Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительные конструкции, здания и сооружения

Диссертационная работа:

Алипур Мансурхани Али. Сейсмостойкость железобетонных конструкций с учетом процесса развития повреждений : К разработке метода расчета, альтернативного спектральному : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01.- Москва, 2006.- 213 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/2709

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 10

1.1 Особенности сейсмических воздействий 10

1.2.Сейсмическая активность на территории Ирана 21

1.3. Существующие теории сейсмостойкости 26

1.3.1 .Расчетные модели сейсмостойких конструкций 26

1.3.2. Методы расчета сейсмостойких конструкций 28

1.3.2 .1. Спектральный метод расчета сейсмостойкости 28

1.3.2.2. Прямой динамический метод расчета. 33

1.4. Повреждения железобетонных конструкций сейсмостойких зданий и сооружений 35

1.4.1. Характерные повреждения железобетонных конструкций 35

1.4.2. Количественная оценка повреждений 45

1.5. Постановка проблемы 48

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ 49

2.1. Гипотезы 49

2.2. Основные разрешающие уравнения 50

2.3; Численный метод решения уравнений 52

2.4. Приведение формул к безразмерному виду. Процедура расчета 55

2.5. Оценка влияния затухания 60

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ 62

3.1. Исходные данные 62

3.2. Спектральные кривые 62

3.3. Общий характер колебательных процессов 65

3.4. Образование пластических зон и их влияние на колебательный процесс.72

3.5. Анализ взаимного влияния форм колебаний 74

3.6. Влияние пластических деформаций на коэффициент динамичности 81

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 83

4.1. Вероятностная оценка сохранности зданий 83

4.2. Рекомендуемые критерии расчетного предельного состояния 87

4.3. Связь между кривизной, деформаций бетона и арматуры 90

4.3.1. Выражение кривизны через деформацию бетона 91

4.3.2. Выражение кривизны через деформации растянутой арматуры 96

4.4. Пример расчета 100

ВЫВОДЫ 109

ЛИТЕРАТУРА 111

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 121

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 200

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 210 

Введение к работе:

Общая характеристика работы

Ежегодно на земном шаре проходит свыше 300 тысяч землетрясений, большинство из которых, к счастью, имеет небольшую силу или проявляются в ненаселенных районах. Однако некоторые очаги сильных землетрясений располагаются близко к населенным пунктам. В этом случае происходят большие повреждения и обрушения недостаточно прочных сооружений.

Число человеческих жертв при землетрясениях может достигать колоссальных размеров. Так, при землетрясении 1 сентября 1962 года в городе Газвина (Иран) погибло около 12 тысяч человек. При землетрясении 16 сентября 1978 г., на севере-востоке Иране (Табас) погибло около 25 тысяч человек. При землетрясении 20 июня 1990г в Северо-западном Иране (Манджил), сила 7.3-7.7 баллов по шкале Рихтера, 50000 погибших.. 26 декабря 2003 на юго-востоке Ирана, с эпицентром в городе Вам, произошло сильнейшее землетрясение магнитудой 6.5, что соответствует 9 баллам по шкале МСК-64. По последним официальным данным погибло по крайней мере 42000 человек.

В 1556 г, в провинции Шанси (Китай) погибло около 830 тыс. человек; землетрясение в Калькутте (Индия) 11 октября 1737г. унесло жизни свыше 300 тыс. человек; при землетрясении в г. Бухта - свыше 100 тыс. человек. В числе разрушительных землетрясений последних лет можно отметить землетрясение в Спитаке (1988 г.), на Курилах (1994 г.), в Кобе (Япония, 1995 г.), в Нефтегорске (1995 г.), в городе Измит (Турция, 1999 г.).

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

В большинстве городах территории Ирана значителен удельный вес сооружений, построенных давно (без учета сейсмичности), которые без должного усиления просто не вьщержат разрушительного действия возможного землетрясения. Если учесть, что стоимость усиления существующих сооружений оказывается обычно во много раз выше, чем антисейсмические мероприятия в строящихся зданиях, то становится ясно, что задача усиления всех существующих сооружений трудноразрешима.

Поэтому одной из важных задач сейсмостойкого строительства является разработка методов расчета зданий и сооружений, позволяющих наиболее точно оценить возможности конструкций сопротивляться различным сейсмическим воздействиям. Анализ возможных последствий (разрушений) дает информацию для проектирования более сейсмостойких конструкций, нахождения экономичных решений, повышения их безопасности, усиления уже поврежденных зданий и сооружений.

