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

Пространственный стальной каркас

В расчетах пространственных каркасов на горизонтальную сейсмику, как правило, учитываются только поступательные степени свободы. При этом динамическая модель представляется в виде невесомого консольного стержня с массами, сосредоточенными в уровнях перекрытий. Пренебрежение степенями свободы, связанными с углами поворота и продольными деформациями стержней, вполне оправдано, так как с этими степенями связано небольшое количество кинетической энергии и они не оказывают существенного влияния на сейсмическую реакцию. В действующих нормах для зданий и сооружений простой геометрической формы введено допущение о возможности их расчета на сейсмическое воздействие раздельно в направлении продольной и поперечной осей. Для выяснения правомерности этого допущения проведен детерминированный анализ простейшего стального каркаса на сейсмическое воздействие, направленное по осям и по диагонали. Расчетная схема каркаса представлена на рис. 6.40.

Все пролеты по 6 м, высоты этажей 4,8 м. Массы смещены от вертикальной оси каркаса на 1 м по обеим горизонтальным осям для возможности проявления крутильных форм колебаний. Величина масс 489 т. Колонны коробчатого сечения 300´300´20´20 мм. Ригели несущих рам по оси Х — двутав-ры 70Б2. На эти ригели приложена вертикальная нагрузка q = 400 кН/м. Ригели перпендикулярного направления — двутавры 35Б1. Материал элементов сталь класса С345.

В качестве воздействия принята часть акселерограммы землетрясения в г. Спитак (Армения) [11] на интервале 6÷16 с.

Проведены расчеты на следующие направления сейсмической нагрузки : 1) вдоль оси Х; 2) вдоль оси Y; 3) вдоль диагонали.

Расчетная схема каркаса

Рис. 6.40. Расчетная схема каркаса

Во всех расчетах учитывались степени свободы масс по горизонтальным осям. Периоды колебаний упругой консервативной системы составили 2,470; 1,363; 0,559 и 0,460 с.

В табл. 6.6 представлены энергии неупругих деформаций в наиболее нагруженных точках для различных направлений действия сейсмической нагрузки. Энергия за все время воздействия вычислена для всего элемента.

Таблица 6.6

На рис. 6.41 приведены работы сил отпора на сейсмических перемещениях в процессе воздействия (энергия деформаций).

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что принятое в нормах допущение о раздельном расчете сооружений простой геометрической формы вполне оправдано. При действии сейсмической нагрузки по диагонали может увеличиваться значение удельной энергии неупругих деформаций для некоторых точек колонн в максимальном пластическом полу-цикле. Это свидетельствует о том, что в некоторых точках сечения колонн развитие пластических деформаций происходит с разной интенсивностью в зависимости от направления воздействия. В то же время величина пластических деформаций всего элемента за все время воздействия изменяется незначительно, а величина работы сил отпора при диагональном направлении располагается между значениями при расчете в направлениях главных осей.

Аналогичный вывод можно сделать при анализе перемещений масс в направлении сейсмического воздействия (см. рис. 6.42).

Расчет по плоской либо псевдопространственной схеме приводит к уменьшению сейсмического воздействия примерно на 10 % по сравнению с пространственным расчетом.

абота сил отпора на сейсмических перемещениях

Рис. 6.41 Работа сил отпора на сейсмических перемещениях: 1 — сейсмическое воздействие по направлению оси X; 2 — сейсмическое воздействие по направлению диагонали; 3 — сейсмическое воздействие по направлению оси Y

Перемещение массы в точке

Рис. 6.42. Перемещение массы в точке 14: 1 — сейсмическое воздействие по направлению оси Y; 2 — сейсмическое воздействие по направлению оси X; 3 — сейсмическое воздействие по направлению диагонали



 
Яндекс.Метрика