Детерминированный анализ металлических каркасов
Введение
Основные этапы развития моделей нелинейных систем
Методы решения уравнений движения
Моделирование нелинейной работы элементов конструкций
Методы определения напряжений и деформаций упругопластического тела
Основные направления исследований нелинейных систем
Вывод уравнений движения для нелинейной системы
Формирование матрицы масс
Формирование матрицы коэффициентов затухания
Задание динамической нагрузки
Формирование расчетных динамических моделей
Сокращение несущественных степеней свободы
Сокращение поступательных степеней свободы
Моделирование грунтового основания
Расчетные модели сейсмоизолированных систем
Расчетная модель составного металлического стержня
Основные положения теории пластичности
Функция упрочнения
Определение жесткостных характеристик
Определение модуля упругости замещающей системы
Критерии разрушения
Общая схема решения
Наборы элементов
Используемые алгоритмы
Жесткость элемента в упругой линейной постановке
Построение матриц жесткости стержня в упругой стадии работы
Учет геометрической нелинейности
Алгоритм расчета стержневой системы на статические нагрузки
Алгоритм детерминированного динамического анализа
Определение оптимального количества конечных элементов
Верификация программы в упругой стадии
Верификация блока определения усилий и перемещений
Верификация блока динамики
Исследования трубчатых образцов
Балка-стенка в условиях чистого изгиба
Экспериментальные исследования фрагментов стальной рамы
Сравнение с методикой А. В. Геммерлинга
Двухмассовая система виброизолированного объекта
Соударение двух зданий
Расчет двухярусной стальной рамы на сейсмические нагрузки
Исследование стальной рамы на воздействие одиночного импульса
Девятиэтажное панельное здание
Исследование стальной рамы на одиночный импульс
Реакция каркаса под вибростол в переходном режиме
Исследование влияния продольного изгиба стоек
Двухмассовая система
Десятиэтажное рамно-связевое здание
Исследование системы железобетонный каркас
Здание с гибким нижним этажом
Жесткое здание с гибкими этажами
Пространственный стальной каркас3
Численное исследование элементов сейсмоизоляции
Сейсмоизоляция с сухим трением
Сейсмоизоляция с демпферами вязкого трения
Заключение

Детерминированный анализ металлических каркасов

Расчет двухъярусной стальной рамы на сейсмические нагрузки

Схема, представленная рис. 4.9, рассчитана по действующим нормам на сейсмическое воздействие интенсивностью 9 баллов. При определении сейсмической нагрузки произведение коэффициентов 1 2 0,15 K K AKj = , категория грунтов по сейсмическим свойствам вторая. Величины масс по ярусам рамы 120 и 150 т. Периоды колебаний 0,914 и 0,304 с.

Сечения стоек и ригелей подобраны из расчета каркаса по действующим нормам на статические и сейсмические нагрузки.

Максимальные усилия в элементах и напряжения в их сечениях, определенные в соответствии с нормами [120], приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

В табл. 5.5 приведены сейсмические силы (кН) по формам колебаний.

Таблица 5.5

Расчеты детерминированным методом выполнены на акселерограмму Эль Центро 1940 г., приведенную к интенсивности 9 баллов по ускорениям. Матрица коэффициентов затухания принята пропорциональной матрицам масс и жесткостей. Коэффициент неупругого сопротивления для расчета детерминированным методом — 0,01. В табл. 5.6 представлены суммарные значения поперечных сил и максимальные перемещения по ярусам для трех видов расчетов.

Таблица 5.6

Сейсмическая нагрузка, вычисленная по нормам, примерно в 3,5 раза меньше, чем при расчете аналогичной упругой системы методом прямого интегрирования уравнений движения. Аналогичные результаты получены в [11]. Этот вывод вполне очевиден, так как для большинства зданий (II категория по надежности) в нормах принят понижающий коэффициент 0,25 (коэффициент редукции 4 [121]). Такое положение вполне оправдано, что подтверждается максимальными напряжениями в сечениях элементов из расчета системы в неупругой стадии. Эти напряжения достигают примерно 350 МПа при расчетном сопротивлении стали класса С345 R = 320 МПа.

Уменьшение перемещений неупругой системы по сравнению с упругой связано с развитием неупругих деформаций, что приводит к увеличению поглощения энергии вследствие гистерезисного демпфирования. В ряде опытов [70, 71, 72] установлено, что коэффициент неупругого сопротивления материала при его работе за пределом текучести в среднем составляет 0,11¸0,15. На рис. 5.23—5.26 представлены перемещения и сейсмические реакции системы с повышенным коэффициентом неупругого сопротивления (g = 0,15). Перемещения и сейсмические реакции неупругой системы по предлагаемому методу и упругой системы с повышенным неупругим сопротивлением примерно совпадают. Если коэффициент неупругого сопротивления повысить до 0,25, то максимальные перемещения и усилия упругой системы будут соответствовать [120].

Перемещения первого яруса рамы

Рис. 5.23. Перемещения первого яруса рамы: 1 — упругая система

Перемещения второго яруса рамы

Рис. 5.24. Перемещения второго яруса рамы: 1 — упругая система

Сейсмические реакции в уровне первого яруса рамы

Рис. 5.25. Сейсмические реакции в уровне первого яруса рамы: 1 — упругая система

Сейсмические реакции в уровне второго яруса рамы

Рис. 5.26. Сейсмические реакции в уровне второго яруса рамы: 1 — упругая система



 
Яндекс.Метрика