Введение к работе
Актуальності, темы, В настоящее время проектируется и строится множество большепролетных сооружений в сейсмических районах, например, большепролетные спортивные сооружения для проведения Зимней Олимпиады 2014 в г. Сочи. В большепролетных сооружениях пребывает большое количество людей. К таким сооружениям предъявляются особые требования по надежности и безопасности, разрушение их в результате аварии или природной катастрофы, например землетрясения, приводит к большим человеческим жертвам, значительным ущербам материального и нематериального характера. Поэтому при строительстве в сейсмических районах на стадии проектирования необходимо иметь методики, позволяющие адекватно оценивать надежность большепролетных сооружений.
Известно, что сейсмическое воздействие является ярко выраженным случайным процессом. Невозможно точно предсказать, когда произойдет землетрясение, в каком месте, какая будет его интенсивность и частотный состав. Поэтому при расчете строительных конструкций необходимо использовать методы теории вероятностей и теории надежности.
Целью диссертационной работы является исследование надежности большепролетных конструкций при действии случайных сейсмических воздействий, заданных в виде нестационарного случайного процесса с учетом взаимодействия сооружения с грунтом основания в нелинейной динамической постановке.
Методы исследования.
В процессе исследования использовались: метод конечных элементов, метод Ньютона-Рафсона, метод прямого интегрирования уравнений движения по явной схеме (метод центральных разностей), метод статистических испытаний, метод канонических разложений случайных функций, методы статистической обработки данных.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика расчета большепролетной конструкции на нелинейно деформируемом основании с помощью явных методов прямого интегрирования уравнений движения;
выполнена оценка надежности системы сооружение-основание при действии эксплуатационных нагрузок;
- разработана методика моделирования случайного сейсмического
воздействия в виде нестационарного случайного процесса с помощью метода
канонических разложений;
произведена оценка надежности многоэлементной системы (большепролетного сооружения) при случайном сейсмическом воздействии с учетом взаимодействия с грунтом основания при использовании нелинейных динамических методов;
произведен сравнительный анализ показателей надежности многоэлементной системы при различных видах отказа.
Достоверность работы определяется использованием при постановке задач гипотез, принятых в механике деформируемого твердого тела и теории надежности, современных апробированных численных методов расчета строительных конструкций.
Практическая ценность. Разработанные в данной работе методики расчета большепролетных сооружений с использованием прямых динамических методов с учетом взаимодействия с грунтами основания в нелинейной постановке могут быть использованы в инженерной практике при проектировании конструкций в сейсмических районах. С помощью разработанных методик могут быть получены оценки надежности строительных конструкций и сооружений при действии эксплуатационных и сейсмических нагрузок.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
- международной научно-технической конференции «Промышленное и
гражданское строительство в современных условиях», Москва 2011;
- II региональном научно-практическом семинаре «Инновационные
технологии в строительстве и подготовке инженерных кадров», Смоленск,
2011;
- конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной
науке и образовании», Москва 2011;
- IX Всероссийской научно-практической и учебно-методической
конференции «Фундаментальные науки в современном строительстве»,
Москва, 2012.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям.
На защиту выносятся:
- методика расчета большепролетной конструкции на нелинейно
деформируемом основании с применением явных методов прямого
интегрирования уравнений движения;
результаты оценки надежности системы сооружение-основание при действии эксплуатационных нагрузок;
методика моделирования случайного сейсмического воздействия в виде нестационарного случайного процесса с помощью метода канонических разложений;
результаты оценки надежности многоэлементной системы (большепролетного сооружения) при случайном сейсмическом воздействии с учетом взаимодействия с грунтом основания при использовании нелинейных динамических методов;
- результаты сравнительного анализа показателей надежности
многоэлементной системы при различных видах отказа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 128 наименовании. Общий объем диссертации составляет 131 страницу, в текст включены 85 рисунков и 4 таблицы.