В становление и развитие теории сейсмостойкости большой вклад внесли Абдурашидов К. С, Айзенберг Я. М., Барштейн М. Ф., Быховский В. А., Гольденблат И. И., Дарбинян С. С, Егупов В. К., Жарницкий В. И, Жунусов Т. Ж., Забегаев А. В., Завриев К С, Кабулов В. К., Карапетян Б. К., Карцивадзе Г. Н., Корчинский И. Л., Мартемьянов А. И., Медведев С. В., Назаров А. Г., Напетваридзе Ш. Г., Николаенко Н. А., Поляков С. В., Рассказовский В. Т., Расторгуев Б. С, Рашидов Т. Р., Саакян А. О., Савинов О. А., Синицын, А. П., Смирнов С. Б., Уразбаев М. Т., Хачиян Э. Е., Шапиро Г. А., и многие другие. Среди зарубежных исследователей необходимо отметить работы Био М., Блюма Дж., Борджерса Дж., Велетсоса А., Джекобсена Л., Дженнингса П., Канаи К., Клафа Р., Муто К., Наим Ф., Ныомарка Н., Окамато LLL, Паули Т., Пензиена Дж., РозенблюетаЭ.,ХаузнераДж.,

В настоящее время расчет зданий и сооружений на действие сейсмических нагрузок производится в соответствии со СНИП П-7-81 , в основу которых заложено упругое деформирование конструкций с введением некоторых обобщенных корректив, учитывающих податливость систем и образование пластических шарниров. Расчет прочности элементов производится по предельным усилиям, воспринимаемым элементом в нормальных, наклонных и пространственных сечениях. При этом вводятся специальные коэффициенты условий работы, учитывающие особенности сейсмического воздействия. Такой подход рассматривается как условно статический метод расчета на сейсмические воздействия. Метод имеет свои положительные стороны и недостатки. Главное достоинство его заключаются в простоте, когда используются хорошо известные инженеру приемы и правила, применяемые для расчета конструкций при обычных статических воздействиях. Однако такой подход не учитывает локальные повреждения в элементах. Сейсмическая нагрузка определяется в предположении упругого деформирования конструкций, а образование остаточных деформаций, трещин, пластических зон производится условными эмпирическими коэффициентами, которые не зависят ни от интенсивности землетрясения, ни от свойств самого сооружения. Вместе с тем, реальные условия деформирования конструкций при сейсмических воздействиях очень сложные. Сейсмическая нагрузка, помимо особенностей воздействия, зависит также и от динамических характеристик зданий и сооружений. При сильных землетрясениях в конструкциях появляются и развиваются повреждения. Это приводит к изменению их жесткостных и динамических характеристик. В процессе сейсмического воздействия сооружение изменяет свои свойства столько раз, сколько циклов нагружения (толчков) оно перенесло за время землетрясения, и, по существу, на каждом этапе должно рассматриваться сооружение с новыми характеристиками. Кроме того, к моменту землетрясения в зданиях и сооружениях уже существует то или иное напряженно-деформированное состояние, вызванное действием их собственного веса, полезных нагрузок, тектонических движений грунтов, неравномерных осадок, усадочных и температурных напряжений. Влияние предшествующих сейсмическому воздействию нагрузок (предыстории) вносит свой вклад не только в изменение прочностных и деформативных свойств материалов, но и в изменение динамических характеристик здания в целом.

Нормативный метод не позволяет учесть вышеизложенные факторы, что приводит к значительным отклонениям результатов расчета и проектирования от фактического характера работы конструкций при реальных землетрясениях. Поэтому весьма актуальным и своевременным является разработка новых усовершенствованных методов расчета сейсмостойкости, наиболее правильно отражающих поведение зданий при землетрясениях, обеспечивающих большую надежность и, в то же время, экономичность проектных решений. В диссертации рассматривается сейсмостойкость железобетонных конструкций каркасного типа, который имеет широкое практическое применение.

Основные цели и задачи:

1. Установление основных особенностей, характеризующих сейсмические воздействия; оценка возможного диапазона отношения частот грунта и конструкции cozpjco ; анализ сейсмической обстановки в Республики Иран.

2. Оценка состояния методов сейсмического расчета сооружений с учетом повреждений.

3. Выбор критериев, учитывающих повреждение конструкций и критериев достижения предельных состояний.

4. Оценка характера колебательных процессов на основании прямых динамических расчетов.

5. Построение спектральных кривых с учетом повреждений в выбранном диапазоне отношений частот соРП /со .

6. Разработка практических критериев расчетных предельных состояний, учитывающих повреждение.

7. Сопоставление полученных результатов с действующим методом расчета Во введении работы обосновывается актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи диссертации, ее научная новизна, приводится информация о практической ценности и о реализации результатов исследований.

В первой главе проведен анализ особенностей сейсмических воздействий и рассмотрели характер движения грунта во времени и классифицирующие акселерограммы, обзор теоретических исследований и существующих методов расчета строительных конструкций на сейсмические воздействия, анализ повреждений несущих конструкций зданий при реальных землетрясениях; рассмотрена количественная оценка повреждений.

