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:

Юрьев Роман Васильевич. Оценка надежности пластин при действии случайных сейсмических нагрузок : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.17 / Юрьев Роман Васильевич; [Место защиты: ГОУВПО "Московский государственный строительный университет"].- Москва, 2010.- 116 с.: ил.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. При проектировании и строительстве зданий и сооружений в сейсмических районах одной из важных задач является оценка надежности их элементов. Анализ последствий сильных и средних землетрясений показывает, что консольные и опертые по контуру пластины больших пролетов (в частности, козырьки с большим вылетом консоли, навесы, карнизы, балконные плиты, плиты перекрытий больших пролетов) в первую очередь подвержены разрушению. Эти локальные разрушения во многих случаях приводят к значительному материальному ущербу, угрожают жизни и здоровью людей. Наиболее существенной для данных элементов является вертикальная составляющая сейсмической нагрузки.

Сейсмическое воздействие представляет собой ярко выраженный случайный процесс. Задача моделирования случайного сейсмического воздействия с заданными расчетными параметрами является актуальной и на сегодняшний день не имеет удовлетворительного решения в практике проектирования сейсмостойких конструкций.

Основной целью расчета строительных конструкций является решение вопроса о достаточно надежной работе конструкции в течение установленного срока. Под надежностью понимают способность конструкции сохранять заданные функции в течение периода эксплуатации. Поскольку поведение реальных конструкций обусловлено взаимодействием ряда факторов случайной природы, то оценку надежности конструкции следует выполнять с позиций вероятностных методов. Основным показателем надежности является вероятность отказа конструкции.

Наиболее универсальным методом оценки надежности является метод статистических испытаний. Однако возможность его практического применения ограничена временем детерминированного расчета и величиной возможной вероятности отказа. При действии сейсмических нагрузок высокой интенсивности, работу конструкции следует рассматривать за пределом упругости, что значительно усложняет решение и увеличивает время расчета. Поэтому актуальной является задача выбора детерминированного метода решения, позволяющего оценить надежность конструкции с учетом нелинейных свойств материалов за приемлемое время.

Из всех возможных видов отказа конструкций, проектируемых в сейсмических районах, особый интерес представляет отказ, соответствующий разрушению конструкции.

Таким образом, оценка надежности консольных и опертых по контуру плит больших пролетов при действии случайных сейсмических нагрузок представляет собой практически важную и актуальную задачу.

Целью работы является совершенствование существующих методов и разработка новых методик оценки надежности консольных и опертых по контуру плит больших пролетов различных форм в плане при случайных интенсивных сейсмических воздействиях с учетом физической нелинейности материала. В рамках настоящей диссертационной работы потребовалось решение следующих задач:

- на основе современных статистических методов разработать методику моделирования акселерограмм случайных сейсмических воздействий с заданными расчетными характеристиками;

- на основе инструментальных акселерограмм получить численные характеристики случайных параметров моделирования для горизонтальных и вертикальных компонент сейсмического воздействия;

- разработать методику, реализующую численно-аналитический метод расчета задач динамики пластин с учетом физической нелинейности;

- провести сравнительный анализ численных методов решения динамических задач для плит с учетом физической нелинейности и выбрать метод, обладающий наибольшей вычислительной эффективностью;

- рассмотреть различные виды отказа и соответствующие им критерии, в том числе критерий разрушения элементов конструкций;

- методом статистических испытаний выполнить оценку надежности консольных и опертых по контуру плит больших пролетов.

Методы исследования. В процессе исследования использовались методы: вероятностные (метод статистических испытаний, статистической линеаризации, канонического разложения случайных функций), статистической обработки данных, численно-аналитические, численные (метод конечных разностей, конечных элементов, Ньюмарка, Ньютона-Рафсона), а также линейного и нелинейного программирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. разработана методика выделения стационарной части инструментальных акселерограмм, позволяющая корректно выполнять их спектральный анализ. Получены характеристики необходимые для моделирования акселерограмм методом канонического разложения;

  2. выполнен фрактальный анализ инструментальных акселерограмм и предложен способ моделирования случайных акселерограмм с заданной фрактальной размерностью и доминирующей частотой;

  3. исследована возможность применения явной схемы прямого интегрирования уравнений движения для решения нелинейных задач динамики пластин;

  4. проведен вероятностный анализ работы конструкции для различных видов отказа при действии импульсной нагрузки;

  5. выполнена оценка надежности консольных и опертых по контуру плит больших пролетов различной формы в плане при действии случайной сейсмической нагрузки с учетом физической нелинейности материала.

Достоверность работы определяется использованием при постановке задач принятых в механике деформируемого твердого тела и теории надежности строительных конструкций гипотез, современных аналитических и численных методов расчета строительных конструкций, а также сравнением полученных результатов с результатами других исследователей.

Практическая ценность. Полученные в диссертационной работе оценки надежности могут быть использованы в инженерной практике при проектировании конструкций в сейсмических районах. С помощью разработанных методик могут быть выполнены оценки надежности строительных конструкций различных классов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были изложены в докладах на:

- юбилейной десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности», Москва 2007;

- двенадцатой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности», Москва 2009;

- второй международной научно-практической конференции «Теория и практика расчета зданий, сооружений и элементов конструкций. Аналитические и численные методы», Москва 2009;

- седьмой всероссийской научно-практической и учебно-методической конференции, посвященной 5-летию образования Института Фундаментального Образования МГСУ «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ», Москва 2010.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям.

На защиту выносятся:

- методика моделирования акселерограмм случайного сейсмического воздействия с заданными расчетными характеристиками;

- методика определения параметров моделирования на основе анализа инструментальных акселерограмм;

- методика моделирования акселерограмм на основе теории фракталов;

- результаты вероятностного анализа шарнирно опертой пластины на основе численно-аналитического решения динамической задачи с учетом физической нелинейности;

- численное решение задачи динамики пластин с учетом физической нелинейности с использованием явных методов прямого интегрирования уравнений движения;

- сравнительный анализ надежности пластин при различных видах отказа;

- оценка надежности консольных и опертых по контуру плит больших пролетов различной формы в плане методом статистических испытаний.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 146 наименований. Общий объем диссертации составляет 130 страниц, в текст включены 54 рисунка и 4 таблицы.


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