в институте строительных системы и технологии в Иране, на кафедре МГрОиФ МГСУ, а также автором диссертационной работы, в своей научной и практической деятельности в Иране.

Апробация работы.

По теме диссертации опубликованы 4 работы. Отдельные результаты работы доложены на Международной научно-практической конференции «Инженерные системы-2009», Москва, 6-9 апреля 2009г, РУДН и на II Всероссийской научно-практической конференции в рамках Всероссийского смотра научных и творческих работ иностранных студентов и аспирантов, Томск, 2009г.

На защиту выносятся

-результаты численных исследований пространственного взаимодействия массивных сооружений и грунтового основания при динамических воздействиях и оценка влияния различных факторов (массы сооружения, мощности сжимаемой толщи основания, деформационных свойств грунтов основания, пространственной работы сооружения, частоты воздействия, демпфирующих свойств материалов и развития пластических деформаций в грунтовом основании) на характер колебания сооружений и возникновение резонансных явлений.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и содержит 185 страниц, в том числе 169стр. машинописного текста, 105 рисунок, 9 таблиц, список литературы из 175 наименований на 11 листах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследований. Обозначены вопросы, которые выносятся на защиту.

В первой главе посвящено оценке современные проблемы сейсмической устойчивости и деформируемости оснований массивных сооружений. В ней также приводится анализ записей землетрясений произошедших на территории Ирана за весь период наблюдений.

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.

Для реальных задач геомеханики, характеризуемых неоднородностью и нелинейной деформируемостью грунтовой среды, аналитическое решение, как правило, недостижимо. Поэтому, для решения сложных практических задач в настоящее время используются численные методы, основанные на приближенном решении дифференциальных уравнений.

Иран находится на алпийско-гималайском горном поясе. Главные геологические структуры Ирана: Эльбурс - горы на севере, Загрос - пояс на западе и юге, зона Купет-дах на северо-востоке, большой пустынный район в центре, Лут на востоке и Каспийском море на севере.

Более 85% территорий Ирана являются, сейсмоопасными и во многих случаях к этому присовокупляются, неблагоприятные условия: плохие грунты, близость тектонических разломов, сложный рельеф и т.д. При этом сейсмическая опасность постоянно растет.



Рис.1. Схема зарегистрированных землетрясений в Иране

На территории Ирана за весь период наблюдений было зарегистрировано более 460 землетрясений (рис.1). При этом цифровые записи ускорений были сделаны лишь для ограниченного числа землетрясений.

Обработка имеющихся цифровых записей ускорений показала, что зарегистрированные на территории Ирана землетрясения имеют различную интенсивность и частотный состав (табл.1). При этом наибольшую интенсивность имело землетрясение, произошедшее в 2003г. в городе Бам (рис.2). Пиковое ускорение горизонтальной составляющей записанной акселерограммы составило 8 м/с², что соответствует 9 бальному землетрясению. сейсмический фурье деформация сооружение

L

T

V

Рис. 2. Акселерограмма, зарегистрированная в городе Бам

L,T - горизонтальные компоненты, V- вертикальная компонента

Вторая глава посвящена методике расчета взаимодействия сооружений со сжимаемым основанием при статических и динамических воздействиях. Здесь дается описание метода конечных элементов и различных математических моделей грунтов.

Табл.1.

Город	Год	Магнитуда	Амплитуда	Преобладающий период Tp,с
		Mw	Mb	Ms
Манджил	1990	-	7.3	7.7	0.20g	1.69
Гармхан	1997	6.8	-	7.1	0.02g	3.21
Голбаф	1998	6.9	-	6.9	0.012g	0.34
Карехбас	1999	6.1	-	6.3	0.03g	2.19
Поле абгине	1999	5.2	-	-	0.015g	1.89
СалехАбад	1999	5.5	5.2	-	0.33g	0.50
Бам	2003	-	-	6.7	0.80g	0.84
Заранд	2005	6.2	-	-	0.32g	0.97
Кешм	2005	-	-	5.9	0.035g	0.57
Силахор	2006	5.9	-	-	0.43g	2.70

Метод конечных элементов является универсальным методом для решения статических и динамических задач механики сплошной среды. При решении задач механики грунтов, являющейся разделом механики сплошной среды, метод конечных элементов позволяет учитывать в расчетах присущую грунтам физическую нелинейность и развитие пластических деформаций (А.К.Бугров, В.В.Орехов, А.Б.Фадеев и др.)

