ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВИБРАЦИЙ ЗАГЛУБЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ГРУНТОВЫМ ОСНОВАНИЕМ

Аннотация

Расчет заглубленных крупногабаритных сооружений на заданные сейсмические воздействия должен учитывать поле сил тяжести, контактное взаимодействие с грунтом. Представление безграничного полупространства грунта ограниченной конечно-элементной областью требует принятия мер по исключению влияния краевых эффектов на результаты решения. Предложены и проанализированы способы повышения эффективности численного решения и подавления краевых эффектов: алгоритм восстановления кинематического воздействия по заданной на поверхности экспериментальной сейсмограмме, применение наложенных сеток для разделения падающих и излученных от сооружения волн и квазиравномерных сеток с вязкостью для гашения волн на бесконечности. Алгоритм восстановления сейсмограммы основывается на сопоставлении дискретного аналога экспериментальной сейсмограммы с результатами одномерной задачи о пробеге тестового импульса в грунтовой среде и учитывает переотражение упругих волн в многослойном грунте с горизонтальными дневной поверхностью и границами раздела сред. Метод наложенных сеток позволяет приблизить источник сейсмического воздействия к фундаменту сооружения. Излученные сооружением вторичные волны-помехи беспрепятственно выходят в техническую подобласть с разрежающейся сеткой, где для гашения волны и шумов, связанных с численной дисперсией решения на неоднородностях сетки, расчеты ведутся с применением линейной вязкости. Предложенный подход с применением наложенных сеток позволяет на порядки сократить время численных расчетов, поскольку только в примыкающей к зданию подобласти задаются мелкие сетки и ведется учет нелинейных эффектов (контактного взаимодействия, упругопластического деформирования). Использование квазиравномерных сеток с введением линейной вязкости приводит к сокращению вычислительных затрат на два порядка в двумерных задачах и на три порядка в трехмерных задачах.