Обеспечение сейсмостойкости железобетонных зданий

В большинстве современных исследований, как правило, не учитывается случайный характер сейсмического воздействия, которое является ярко выраженным нестационарным случайным процессом. Адекватная оценка сейсмостойкости зданий и сооружений возможна только на основе методик, позволяющих учесть большую изменчивость параметров сейсмического воздействия. В статье представлена вероятностная методика расчета многоэтажных железобетонных зданий, проектируемых в сейсмически районах с учетом физической, геометрической и конструктивной нелинейности, а также взаимодействия сооружения с нелинейно-деформируемым основанием. Разработанная методика позволяет обеспечить требуемый уровень сейсмостойкости для проектируемых зданий на основе критерия необрушения. В качестве примера рассматривается расчет многоэтажного железобетонного здания. Внешнее сейсмическое воздействие рассматривается в виде нестационарного случайного процесса, который получен посредством умножения стационарного случайного процесса на детерминированную огибающую функцию. Для моделирования нелинейной работы железобетонных конструкций используется модель бетона с функцией накопления повреждений при циклических нагрузках, а также учитывающая деградацию прочности и жесткости материала при интенсивном землетрясении. Расчет проводился с использованием явных методов интегрирования уравнений движения на вычислительном кластере с применением технологии параллельных вычислений. Представленная методика позволяет исследовать характер разрушения железобетонных конструкций при интенсивных землетрясениях и выявлять зоны с дефицитом несущей способности. Предлагаемый вероятностный подход к моделированию сейсмического воздействия как реализации нестационарного случайного процесса с заданными параметрами совместно с учетом нелинейного деформирования железобетонных конструкций здания и основания позволяет управлять уровнем надежности и проектировать здания с заданной обеспеченностью сейсмостойкости.

1. Wolf J.P. Dynamic Soil–Structure Interaction. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1985. 481 p.

2. Basu U. Explicit finite element perfectly matched layer for transient three-dimensional elastic waves // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2009. No. 77(2). P. 151–176.

3. Tamrazyan A. G. Reduce the Impact of Dynamic Strength of Concrete Under Fire Conditions on Bearing Capacity of Reinforced Concrete Columns // Applied Mechanics and Materials Collection of papers from 2nd ICSMIM, November 16-17, 2013, Guangzhou, China ed. Yun-Hae Kim and Prasad Yarlagadda Vol 1 pp 475–476.

4. Cun H., Haixiao L. Implicit and explicit integration schemes in the anisotropic bounding surface plasticity model for cyclic behaviours of saturated clay // Computers and Geotechnics. 2014. Vol. 55. P. 27-41.

5. Krysl P., Bittnar Z. Parallel explicit finite element solid dynamics with domain decomposition and message passing: dual partitioning scalability, Computers & Structures, Volume 79, Issue 3, January 2001, Pages 345-360.

6. París J., Colominas I., Navarrina F., Casteleiro M. Parallel computing in topology optimization of structures with stress constraints // Computers & Structures. 2013. Volume 125. September 2013. Pp. 62-73.

7. Jin H., Jespersen D., Mehrotra P., Biswas R., Huang L., Chapman B. High performance computing using MPI and OpenMP on multi-core parallel systems // Parallel Computing. 2011. Volume 37. Issue 9. September 2011. Pp. 562-575.

8. Basu U., Chopra A.K. Perfectly matched layers for transient elastodynamics of unbounded domains // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2004. No. 59(8). P. 1039–1074.

9. Murray Y.D. User’s Manual for LS-DYNA Concrete Material Model 159. McLean. Report No. FHWA-HRT-05-062. Federal Highway Administration, 2007. 77 p.

10. Mkrtychev O.V., Reshetov A.A. Modeling Worst-case Earthquake Accelerograms for Buildings and Structures // Advances in Engineering Research. 2016. Volume 72. Pp. 89-94.

11. Мкртычев О.В., Решетов А.А. Синтезирование наиболее неблагоприятных акселерограмм для линейной системы с конечным числом степеней свободы // International Journal of Computer and Communication System Engineering. 2015. Volume 11, Issue 3. Pp. 101-115.

12. Мкртычев О. В., Решетов А. А. Представительный набор акселерограмм для расчета на сейсмические воздействия // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 9. С. 43-50. doi: 10.33622/0869-7019.2023.09.43-50

13. Reshetov A.A, Lokhova E. M. Assessment of the influence of the rotational components of seismic action on the SSS of a multistorey reinforced concrete building (assessment of the influence of the rotational components of seismic action on the SS of a multistorey reinforced concrete building // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Iss. 1. Pp. 82-91.