Детерминированная оценка дефицита сейсмостойкости железобетонных каркасов
Автор: Соснин Алексей Викторович
Рубрика: Строительные конструкции, здания и сооружения
Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
Исследованы резервы сейсмостойкости железобетонного каркаса из 4 этажей, испытанного ЦНИИЭП жилища в 1968 году с применением вибрационной машины В-2. Принималось, что каркас возведен в г. Ашхабаде на площадке со средними грунтовыми условиями, характеризующейся расчетной сейсмичностью 9 баллов. Над каркасом автором проведен численный эксперимент; оценки выполнены с применением расчетных процедур методологии нелинейного статического (Pushover) анализа в SAP2000. Рассматривается оценка дефицита сейсмостойкости (Id), обусловленного недостаточной способностью объектов исследования к редуцированию сейсмических сил. Отмечается, что в имеющихся формулировках дефицита сейсмостойкости отсутствует четкая связь Id с понятием допускаемых повреждений при сильном землетрясении. Пояснен порядок количественной оценки Id с применением диаграммы деформирования каркаса. Указывается, что оценка дефицита сейсмостойкости для объектов исследования должна захватывать область больших перемещений такой диаграммы. При воздействии, удовлетворяющем параметрам спектра реакции Sa(T), полученного из кривой β(T) СНиП II-A. 12-62, дефицит сейсмостойкости в исследуемом каркасе отсутствует. При этом допускаемому уровню повреждений каркаса соответствует коэффициент K1, равный 0,34. Расчетами установлено, что каркас способен выдержать горизонтальное воздействие, схожее с параметрами основного толчка Ашхабадского землетрясения 1948 г. Проверка сейсмостойкости каркаса с применением спектра Sa(T), полученного из кривой β(T) СП 14.13330, привела к чрезмерно консервативной оценке Id. Отмечается, что величина коэффициента допускаемых повреждений K1 может оказывать влияние на формирование Id только в железобетонных каркасных зданиях и сооружениях, обладающих низкой пластичностью. Дефицит сейсмостойкости в объектах исследования обуславливается недостаточными параметрами поперечного армирования зон пластичности.
Дефицит сейсмостойкости, железобетонные каркасные здания (сооружения), требуемая сейсмостойкость, коэффициент допускаемых повреждений K1, коэффициент запаса сейсмостойкости, концепция нелинейного статического анализа, диаграмма деформирования здания, пластичность сооружения
Короткий адрес: https://sciup.org/147233740
IDR: 147233740 | УДК: 624.94.012.45:699.841:624.044.3 | DOI: 10.14529/build210202
A deterministic estimation of earthquake-resistance shortage of RC frames
Earthquake-resistance reserves for a 4-storey reinforced concrete frame were investigated; the frame was in-situ tested in 1968 by TSNIIEP zhilishcha with application of a powerful vibration machine В-2 type. It is taken that erected in Ashgabat on a site characterized average soil conditions and 9 points at the MSK-64 scale. A computational experiment under the frame had been recently conducted by the author; estimations were performed with calculations procedures of the non-linear static Pushover analysis methodology in SAP2000 software. An estimation of earthquake-resistance shortage (further Id) caused by insufficient ability of study objects to reduce seismic forces is considered. It is noted that existing definitions of earthquake-resistance shortage do not contain clear relationship between an Id and safe-limit-state damages at a severe earthquake. A procedure for quantitative estimation of Id using the frame Pushover curve is explained. It is pointed out that an estimation of earthquake-resistance shortage for study objects should cover a large displacement region on a Pushover curve. An earthquake-resistance shortage at an action event satisfied with response acceleration spectrum Sa(T) which was obtained from a β(T)-curve of Seismic Building Design Code SNiP II-A.12-62 for the frame is absent. In this case seismic-force-reduction factor (an analogue of K1-factor) for the frame is equal to 0.34. Computational estimates have shown that the frame can withstand a horizontal seismic loads similar to main shock parameters of the 1948 Ashgabat Earthquake. Checking of earthquake-resistance for the frame with a response spectrum Sa(T) was obtained from a β(T)-curve of Seismic Building Design Code SP 14.13330 has led up to overly conservative estimation of the Id. It is noted that a value of seismic-force-reduction factor K1 factor can affect formation on an Id value only in non-ductile reinforced concrete frame buildings and structures. Having of earthquake-resistance shortage in the study objects is mainly due to poor transverse/web reinforcement parameters in hinge zones.
