Influence of the soil base on the stress-strain state of a large-span building with a cylinder-and-slab roof

Abstract

The authors consider finite element models of a large-span building with a cylinder-and-slab roof as a large spatial mechanical system with different boundary conditions. The first model represents the superstructure of the building with a fixed-end at the soil base level. In the second model, the superstructure is based on the substructure, which includes a pile foundation and a soil base with different physical and mechanical properties. The purpose of the study is a comparative numerical analysis of the stress-strain state of a large-span building with different boundary conditions. The numerical study revealed the influence of the structural features of the substructure of the building, as well as the physical and mechanical properties of the soil base on the stress-strain state of the long-span roof and the building as a whole. Numerical static analysis of spatial finite element models of a large-span building was carried out in the СAE class Femap NX Nastran software package. The results of the static analysis demonstrated a significant structural influence of the substructure of a large-span building on the characteristics of its stress-strain state. In the next article, it is proposed to conduct a modal analysis for these building models.

Modal analysis of a large-span building with different boundary conditions

“…В расчетном исследовании использованы исходные данные, аналогичные данным ранее опубликованных работ [35].…”

“…При выполнении модального анализа применены две пространственные конечно-элементные модели большепролетного здания с разными граничными условиями [35]: модель 1 «Здание -жесткая заделка» с абсолютно жестким основанием; модель 2 «Здание -свайный фундамент -грунтовое основание» с модулем деформации грунтового основания Е 1 = 50 МПа (модель 2, а) и с модулем деформации Е 2 = 11 МПа (модель 2, б). Вышеуказанные конечно-элементные модели имеют следующие характеристики: модель 1 включает 30 348 конечных элементов, состыкованных в 30 469 узлах; модель 2 -1 421 209 элементов и 1 989 721 узлов (наибольший порядок разрешающей системы уравнений составил 5 600 292).…”

“…В [35] рассмотрена конструкция большепролетного здания с цилиндро-плитным покрытием, проанализировано влияние граничных условий на его напряженно-деформированное состояние. Для расчета здания сформированы следующие модели: 1) упрощенная модель с абсолютно жестким основанием, которую условно назовем «Здание -жесткая заделка»; 2) модель «Здание -свайный фундамент -грунтовое основание» является наиболее полной идеализацией рассматриваемого строительного объекта, выполненной с учетом требований действующих нормативных документов 2 .…”

Frequency response of the construction of a large-span building with a cylindrical-and-slab roof†

“…В расчетном исследовании использованы исходные данные, аналогичные данным ранее опубликованных работ [30][31][32][33]. Цилиндро-плитное покрытие и каркас здания выполнены из тяжелого бетона класса В25.…”