В матричной форме уравнения равновесии системы конечных элементов, находящейся в состоянии движения:

MЬ + C Щ + KU = R , (1)

где М, С и К - соответственно матрицы масс, демпфирования и жесткости;

R - вектор внешней узловой нагрузки;

U, Щ и Ь - векторы узловых перемещений, скоростей и ускорений ансамбля конечных элементов.

Модальный анализ, который обычно предшествует другим видам динамического анализа, позволяет определить собственные значения и собственные частоты колебаний системы:

| K-w²M| =0, (2)

где w - вектор собственных частот колебаний системы.

Статическое напряженно-деформированное состояние системы, являющееся начальным для динамического анализа, определяется зависимостью:

KU = R (3)

В настоящее время существует достаточно большое количество вычислительных программ для решения задач механики сплошной среды с использованием МКЭ (Abaqus, Adina, Ansys и т.д.). В настоящей работе, для проведения расчетных исследований была выбрана универсальная программа Ansys.

Для описания поведения грунтов под нагрузкой разработано много математических моделей от простейшей линейной до упругопластических моделей с упрочнением (Б.И.Дидух, В.А.Иосилевич, Ю.К.Зарецкий, З.Г.Тер-Мартиросян, Рассказов Л.Н, К. Роско и др.). При этом использование в расчетах напряженно-деформированного состояния оснований наиболее точных моделей грунтов требует лабораторного определения большого числа параметров этих моделей для грунтов, слагающих основание, которое выполняется только в редких случаях.

В связи с этим при массовых расчетах целесообразно использовать математические модели грунтов обеспеченными необходимыми физико-механическими параметрами. Примером такой модели, использованной в дальнейших расчетных исследованиях, является модель Друкера - Прагера.

В третьей главе приводятся результаты расчетных исследований собственных колебания системы «массивное сооружение - сжимаемое основание». Рассматривается влияние массы сооружения, мощности сжимаемой толщи основания, деформационных свойств основания и пространственной работы сооружения на изменение величины основной частоты колебаний системы.

Для оценки влияния различных факторов на величины частот собственных колебаний сооружений, расположенных на сжимаемом основании, был выполнен модальный анализ для систем, состоящих из:

- сооружений, имеющих различные размеры и массу,

- сжимаемого грунтового основания различной мощности и деформируемости.

Поскольку в расчетной схеме сооружение приближенно моделируется сплошным объемом, для корректной постановки задачи необходимо использовать в расчетах приведенные значения плотности и деформационных характеристик этого объема.

В качестве сооружений рассмотрены различные здания - от многоэтажных офисных с массой ~ 6690т., до реакторного отделения атомной станции (РО) с массой ~ 260000т (табл.2).

Табл.2

Сооруже- ние	Размеры, м	Масса, т
	А	b	h
Дом 1	20	20	40	6688
Дом 2	40	30	50	22500
Дом 3	50	30	70	38535
Дом 4	80	50	100	128000
РО	74	45	70	259906

По инженерно-геологическим условиям большая часть территории Ирана, где ведется строительство массивных сооружений, сложена скальными грунтами, лишь на юго-западе (провинции Хузестан, Фарс и Керман) основаниями сооружений являются сжимаемые грунты. Так, в провинции Хузестан сжимаемая толща основания, состоящая из песчаных и глинистых грунтов, достигает 34м. Средний модуль общей деформации сжимаемых грунтов составляет 30 МПа, удельный вес - 20КН/м².

Результаты модального анализа, выполненного для различных зданий (табл.2), представлены на рис.3 в виде значений собственных частот колебаний для первых 5 форм и графического изображения деформирования расчетной области для первой формы колебаний.

Как показали результаты выполненных исследований, для сооружений, расположенных на сжимаемом грунтовом основании, увеличение их массы приводит к понижению основной собственной частоты колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание» (табл.3).