Список литературы Детерминированная оценка дефицита сейсмостойкости железобетонных каркасов
- Некоторые проблемы построения региональной шкалы сейсмической интенсивности и пути их решения / С.И. Шерман, Ю.А. Бержин-ский, Н.И. Демьянович, В.А. Павленов // Проблемы земной цивилизации. - Иркутск: ИрГТУ, 1996. -Вып. 1, ч. 1. - С. 156-164.
- Гаскин, В.В. Как проектируют сейсмостойкие дома в Иркутске / В.В. Гаскин. 2-я ред. -Иркутск: ИрГУПС, 2009. - 136 с.
- Карпатское землетрясение 1986 г. / под ред. А.В. Друмя, Н.В. Шабалина, Н.Н. Склад-нева и др. - Кишинев: Штиинца, 1990. - 331 с.
- Вибрационные испытания зданий / Г.А. Шапиро, Ю.А. Симон, Г.Н. Ашкинадзе и др.; Госкомитет по делам строительства и архитектуры при Госстрое СССР, ЦНИИЭП жилища; под ред. Г.А. Шапиро. - М.: Стройиздат, 1972. -160 с.
- Уроки Спитака: очерк о Спитакском землетрясении, о его последствиях и невыученных уроках / Г.Л. Кофф, Ю.И. Баулин, В.И. Смирнов и др.; под ред. Г.Л. Коффа, В.С. Беляева. - Владивосток: Дальнаука, 2008. - 156 с.
- Веденеева, Н. У Сочи нет запаса прочности // Московский Комсомолец. - 2011. - № 25749. -https://www. mk. ru/social/2011/09/18/6245 71 -u-sochi-net-zapasa-prochnosti.html, свободный. - Загл. с экрана.
- Аптикаев, Ф.Ф. Новые строительные нормы: Шаг вперед, два шага назад / Ф.Ф. Аптикаев // Геология и геофизика Юга России. - 2020. -№ 10(2). - С. 71-81.
- Курзанов, А.М. Сейсмобезопасность Большого Сочи / А.М. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 10. -С. 54-55.
- Hadjian, A.H. The Spitak, Armenia earthquake - Why so much destruction? / A.H. Hadjian // Earthquake Engineering, The 10-th World Conference. - 1992. - Balkema, Rotterdam. - P. 5-10.
- К землетрясению без риска / А.В. Викулин, В.Н. Дроздюк, Н.В. Семенец, В.А. Широков. - Петропавловск-Камчатский: СЭТО-СТ, 1997. - 120 с.
- Соснин, А.В. Особенности оценки дефицита сейсмостойкости железобетонных каркасных зданий методом нелинейного статического анализа в SAP2000 / А.В. Соснин // Техническое регулирование в транспортном строительстве. -2015. - № 6(14). - С. 97-110.
- Соснин, А.В. Сопоставление допускаемых повреждений железобетонных каркасных зданий с целью расчетов на сейсмические воздействия / А.В. Соснин // Жилищное строительство. - 2021. -№ 1-2. - С. 50-80. DOI: 10.31659/0044-4472-20211-2-50-80
- Джинчвелашвили, Г.А. Анализ основных положений СП 14.13330.2011 «СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах» / Г.А. Джинчвелашвили, О.В. Мкртычев, А.В. Соснин // Промышленное и гражданское строительство. - 2011. - № 9. - С. 17-21.
- Соснин, А.В. Об уточнении коэффициента допускаемых повреждений K1 и его согласованности с концепцией редукции сейсмических сил в постановке спектрального метода (в порядке обсуждения) / А.В. Соснин // Вестник гражданских инженеров. - 2017. - № 1(60). - С. 92-114.
