Прогнозная оценка сейсмостойкости зданий региональной камчатской каркасно-панельной серии КПС

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлена практическая реализация процедуры расчетной оценки сейсмостойкости существующих железобетонных каркасов зданий нелинейным статическим методом (НСМ). В качестве примера рассмотрены результаты расчета ближайшего аналога каркаса зданий серии КПС, возводимых на Камчатке с 1972 по 1975 г. Объектом исследования является каркас из четырех этажей, испытанный в 1968 г. путем проведения полномасштабного натурного вибрационного эксперимента. Расчетное воздействие представлено инструментальной записью ускорения компоненты ew Шипунского землетрясения 17.08.2024 г., приведенной к величине пикового значения 0,35g. Результаты расчетов по НСМ сопоставлялись с результатами, полученными нелинейным динамическим методом (НДМ). Для расчетной оценки по НСМ применена процедура метода спектра несущей способности, по НДМ – метод средних ускорений Ньюмарка. Параметры демпфирования назначались с применением результатов указанного натурного вибрационного эксперимента. Получены графики наложения гистерезисов на кривую равновесных состояний каркаса. Сопоставление результатов расчетов по НСМ и НДМ производилось в терминах остаточных перемещений. При формировании в каркасе повреждений, характерных для полной потери эксплуатационных свойств, расхождение результатов составляет 0,5%; на стадии «перед обрушением» – 16%. Сформулированы следующие основные выводы. Каркасы зданий серии КПС смогут сопротивляться подобному землетрясению, если их остов будет обладать пластичностью не менее 3. Остаточная сейсмостойкость исследуемого каркаса определена 8,14 в дробных значениях балла по шкалам MSK–64. Остаточную сейсмостойкость зданий, подобных серии КПС, при действии подобных землетрясений следует оценивать с применением НСМ и НДМ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Соснин

Научно-исследовательская лаборатория оценки безопасности результатов проектирования и сейсмостойкости строительных конструкций СейсмЭстимЛаб

Автор, ответственный за переписку.
Email: seism.estim.lab@mail.ru

инженер

Россия, 214000, г. Смоленск, ул. Ленина, 13А

Список литературы

  1. Айзенберг Я.М. От Сахалина до Турции. Некоторые уроки последних сейсмических катастроф // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2000. № 5. С. 10–11.
  2. Курзанов А.М. Что можно ожидать от следующего землетрясения в России // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 2. С. 53–55. EDN: OPJTNT
  3. Уздин А.М. Что скрывается за линейно-спектральной теорией сейсмостойкости // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2009. № 2. С. 18–22. EDN: QCBKJV
  4. Аптикаев Ф.Ф. Новые строительные нормы: шаг вперед, два шага назад // Геология и геофизика Юга России. 2020. Т. 10. № 2. С. 71–81. EDN: RHWTOE. https://doi.org/10.46698/VNC.2020.50.57.005
  5. Конвисар А.М., Тимошкина Е.П., Титков Н.Н., Михайлов В.О., Волкова М.С., Смирнов В.Б., Чебров Д.В. Модель поверхности сейсмического разрыва Шипунского землетрясения 17.08.2024 на Камчатке // Вестник КРАУНЦ. Серия «Науки о Земле». 2025. № 1. Вып. 65. С.18–27. EDN: KVLTMH. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2025-1-65-18-27
  6. Викулин А.В., Дроздюк В.Н., Семенец Н.В., Широков В.А. К землетрясению без риска. П.-Камчатский: Изд. Центр типографии СЭТО-СТ, 1997. 120 с.
  7. Соснин А.В. Сопоставление допускаемых повреждений железобетонных каркасных зданий с целью расчетов на сейсмические воздействия // Жилищное строительство. 2021. № 1–2. С. 50–80. EDN: JDASSP. https://doi.org/10.31659/0044-4472-2021-1-2-50-80
  8. Джинчвелашвили Г.А., Соснин А.В., Колесников А.В. Построение адекватной расчетной динамической модели сооружения путем проведения идентификационного эксперимента // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2013. Vol. 9. Iss. 1, pp. 59–63. EDN: PZEXRP
  9. Соснин А.В. Об уточнении коэффициента допускаемых повреждений K1 и его согласованности с концепцией редукции сейсмических сил в постановке спектрального метода (в порядке обсуждения) // Вестник гражданских инженеров. 2017. № 1 (60). С. 92–114. EDN: YGRWUZ
  10. Clough R.W., Penzien J. Dynamics of structures. Third edition. Berkeley (USA): Computers & Structures, Inc. 2003. 752 p.
  11. Duan L., Cooper T.R. Displacement ductility capacity of reinforced concrete columns. Concrete International. 1995. Vol. 17. No. 11, pp. 61–65.
  12. Соснин А.В. Обоснование формулы для количественной оценки дефицита сейсмостойкости зданий нелинейным статическим методом в SAP2000 // Вестник ЮУрГУ. Сер. Строительство и архитектура. 2023. Т. 23. № 2. С. 15–24. EDN: XHMTHR. https://doi.org/10.14529/build230202
  13. Соснин А.В., Белостоцкий А.М. Сопоставительные расчеты железобетонного каркаса здания из 4 этажей нелинейным статическим и динамическим методами с применением записей Шипунского землетрясения 17.08.2024 г. В кн.: Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии: Коллективная монография / Под ред. В.Б. Заалишвили, В.И. Голик. Владикавказ: ГФИ ВНЦ РАН, 2024. С. 408–416. EDN: MFFMOP
  14. Jiang Q., Wang H., Feng Y., Chong X., Huang J., Liu Y. Enhancing the seismic performance of precast RC frames with cladding panels through setting u-shaped dampers and rocking walls. Shock and Vibration. Vol. 2020, 4182094. https://doi.org/10.1155/2020/4182094
  15. Kato B., Akiyama H., Suzuki H., Fukazawa Y. Dynamic collapse test of steel structural models. Proceedings of the 5-th World Conference on earthquake engineering. 1973. Vol. II. Section 4C «Dynamic Tests of Structures», pp. 1457–1460.
  16. Liu J.L., Zhu S., Xu Y.L., Zhang Y. Displacement-based design approach for highway bridges with SMA Isolators. Smart structures and systems. 2011. Vol. 8. No. 2, pp. 173–190. https://doi.org/10.12989/sss.2011.8.2.173