Мода Частота (Герц)

1 0.7678884687506

2 0.9756972765854

3 1.540427084820

4 1.842079328783

5 1.845637041920

Рис. 3 Результаты модального анализа для системы «РО - сжимаемое основание»

Табл.3

Сооруже- ние	Размеры, м	Масса, т	Первая собственная частота, 1/с
	а	b	h
Дом 1	20	20	40	6688	1.907
Дом 2	40	30	50	22500	1.676
Дом 3	50	30	70	38535	1.090
Дом 4	80	50	100	128000	0.916
РО	74	45	70	259906	0.768

Как показали результаты выполненных исследований (табл.4), для сооружений, расположенных на сжимаемом грунтовом основании мощностью 30м, 20м и 10м, уменьшение мощности сжимаемого основания приводит к повышению основной собственной частоты колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание».

Табл.4

Сооружение	Мощность основания, м	Первая собственная частота, 1/с
Дом 2	34	1.676
Дом 2	20	1.857
Дом 2	10	2.194

Как показали результаты выполненных исследований (табл.5), для сооружений, расположенных на грунтовом основании мощностью 34м со значениями динамического модуля деформации 3х10³ МПа и 3х10⁴ МПа, повышение деформационных характеристик грунтов основания приводит к повышению основной собственной частоты колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание».

Табл.5

Сооружение	Динамический модуль деформации, Е, МПа	Первая собственная частота, 1/с
Дом 2	300	1.676
Дом 2	3000	3.190
Дом 2	30000	3.659

Как показал сравнительный анализ (табл.6) при соотношении размеров сторон здания a/b > 1.6 значения первых собственных частот колебания системы «сооружение - сжимаемое основание», полученных их расчета пространственных и плоских задач, близки между собой.

Табл.6

Сооруже- ние	Соотношение a/b	Первая собственная частота, 1/с
		Пространственная задача	Плоская задача
Дом 1	1	1.907	1.50
Дом 2	1.3	1.676	1.38
Дом 3	1.67	1.090	1.01
Дом 4	1.6	0.916	0.87
РО	1.64	0.768	0.656

В четвертой главе приводятся результаты расчетные исследования колебаний системы «массивное сооружение - сжимаемое основание» при гармоническом воздействии.

Ui = A x sin(wt) , (4)

где Ui - компоненты вектора перемещений, А - амплитуда вынужденных колебаний (А=0.1м), w=2пf - круговая частота колебаний, t - время, f - частота колебаний.

Здесь рассматривается влияние частоты воздействия, наличие демпфирующих свойств материалов и учета развития пластических деформаций в грунтовом основании на колебания сооружений.

Как показали результаты выполненных исследований при совпадении частоты гармонического воздействия с первой собственной частотой колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание», несмотря на увеличение амплитуды колебания зданий в начальные моменты времени, в дальнейшем устанавливается стационарный режим с постоянной амплитудой колебания. Т.е. при учете демпфирования не возникает характерного для резонанса бесконечного возрастания во времени амплитуды колебаний (рис.4).

Поскольку при конструкционном демпфировании коэффициент затухания пропорционален частоте, то более низкие частоты затухают меньше, более высокие - больше. В связи с этим при фиксированном значении конструкционного демпфирования увеличение массы сооружения приводит к уменьшению затухания его колебаний при гармоническом воздействии (табл. 7)

Табл.7

Сооруже- ние	Масса, т	Первая собственная частота, 1/с	Амплитуда колебания через 10с, м
			о=0	о=10%
Дом 1	6688	1.907	60	3.8
Дом 2	22500	1.676	24	2.2
Дом 3	38535	1.090	8	1.1
Дом 4	128000	0.916	5.5	0.95
РО	259906	0.284	4	0.83

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рис. 4 Горизонтальные перемещения Uy (см) верхней части здания (дом 4) при гармоническом воздействии с частотой f = f1 = 0.916 1/с.

а) коэффициент затухания о=0, б) коэффициент затухания о=10%.

При учете развития пластических деформаций в грунтовом основании расчет проводится в несколько этапов.

На первом этапе расчета моделируется природное напряженно-деформированное состояние грунтового основания (от действия собственного веса).

На втором этапе расчета определяется напряженно-деформированное состояние грунтового основания при строительстве на нем сооружения.

При проведении расчетов для моделирования упругопластического поведения грунта основания как при статическом, так и при динамическом расчете использовалась модель Друкера - Прагера. Прочностные характеристики грунта, входящие в модель Друкера - Прагера, в расчетах были приняты равными: угол внутреннего трения ц= 30^о , сцепление с = 50 КПа, что соответствует прочностным характеристикам глинистых грунтов, слагающих сжимаемую толщу основания в провинции Хузестан (Иран).