- Соснин, А.В. Методика двухстадийного расчета армирования элементов железобетонных каркасных зданий и сооружений на действие сейсмических сил с применением концепции нелинейного статического анализа. Часть 1: Постановка задачи, структура методики, информационная база исследования и стратегия определения параметров зон пластичности / А.В. Соснин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2018. - Т. 18, № 1. - С. 5-31.
- Килимник, Л.Ш. Методы целенаправленного проектирования в сейсмостойком строительстве / Л.Ш. Килимник. - М.: Наука, 1980. -155 с.
- Методика по обследованию зданий типовой застройки с целью определения их сейсмостойкости и необходимости сейсмоусиления (объект 4431/2008), утверждена приказом Министерства строительства Камчатского края от 30.06.2009 г., разработана ГУП Камчатского края «Камчатск-гражданпроект» (рассмотрена и рекомендована к утверждению на Межведомственном научно-техническом экспертном совете по сейсмостойкому строительству и сейсмической опасности в Камчатском крае от 15.06.2009 г.)
- Проект свода правил «Порядок оценки дефицита сейсмостойкости зданий и сооружений в системах жизнеобеспечения». - М.: Российская Ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий (РАСС), 2011. - 22 с.
- Исследование влияния параметров диафрагм, принятых на стадии концептуального проектирования, на реакцию многоэтажного железобетонного рамно-связевого каркаса методом нелинейного статического анализа (для района с умеренной сейсмичностью): Отчёт о НИР / Смоленский филиал Московского государственного университета путей сообщения (МГУПС (МИИТ)); Руководитель темы А.В. Соснин. - № 02/15-НИР. -Смоленск: СФ МИИТ, 2015. - 25 с.
- Абакаров, А.Д. К оценке сейсмического риска территорий / А.Д. Абакаров, И.Б. Курбанов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - 2014. - № 1(32). - С. 68-76.
- Критерии оценки дефицита сейсмостойкости существующих зданий и сооружений в рамках федеральной целевой программы / В.И. Смирнов, А.А. Бубис, П.А. Сушков, Н.Ю. Воронцова // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2012. - № 4. - С. 20-24.
- СТП 2.13-90. Методическое пособие по обследованию и паспортизации существующего фонда зданий и сооружений КЗАКВО. - Тбилиси: 293 Военпроект Министерства Обороны, 1990. - 51 с.
- Макросейсмическое обследование последствий землетрясения 24 (25) ноября 1971 г. в Петро-павловске-Камчатском и сопоставление результатов с сейсмическим микрорайонированием / Н.С. Борисова, ИА. Ершов, Т.Г. Константинова и др. // Вопросы инженерной сейсмологии. Вып. 17. Колебания грунтов и зданий при землетрясениях; под ред. С.В. Медведева. -М.: Наука, 1975. - С. 71-86.
- Mikhailova, N.N. Some correlation relations between parameters of Seismic Motions / N.N. Mikhailova, F.F. Aptikaev // Journal of Earthquake Prediction Research. -1996. - Vol. 5, no. 2. - P. 257-267.
- Соснин, А.В. К вопросу учета диссипатив-ных свойств многоэтажных железобетонных каркасных зданий массового строительства при оценке их сейсмостойкости / А.В. Соснин // Современная наука и инновации. - 2017. - № 1(17). -С. 127-144.
- Соснин, А.В. Информационная база и формула методики двойного расчета сейсмостойких железобетонных каркасных систем с применением концепции нелинейного статического анализа / А.В. Соснин // Жилищное строительство. - 2017. - № 12. - С. 37-49.
- Соснин, А.В. Об особенностях методологии нелинейного статического анализа и его согласованности с базовой нормативной методикой расчета зданий и сооружений на действие сейсмических сил / А.В. Соснин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2016. -Т. 16, № 1. - С. 12-19.
- Ньюмарк, Н. Основы сейсмостойкого строительства. / