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
Строительная механика

Диссертационная работа:

Давыдова Галина Вячеславовна. Статистический метод расчета систем сейсмоизоляции зданий и сооружений : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.17 / Давыдова Галина Вячеславовна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Санкт-Петербург, 2010.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2450

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Сейсмоизоляция является одним из основных способов обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений. В мире построено около 4500 сейсмоизолированных объектов. Среди них наиболее распространенными являются системы сейсмоизоляции (ССИ) на упругих опорах с демпферами вязкого или сухого трения, а также здания и сооружения с сейсмоизолирующим скользящим поясом.

Однако теория расчета ССИ до настоящего времени разработана недостаточно. Отсутствует единое мнение по настройке демпфирования сейсмоизоляции. Многие из используемых технических решений считаются дискуссионными с точки зрения их эффективности и безопасности. Нет единых рекомендаций по подбору параметров сейсмоизоляции. Определяющим для решения поставленных вопросов при проектировании является корректное моделирование расчетного сейсмического воздействия. За последние 20 лет сформулированы основные требования к заданию сейсмического воздействия для детерминированного расчета сейсмоизолированных систем. При этом сейсмические воздействия следует рассматривать как случайные процессы. Вопросы статистического моделирования колебаний сейсмоизолированных зданий и сооружений практически не освещались в литературе. В данной работе рассматривается задача статистического моделирования колебаний ССИ, что позволяет выбрать эффективную настройку сейсмоизоляции в статистической постановке. Это определяет актуальность выбранной темы.

В рамках заявленной темы диссертационной работы в 2008г. автором получен грант № 080475 Правительства Санкт-Петербурга.

Целью диссертационной работы является разработка метода расчета и рекомендаций для рационального проектирования систем сейсмоизоляции зданий и сооружений с учетом случайного характера сейсмического воздействия. Для ее достижения потребовалось решить следующие задачи:

  1. Проанализировать работу и оценить в детерминированной постановке эффективность наиболее распространенных систем сейсмоизоляции с вязким и сухим трением, а также с сейсмоизолирующим скользящим поясом.

  2. Разработать методику моделирования расчетных акселерограмм для статистического анализа колебаний сейсмоизолированных зданий и сооружений с учетом специфики работы сейсмоизоляции.

  3. Разработать программное обеспечение для статистического моделирования работы ССИ.

  4. Провести статистическое моделирование работы сейсмоизолированных зданий и сооружений для различных типов сейсмического воздействия.

  5. Оценить надежность работы наиболее распространненых ССИ.

Методика исследований включала построение математических моделей рассматриваемых систем, их численный анализ; сопоставление полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными и последствиями прошлых землетрясений. При этом использовались методы строительной механики, динамики сооружений, а также методы математической статистики и статистической динамики.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Обоснована эффективность применения сильно демпфированных систем сейсмоизоляции (затухание > 15 % от критического) с демпферами вязкого трения.

  2. Получены оценки необходимого трения для зданий и сооружений с сейсмоизолирующим скользящим поясом, позволяющие проектировать такие системы без проведения трудоемких расчетов по акселерограммам землетрясений во временной области.

  3. Построена новая двухчастотная модель сейсмического воздействия, позволяющая получать пакет искусственных акселерограмм для любого типа ССИ.

  4. Получены функции плотности распределения и обоснованы статистические законы распределения для нагрузки на сейсмоизолированные здания (сооружения) и для взаимного смещения фундаментных плит при различных типах сейсмического воздействия.

  5. Даны рекомендации по оценке надежности работы наиболее распространненых систем сейсмоизоляции.

Практическая ценность диссертационной работы:

  1. Получены практические рекомендации по подбору демпфирования наиболее распространенных ССИ на упругих опорах с вязким и сухим трением, а также для зданий и сооружений со скользящим сейсмоизолирующим поясом.

  2. Разработано программное обеспечение для построения пакета расчетных сейсмических воздействий в виде двухчастотных случайных процессов, а также для расчета систем сейсмоизоляции в вероятностной постановке. Программы могут быть использованы проектными организациями для подбора параметров сейсмоизоляции.

  3. Получены функции распределения основных характеристик колебаний ССИ, которые показывают, что оценка эффективности сейсмоизоляции по математическим ожиданиям параметров колебаний, применяемая на практике, может быть недостаточна и приводить к ошибочным результатам.

Личный вклад автора. Во всех работах, опубликованных в соавторстве, автору в равной степени принадлежит постановка задач и формулировка основных положений, определяющих научную новизну исследований. Автором разработан метод расчета и рекомендации для рационального проектирования систем сейсмоизоляции зданий и сооружений с учетом случайного характера сейсмического воздействия.