При последующем динамическом расчете при совпадении частоты гармонического воздействия с первой собственной частотой колебаний линейной системы «сооружение - сжимаемое основание» зоны предельного состояния грунта под одним из краев сооружения постепенно развиваются (рис.5) и в определенный момент времени основание теряет несущую способность (итерационный процесс расчета расходится).

В пятой главе приводятся результаты расчетные исследования колебаний системы «массивное сооружение - сжимаемое основание» при сейсмических воздействиях. В главе описываются результаты обработки сейсмограмм землетрясений произошедших на территории Ирана, строятся расчетные сейсмограммы и дается оценка их частотного состава на основе построенных спектров Фурье. Приводятся результаты расчетных исследований колебаний массивного здания при сейсмическом воздействии.



Рис.5 Развитие зоны сдвиговых пластических деформаций в грунтовом основании РО при динамическом расчете (на момент времени t=0.22c).

При отсутствии инструментальных записей перемещений земли при землетрясениях для получения расчетных сейсмограмм используют математический аппарат, заключающийся в двойном интегрировании по времени записанных акселерограмм.

В качестве иллюстрации выполненных преобразований для зарегистрированных на территории Ирана землетрясений на рис.6, представлена одна из записанных акселерограмм (для горизонтальных компонент L, имеющих как правило наибольшие пиковые значения ускорений) и расчетные велосиграммы и сейсмограммы.

Поскольку полученные сейсмограммы в дальнейшем будут рассматриваться в качестве воздействия на расчетную область «сооружение - сжимаемое основание» для них была выполнена оценка частотного состава. Для этой цели были построены спектры Фурье (рис.7) и определен частотный состав для всех 3-х компонент расчетных сейсмограмм (таб.7).

Табл. 8

Город	Диапазон частот 1/c.
	L	T	V
Манджил	0-0.089	0-0.115	0-0.086
Гармхан	0-0.311	0-0.330	0-0.287
Голбаф	0-0.110	0-0.104	0-0.171
Карехбас	0-0.308	0-0.283	0-0.199
Поле абгине	0-0.604	0-0.553	0-0.732
СалехАбад	0-0.630	0-0.617	0-0.443
Бам	0-0.378	0-0.586	0-0.421
Заранд	0-0.392	0-0.405	0-0.263
Кешм	0-0.171	0-0.281	0-0.189
Силахор	0-0.385	0-0.415	0-0.317

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6 Результаты обработки горизонтальной компоненты L акселерограммы, зарегистрированной в городе Бам

A - исходная акселерограмма, V- расчетная велосиграмма, U - расчетная сейсмограмма.

L T V

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7 Спектры Фурье сейсмограммы землетрясения в городе Бам

L,T - горизонтальные компоненты, V- вертикальная компонента

Как показали результаты обработки расчетных сейсмограмм их частотный состав располагается в диапазоне от 0 до 0.73 1/c. В тоже время, как было показано ранее, в данный диапазон не попадают собственные частоты колебаний рассмотренных в работе сооружений для грунтовых условий Ирана.

Наиболее близкое значение к полученному диапазону имеет величина первой собственной частоты колебаний (0.768 1/c) реакторного отделения атомной станций, расположенного на сжимаемом основании мощностью 34м.

Поскольку в основании сооружений сжимаемые грунты на территории Ирана встречаются лишь на юго-западе, были рассмотрены колебания сверхмассивного сооружения (РО) при 3-х компонентном сейсмическом воздействии, наиболее характерном для этого района Ирана и заданном расчетной сейсмограммой землетрясения в г. Поле-абгине.

Результаты выполненных расчетов (рис. 8) также показали что, несмотря на наличие зон предельного состояния в основании под углами РО, возникающих при статической нагрузке, при последующем сейсмическом воздействии небольшой интенсивности (Amax=0.015g), частотный состав которого отличается от частот собственных колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание», колебания системы происходят упруго и грунт в основании не разрушается.

Для оценки работоспособности рассмотренного выше грунтового основания РО при сейсмическом воздействии большой интенсивности были выполнены динамические расчеты на сейсмограмму землетрясения в г. Бам.

