Warning: ob_start() [ref.outcontrol]: output handler 'ob_gzhandler' conflicts with 'zlib output compression' in /home/www/z247778/htdocs/mainfile.php on line 83
Расчет сейсмического воздействия на судейскую вышку в динамической постановке. ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК

Передовые технологии
в современном проектировании

   
 

Адрес: 195221, Санкт-Петербург,
ул. Антоновская д.4,
литера А, пом.3H

Телефон: +7 (812) 935 05 88

E-mail:

Конечно-элементный расчет сейсмического воздействия на здание судейской вышки в динамической постановке с прогрессирующим разрушением и контактным взаимодействием

Сейсмическое воздействие является высокоинтенсивной нагрузкой, вызывающей в несущих элементах зданий и сооружений напряжения близкие к предельным. Проявляется нелинейный характер работы конструкции, в элементах возникают пластические деформации, наблюдаются большие перемещения. Это требует учета физической, геометрической и конструктивной нелинейностей. Возникает необходимость решения задачи во временной области с применением прямого численного интегрирования уравнения движения.

Особенностью теории сейсмостойкости является то, что до настоящего времени остается открытым вопрос о необходимости учета скорости распространения сейсмических волн по конструкции здания или сооружения.

В данной исследовательской работе в рамках защиты Магистерской диссертации в Политехническом университете (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ») под руководством начальника конструкторского отдела ООО "ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК" анализируется вопрос о необходимости учета скорости распространения сейсмических волн при расчете сооружений, в особенности высотных и с повышенным коэффициентом ответственности.

Для проведения исследований использовался высокоэффективный метод центральных разностей, реализующий явную схему интегрирования уравнений движения. Расчеты произведены с помощью конечно-элементного комплекса ANSYS/LS-DYNA.

Объектом исследования было выбрано здание судейской вышки, входящее в комплекс Олимпийских объектов Сочи. Как известно г. Сочи находится в зоне сейсмической активности, поэтому исследование сейсмичности данного объекта представляет не только исследовательскую, но и практическую ценность.

Конструкторская документация здания судейской вышки

Конечно-элементная модель здания судейской вышки

Источниками исходных данных служила проектная, строительная и нормативная документация. На её основе была построена конечно-элементная модель здания. Высота здания от фундамента до перекрытия верхнего этажа H = 24м, длина в наибольшем направлении L = 29 м. Расчетная схема включает 10386 узлов и 8465 элементов, свободные узлы имеют 6 динамических степеней свободы. Расчет производился с учетом совместной работы конструкции надземной части и фундаментной плиты. Металлические профили, описывались с помощью Beam – элементов, бетонные перекрытия – Shell, фундамент – Solid. Всего было использовано 9 различных профилей для Beam элементов. 

Наиболее полную информацию о величине и характере колебаний грунта на исследуемых участках при будущих (потенциально возможных) максимальных землетрясениях могут дать записи сильных землетрясений из опасных для площадки сейсмогенных зон, зарегистрированные непосредственно на ней. Но, поскольку крупные землетрясения происходят редко, получить их записи за время, отведенное для геолого-геофизических исследований строительных площадок, как правило, не удается.
В качестве сейсмического воздействия была использована 3-х компонентная синтезированная акселерограмма, предназначенная для данной площадки строительства, продолжительностью 30 с и интенсивностью 8.5 баллов.
Далее представлены результаты расчета и постепенное развитие пластических деформаций с последующим обрушением конструкции. На 8с в 50% раскосов образовались пластические деформации. На 10с разрушились первые элементы. После 13с землетрясения начал проседать первый этаж конструкции, что привело к его разрушению на 14с. На 18с разрушились некоторые раскосы и стойки на втором этаже, на 22с он сложился как и первый. Вследствие завершающих толчков на 26с верхняя часть конструкции начала сползать вниз и к 30с оторвалась окончательно.
8 с
10 с
13 с
14 с
18 с
22 с
27 с
30 с

Из результатов видно, что конструкция достаточно долго (8с) сопротивляется сейсмическому воздействию и даже после разрушения нескольких элементов конструкция сохраняет целостность, а, следовательно,  обеспечивает сохранность людей и оборудования. Так же стоит отметить, что данное поведение конструкции сложно назвать прогрессирующимо обрушением, потому что здание рушится постепенно, и каждый этап обрушения разделен как минимум  5с. Не стоит забывать, что землетрясения это во многом вероятностный процесс и землетрясение такой интенсивности крайне большая редкость на территории нашей страны.

В заключение стоит сказать, что подобный анализ прогрессирующего обрушения в прямой динамической постановке может быть проведен в достаточно короткие сроки для любого здания.

 

 

Количество прочтений: 2727

[ Вернуться назад ]