Введение к работе
Актуальность темы.
Развитие научно-технического прогресса во всем мире способствует, в частности, росту нагрузок на строительные конструкции от оборудования различного рода технологических процессов. В числе этих нагрузок значительную роль играют динамические нагрузки. Динамические нагрузки на строительные конструкции могут создавать движение транспорта, технологические процессы, землетрясения и др.
Современные компьютерные расчетные комплексы позволяют решать задачи практически любой сложности. Однако при расчетах сооружений на динамические нагрузки зачастую возникает вопрос адекватности расчетной модели реальному сооружению. Зачастую остаются идеализированными множество факторов, влияющих на динамические характеристики системы такие, например, как, жесткости узлов сопряжений конструкций, жесткости номинально ненесущих элементов, или многослойных несущих элементов, различные интегральные характеристики основания и т.п.
Динамические характеристики зданий и сооружений (частоты и формы собственных колебаний, декременты колебаний) являются интегральными характеристиками всего сооружения в целом.
В свете множества произошедших за последнее время в мире разрушительных землетрясений, а также масштабного строительства сооружений на территории Российской Федерации в регионах с высокой сейсмической активностью (например, в г. Сочи) актуальной является также задача оценки сейсмостойкости сооружений посредствам их натурных динамических исследований.
Таким образом, натурные динамические исследования различных сооружений совместно с построением компьютерных расчетных моделей и последующей верификацией этих моделей по результатам натурных экспериментов является одной из важнейших задач современной строительной науки.
Цели диссертационной работы:
Разработать методики натурных динамических исследований сооружений с различными методами возбуждения колебаний (резонансным, импульсным, фоновым) и применением современных виброизмерительных комплексов с последующей апробацией методик на гражданских и энергетических объектах.
Разработать методику моделирования сейсмического эффекта посредствам поверхностных волн создаваемых мощной вибромашиной, устанавливаемой на грунт.
Разработать экспериментально-расчетную методику оценки сейсмостойкости сооружений на основе натурных динамических исследований резонансным методом с использованием мощной вибромашины, установленной на грунте.
Исследовать задачу оценки адекватности расчетной компьютерной модели реально возведенному сооружению посредствам исследования его колебаний от импульсных воздействий.
Исследовать задачу уточнения и корректировки компьютерной расчетной модели с помощью натурных измерений колебаний строительных конструкций главного корпуса АЭС от фонового вибрационного воздействия.
Провести анализ эффективности различных методов исследования динамических характеристик (резонансного, импульсного и фонового).
Научная новизна работы состоит в следующем:
Проведена динамическая верификация специально оборудованного полигона на территории филиала МГСУ для исследования поверхностных волн, создаваемых мощной вибромашиной, устанавливаемой на грунте с целью моделирования создаваемого сейсмического эффекта.
Разработана экспериментально-расчетная методика натурных исследований сейсмостойкости зданий, возведенных в сейсмически активных районах с моделированием сейсмических эффектов специальной мощной вибромашиной установленной на грунте и последующими основанными на эксперименте расчетами.
Решена задача оценки адекватности расчетной компьютерной модели реально возведенному сооружению посредствам исследования его колебаний от импульсных воздействий.
Решена задача уточнения и корректировки компьютерной расчетной модели с помощью натурных измерений колебаний строительных конструкций главного корпуса АЭС от фонового вибрационного воздействия.
Проведен анализ эффективности различных методов динамических исследований зданий и сооружений (резонансного, импульсного и фонового).
Достоверность результатов обеспечена системой калибровки измерительного оборудования гарантированной фирмами изготовителями и институтом экспериментальной механики (НИИЭМ МГСУ), а также строгостью постановки задачи и использованием лицензионных программных комплексов при выполнении расчетов.
Практическая значимость.
Создана современная комплексная экспериментальная база для натурных динамических исследований зданий и сооружений различными методами искусственного возбуждения колебаний.
По результатам проведенных в работе исследований:
- подтверждена сейсмостойкость здания объемно-блочной конструкции в г. Краснодар;
- верифицирована расчетная компьютерная модель большепролетного купола общественного здания в г. Волжский, тем самым обоснован компьютерный расчет;
- откорректирована расчетная модель главного корпуса АЭС, выполненная по первоначальным проектным чертежам, что стало одним из важных факторов при принятии решения о продлении сроков эксплуатации этого объекта.
Апробация работы:
Результаты работы докладывались на Международной научно-практической конференции «Инженерные системы 2009» г. Москва, РУДН, 2009 г, на конференции «Предотвращение аварий зданий и сооружений», г. Москва, ИМЭМО РАН, 2009 г, а также на Международной научно-практической конференции «Теория и практика расчета зданий и элементов конструкций. Аналитические и численные методы» г. Москва, МГСУ 2008 г.
Публикации.
Опубликовано 11 научных статей по теме диссертации; из них 6 в изданиях рекомендуемых ВАК России: 3 – в журнале «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений», 3 – в журнале «Вестник МГСУ». 5 статей опубликовано в сборниках трудов различных конференций.
На защиту выносятся:
Результаты исследования распространения упругих колебаний в грунте, создаваемых вибромашиной.
Методика расчетно-экспериментального исследования сейсмостойкости здания повышенной этажности при воздействии на него сейсмического вида нагрузки создаваемой вибромашиной установленной на грунте основания.
Результаты натурного динамического исследования купольной части здания из стальных конструкций для сравнения с результатами расчета на математической модели этого купола.
Результаты натурных динамических исследований строительных конструкций главного корпуса АЭС и использования их для построения и корректировки его математической модели. Результаты исследования влияния номинально ненесущих элементов на модель главного корпуса АЭС.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 6-ти глав и библиографического списка. Объем работы 196 стр., включая 127 графиков и рисунков, 19 таблиц, библиографический список из 134 наименований.
