Введение к работе
Актуальность работы.
В настоящее время при проектировании и строительстве сооружений вопросам технической защиты сооружений от динамических воздействий уделяется большое внимание.
Наиболее распространённым и широко известным видом динамического воздействия являются сейсмические воздействия, оказывающие негативное воздействие на сооружения. На территории Ирана, относящейся к району повышенной сейсмичности, в среднем за год регестрируется более 4000 землетрясений различной интенсивности.
Кроме того, сегодня, среда жизни человека подвергается воздействию различных динамических воздействий вызванных колебаниями фундаментов оборудования, скоростными поездами, уплотнением грунта трамбовками, забивкай свай и шпунта, взрывной деятельностью и т. п.
Для безопасности жизнедеятельности человека и безопасности зданий используется ряд методов для защиты зданий от динамических воздействий. Одним из таких методов является создание барьеров между источником вибрации и требующим ограждения объектом.
Волновые барьеры могут представлять собой ничем не заполненные траншеи, либо траншеи; заполненные бетоном или бентонитом, шпунтовые стенки, ряды сплошных или пустотелых свай или экраны в виде воздушной подушки. Эффективность этих барьеров для волн зависит от правильного выбора типа барьера для каждого конкретного случая, геометрических размеров барьера-траншеи, расстояния от барьера до источника возмущения и. т. д.
Одной из главных задач контролирующих безопасность сооружений при динамических воздействиях является определение волновых напряжений и перемещений в сооружении, взаимодействующим с окружающей средой. Управление волновым напряженным состоянием и перемещениями в настоящее время, возможно, осуществить с помощью методов численного моделирования поведения рассматриваемого сооружения.
На основании изложенного можно утверждать, что постановка задачи, разработка методики, реализация численного моделирования и решение задач о применении технических средств защиты окружающей среды от динамическых воздействий в сооружениях, является актуальной прикладной научной задачей.
При этом, весьма актуальным и своевременным является проведение расчетных исследований безопасности сооружений, взаимодействующих с грунтовым основанием, при динамических воздействиях на основе современных достижений механики грунтов и усовершенствованных методов расчета с
использованием метода конечных разностей (МКР) для обеспечения большей надежности и, в то же время, экономичности проектных решений.
Цель диссертационной работы.
Главной целью данной работы было повысить существующий уровень знаний в области использования траншей как волновых барьеров для безопасности сооружений и окружающей среды при динамических воздействиях.
Основные задачи исследований.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи: Разработать методику расчетной оценки защитных свойств волновых
барьеров-траншей.
Провести расчетные исследования защитных свойств траншей при
варьировании различных геометрических параметров траншей и материала их
заполнителя.
Провести расчетные исследования напряженно-деформированного
состояния системы «грунтовое основание-траншея-сооружение» при
динамических воздействиях с учетом упругих и пластических свойств грунтов
основания.
Научная новизна работы.
Численно исследовано поведение заполненных и незаполненных траншей в качестве активной и пассивной изоляции при вертикальном ударном(импульсном) воздействии на поверхности земли.
Выполнена ценка защитных свойств волновых барьеров-траншей с учетом в расчетной схеме конкретного сооружения.
Численно исследовано влияние учета пластических свойств грунтов основания на защитные свойств волновых барьеров-траншей.
Разработана методика построения численной модели как быстрого и простого инструмента для прогнозирования защитных свойств волновых барьеров-траншей для их различных размеров и формы при различных грунтовых условиях.
Практическая ценность работы.
Разработны методы количественной оценки колебания системы «грунтовое основание-барьер-сооружение» путем построения новых расчетных моделей весомого грунтового основания и защищаемого сооружения с использованием волновых барьеров-траншей для уменьшения энергии от поверхности волны.
Выполненные параметрические исследования показали, что эффективность работы волновых бальеров-траншей зависит от множества факторов и для каждого конкретного случая должна быть обоснована расчетом.
Расчетные исследования показали, что для корректной оценки эффективности волновых барьеров-траншей в расчетной схеме необходимо учитывать защищаемое сооружение и развитие упругопластических деформаций в грунтовом основании, как при статическом, так и при динамическом воздействии.
Реализация работы.
Результаты исследований могут быть использованы в практике научно-исследовательских работ в институте Строительных систем и технологий в Иране, на кафедре МГрОиФ МГСУ, а также автором диссертационной работы, в своей научной и практической деятельности в Иране.
Апробация работы.
Отдельные результаты работы доложены на 15-ой Всемирной конференции по сейсмостойкому строительству (15WCEE) - Лиссабон, Португалия, 24-28.09.2012г. Основное содержание диссертационной работы изложено в 3-х научных работах.
На защиту выносятся.
Результаты численных исследований системы «грунтовое основание-барьер-сооружение» при динамических воздействиях с учётом влияния различных факторов (геометрия траншеи, эффект присутствия сооружения, деформационных свойств грунтов основания, пространственной работы сооружения, частоты воздействия) на эффективность волновых барьеров.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и содержит 138 страниц, в том числе 67 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 82 наименований.