Во второй главе рассмотрено основные дифференциальные уравнения поперечных колебаний конструкций; проведен численный метод решения уравнений; сделано приведение формул к безразмерному виду.

В третьей главе проведен анализ результатов расчетов, рассмотрены результаты, которые представляются в безразмерном виде; представлены результаты численных исследований; проведен анализ характера колебательных процессов и влияние пластических зон на колебательный процесс; рассмотрено влияние пластических деформаций на коэффициент динамичности.

В четвертой главе предложена вероятностная оценка сохранности зданий, рекомендуемые критерии расчетного предельного состояния; предложена методика сейсмического расчета многоэтажного каркасного здания с учетом повреждений; проведена последовательность расчета и примеры расчета.

Предметом исследования является каркасное железобетонное сооружение

Объектом исследования является модель в виде консольного стержня с распределенными параметрами, обладающими упругопластическими характеристиками.

Метод исследования - расчетно-теоретический метод, то есть решение задачи колебаний упругопластической системы со многими степенями свободы.

Научная новизна работы:

Новыми является следующие результаты:

• Разработка метода сейсмического расчета с учетом упругопластических деформаций, характеризующих повреждения конструкции.

• Представление решения в виде безразмерных формул.

• Многочисленные расчеты, их анализ и обобщения, позволившие получить график спектральных кривых (при различных индексах повреждений) в координатах коэффициент динамичности (/?)- отношение частоты сейсмического воздействия к низшей частоте колебаний конструкций согр1сок .

• Сформулирован вероятностный подход к оценке критерия сохранности сооружений и получены соответствующие расчетные кривые.

• Использован комплекс количественных критериев расчетного предельного состояния по несущей способности для конструкций каркасного типа, даны рекомендации по их применению.

Практическая ценность работы:

• Работа имеет большую практическую ценность, так как направлена на развитие теории сейсмостойкости. Это является одной из важных задач строительства в сейсмических опасных районах.

• Разработан новый метод расчета железобетонных конструкций каркасного типа с учетом повреждений на сейсмические воздействия.

Достоверность результатов подтверждается применением известных уравнений динамики, использованием экспериментально установленных характеристик сейсмических воздействий, конструкций и материалов.

На защиту выносятся:

• результаты анализа возможного диапазона частотных характеристик сог /со ;

• уравнения, описывающие процесс упругопластических колебаний конструкции (железобетонной консоли), вызванный сейсмическими колебаниями грунта (прямой динамический метод) и численный метод решения уравнения динамики;

• программа расчета и результаты многочисленных расчетов;

• подробный анализ результатов расчета; спектральный график для определения коэффициента динамичности с учетом уровня повреждений в зависимости от отношения частотсоРП /со ;

• замена диапазона отношения частот грунта и конструкции согр/со вероятностным коэффициентом сохранности сооружения/ ;

• графики, связывающие деформационные критерии предельного состояния;

• общий метод расчета каркасного железобетонного здания.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав основного текста, общих выводов, списка литературы, насчитывающего 100 наименований и приложений. Объем работы составляет 213 стр., в том числе основной текст 120 стр., включая 73 рисунка, 25таблиц и 3 приложения на 93 страницах. Диссертация выполнена на кафедре «железобетонных и каменных конструкций » Московского государственного строительного университета под руководством доктора технических наук, профессора Жарницкого Виталия Иосифовича.

Подобные работы
Чудаев Андрей Геннадьевич
Исследование и разработка методов расчета объемных блоков на действие технологических напряжений
Иващенко Елена Ивановна
Разработка методов расчета железобетонных элементов на основе действительных диаграмм деформирования материалов с учетом фактического изменения площади их поперечных сечений
Никитин Павел Николаевич
Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции
Лазарева Галина Семеновна
Разработка конструкций и методов расчета трансформирующихся вантово-стержневых односетчатых сферических оболочек
Анпилов Сергей Михайлович
Здания с эффективным монолитным безбалочным каркасом. Экспериментальные и теоретические исследования, методы расчета и возведения
Кобзарь Константин Владимирович
Совершенствование метода расчета вертикальных элементов жесткости железобетонных каркасных зданий
Родевич Виктор Викторович
Совершенствование метода расчета железобетонных балок по наклонным сечениям при статическом и кратковременном динамическом нагружении
Бровкина Марина Вячеславовна
Прикладные методы расчета прочности и деформативности изгибаемых железобетонных элементов блочной структуры
Саркисов Дмитрий Юрьевич
Совершенствование метода расчета железобетонных элементов при косом внецентренном статическом и кратковременном динамическом сжатии, растяжении и изгибе
Римшин Владимир Иванович
Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net