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры реакции записей ускорения колебаний компонент Шипунского землетрясения (а); обработанная запись ускорения колебаний компоненты ew (вверху) и соответствующая ей запись смещения, вычисленная двойным интегрированием (внизу) (b)

Скачать (491KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графические результаты расчетов каркаса по НСМ, полученные в SAP2000 в формате ADRS, при SF=1 для категории уязвимости «В» (a): 1 – спектр несущей способности исследуемого железобетонного каркаса; 2 – расчетный спектр действия выбранной компоненты; 3 – траектория поиска контрольной точки (target point); 4 – место пересечения спектра несущей способности изучаемой системы с траекторией поиска контрольной точки и расчетный спектр действия компоненты ew (b). Примечание. На спектре действия кружком обозначена область, которая в рамках настоящей работы отнесена к характерной особенности рассматриваемого землетрясения

Скачать (431KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые равновесных состояний железобетонного каркаса со сборными стеновыми панелями, приведенные в исследовании [14] (a), и графические результаты расчетов рассматриваемого каркаса из четырех этажей по НСМ в SAP2000 при SF=0,8 для категории уязвимости сооружения «В» (b): 1–4 – то же, что на рис. 2; 5 – область ожидаемого упрочнения каркаса в случае влияния стеновых панелей на его работу при восприятии сейсмических сил; 6 – область упрочнения железобетонного каркаса из восьми этажей вследствие включения в работу стеновых панелей; 7 – диаграмма деформирования указанного железобетонного каркаса с наружными стеновыми панелями (по оси абсцисс показаны перемещения, м; по оси ординат сдвигающая сила в уровне основания, ×10Е3 кН)

Скачать (329KB)
Метаданные
5. Рис. 4 . Графики перемещений контрольного узла расчетной модели при SF=0,8 (верхние графики) и SF=1 (нижний график). Примечание. Записи перемещений контрольного узла модели от действия записи ускорения колебаний показаны сплошными; от записи смещения – пунктиром. Горизонтальными пунктирными линиями показаны максимальные перемещения контрольного узла модели, полученные в расчетах по НСМ; цифрами указаны значения перемещений в метрах. На графиках перемещений точками отмечены максимальные значения и соответствующее им время отсчета

Скачать (341KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Амплитудный спектр Фурье входного (утолщенный график) и выходного сигналов при SF=1

Скачать (98KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Амплитудный спектр Фурье входного (утолщенный график) и выходного сигналов при SF=0,8

Скачать (185KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Графическое сравнение результатов расчетов исследуемого каркаса категории уязвимости сооружения «В», полученных в SAP2000 по НСМ и НДМ с применением компоненты ew при SF=0,8 (a) и SF=1 (b): 1 – кривая равновесных состояний исследуемого железобетонного каркаса из четырех этажей в формате «горизонтальная сдвигающая сила в уровне основания – горизонтальное перемещение верха системы» (положительная ветвь); 2 – то же, что 1 (реверсивная ветвь); 3 – скелетная наклонная линия, соответствующая зоне стабилизации гистерезиса в области упругих деформаций каркаса; 4 – скелетная наклонная линия, соответствующая положению зоны стабилизации колебаний каркаса после образования повреждений при рассматриваемом землетрясении; 5 – положение контрольной точки, соответствующее допускаемому уровню повреждений каркаса (с указанием значений горизонтального перемещения в уровне верха системы и горизонтальной реакции в уровне основания); 6 – часть гистерезисной кривой, полученной при расчетах по НДМ, соответствующая области деформаций системы от начала образования повреждений в каркасе до полной потери эксплуатационных свойств; 7 – то же, что 6, соответствующая стабилизации колебаний системы относительно положения остаточных перемещений системы; 8 – вертикальная линия, проходящая через абсциссу, соответствующую значению остаточных перемещений системы в конце землетрясения; 9 – участок кривой равновесных состояний каркаса, который не оказалось возможным задействовать в расчетах по НСМ из-за особенностей спектра ADRS рассматриваемой компоненты землетрясения

Скачать (252KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Графическое представление гистерезисов, полученных в исследованиях [15] (а) и [16] (b)

Скачать (347KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025