Достоверность основных положений диссертационной работы обеспечивается использованием современного математического аппарата строительной механики, теории сейсмостойкости и сейсмозащиты, соответствием результатов исследований натурным данным, взятым из опыта прошлых землетрясений и данным, полученным другими авторами по ряду затрагиваемых в работе вопросов. Рекомендуемые модели воздействия согласуются с имеющимися натурными данными как по ускорениям, так и по смещениям основания и сооружения.

На защиту выносятся следующие положения:

– для обеспечения надежной работы сейсмоизоляции целесообразно использовать сильнодемпфированные системы;

– подбор необходимого трения для зданий и сооружений со скользящим сейсмоизолирующим поясом можно осуществлять по полученной в диссертационной работе зависимости безразмерных смещений фундаментных плит от относительного коэффициента трения, при этом не требуется проводить трудоемких расчетов по акселерограммам землетрясений;

– традиционные модели сейсмического воздействия не применимы для решения задач статистического моделирования колебаний сейсмоизолированных систем, поскольку не позволяют одновременно обеспечивать соответствия расчетных ускорений, скоростей и смещений основания их реальным значениям;

– для решения задач статистического моделирования работы систем сейсмоизоляции предлагается использовать двухчастотный случайный процесс, методика подбора параметров которого приведена в диссертации;

– ни один из показателей (усилия, смещения, скорости) работы ССИ не описывается нормальным законом распределения. В большинстве случаев их удается описать логнормальным законом распределения, однако в ряде случаев (например, сейсмоизолированные системы с демпферами сухого трения (ДСТ) при силе демпфирования более 30 % от веса здания) эти показатели описываются законом Пирсона.

Внедрение результатов и реализация работы.

Рекомендации по подбору систем сейсмоизоляции использованы:

– при разработке технических решений сейсмоизоляции детского оздоровительного комплекса в г. Краснодаре;

– при подборе параметров сейсмозащиты 9-этажных зданий для Кемеровской области и оценке их эффективности;

– при разработке «Технических оценок скользящего изолятора маятникового типа (SIP), MAURER резинометаллических опорных частей со свинцовым стержнем (MLRB), гидравлических устройств MAURER фирмы Маurer Shnes GmbH Со.КG (Германия) »;

– при проектировании транспортных сооружений на олимпийских объектах г. Сочи.

При участии автора разработаны технические условия на проектирование сейсмоизолированных мостов для ОАО «Трансмост».

Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, № 2010610776, Расчет кинематических опор А.В.Курзанова «КуРОК» РФ / А. М. Уздин, Г. Э. Авидон, А. Д. Имамова, Г. В. Давыдова, Л. Н. Дмитровская, заявка № 2009616610 от 23.11.2009г., зарегестрировано в Реестре программ ЭВМ 22.01.2010г.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертации докладывались на следующих научных семинарах и конференциях:

«Международный семинар по сейсмоизоляции высотных зданий» г. Ереван, Армения, 15–17 июня 2006 г.;

10-ая международная конференция «Сесмоизоляция, сейсмогашение и активная защита конструкций от колебаний», г. Стамбул, Турция, 28–31 мая 2007г;

Юбилейная конференция, посвященная 50-летию РОМГГиФ, г. Москва, 15–16 марта 2007 г.;

Конференция «V Савиновские чтения», ПГУПС, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, г. Санкт-Петербург, 29 июня – 3 июля 2007 г.;

VII «Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием», г. Сочи, 2007 г.;

1-ая «Международная конференция по вопросам сейсмических проблем и безопасности населения Кавказского региона», г. Тбилиси, Грузия, 8–11 сентября, 2008 г.;

Международная научно-практическая конференция «Урбанизация и землетрясения», посвященная 60-летию катастрофического Ашхабадского землетрясения 1948 г., г. Ашхабад, Туркмения, 3–5 ноября 2008 г.;

VII Международная конференция «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте», Санкт-Петербург, кафедра «ПМиК», ПГУПС, 23–24 апреля 2008 г.;

III Международная научная конференция «Актуальные проблемы механики и машиностроения», г.Алматы, Казахстан, 17–19 июня 2009 г.;

VIII «Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием», г. Сочи, 2009 г.;

11-ая международная конференция «Сейсмоизоляция, сейсмогашение и активная защита конструкций от колебаний», г. Гуанчжоу, Китай, 17–21 ноября 2009 г.

А также на семинарах и заседаниях кафедры «Прочность материалов и конструкций» ПГУПС, кафедры «Строительная механика» в СПбГАСУ.

Публикации

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 2 статьи в журналах, включенных в перечень изданий ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем работы, включая 56 рисунков и графиков, и 8 таблиц, составляет 157 страниц машинописного текста. Список литературы состоит из 133 наименований, в том числе 27 – на иностранном языке.


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