В этом случае, при пиковом ускорении акселерограммы землетрясения Amax=0.8g, несмотря на затухающий после окончания землетрясения характер колебаний РО, в грунтовом основании развиваются значительные зоны предельного состояния грунта (рис. 9), превосходящие по размерам допустимую нормами проектирования величину - 0.25 ширины фундамента.

Рис. 8 Зоны сдвиговых пластических деформаций в грунтовом основании РО при статическом и динамическом расчете с данными г. Поле-абгине (разрез).



Рис. 9 Зоны сдвиговых пластических деформаций в грунтовом основании РО при динамическом расчете с данными г. Бам (разрез).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Более 85% территорий Ирана являются, сейсмоопасными. На территории Ирана за весь период наблюдений было зарегистрировано более 460 землетрясений различной интенсивности и частотного состава. Весьма актуальным и своевременным является проведение расчетных исследований характера взаимодействия сооружений (в том числе и массивных) с грунтовым основанием при землетрясениях с использованием метода конечных элементов для обеспечения большей надежности и, в то же время, экономичности проектных решений.

2. Как показали результаты выполненного модального анализа, для сооружений, расположенных на сжимаемом грунтовом основании, увеличение их массы приводит к понижению основной собственной частоты колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание». В тоже время, уменьшение мощности сжимаемого основания и повышение деформационных характеристик грунтов основания приводит к повышению основной собственной частоты колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание».

3. При расчетах на гармоническое воздействие, с учетом демпфирующих свойств системы, при совпадении частоты воздействия с первой собственной частотой колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание» устанавливается стационарный режим с постоянной амплитудой колебания. В этом случае амплитуда установившихся колебаний зданий значительно больше, чем при гармоническом воздействии с частотой отличной от первой собственной частотой колебаний системы «сооружение - сжимаемое основание». При фиксированном значении конструкционного демпфирования увеличение массы сооружения приводит к уменьшению затухания его колебаний при гармоническом воздействии.

4. В динамическом расчете с учетом упругопластического поведения грунта основания при приближении частоты гармонического воздействия к собственной частоте колебаний линейной системы «сооружение - сжимаемое основание» в основании развиваются зоны предельного состояния грунта и в определенный момент времени основание теряет несущую способность (итерационный процесс расчета расходится). В тоже время, если частота гармонического воздействия далека от собственной частотой колебаний линейной системы «сооружение - сжимаемое основание», а его амплитуда не велика, то колебания происходят упруго и грунт в основании не разрушается.

5. Из анализа выполненных расчетных исследований при сейсмическом воздействии можно сделать вывод, что для рассмотренных грунтовых условий Ирана с учетом частотного состава расчетных сейсмограмм при колебаниях массивных сооружений не наблюдается резонансных явлений, приводящих к потере несущей способности грунтовых оснований. Основное влияние на работоспособность основания оказывает интенсивность сейсмического воздействия. Так при расчете РО на землетрясение г. Бам интенсивностью 9 баллов в грунтовом основании развиваются значительные зоны предельного состояния грунта, превосходящие по размерам допустимую нормами проектирования величину.

6. На основе использования внутреннего языка программирования Ansys составлен макрос, позволяющий автоматизировать последовательность выполнения операций по расчету взаимодействия сооружения и грунтового основания. Разработанная методика расчета позволяет оценить сейсмостойкость сооружений для реальных грунтовых условий и возможных сейсмических воздействий.

СПИСОК ОПУБКЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Орехов В.В., Агхаеи Асл Мохаммад. Оценка параметров землетрясений и собственных колебаний массивных сооружений на территории Ирана. “Вестник МГСУ” №2, 2008, стр.37-40.

2. Орехов В.В., Агхаеи Асл Мохаммад. Анализ параметров землетрясений на территории Ирана. Вестник российского университета дружбы народов. Серия проблемы комплексной безопасности № 1, 2007, С.81.

3. Орехов В.В., Агхаеи Асл Мохаммад. Численный анализ параметров собственных колебаний массивных сооружений на территории Ирана. Вестник российского университета дружбы народов. Серия проблемы комплексной безопасности № 1, 2007 С.81.

4. Агхаеи Асл Мохаммад. Взаимодействие массивных сооружений со сжимаемым основанием при сейсмическом воздействии. «Инженерные системы-2009»: Международная научно-практическая конференция: Тезисы доклада. Москва, 6-9 апреля 2009г. - М.: РУДН,2009.-152 с.

Размещено на Allbest.ru

...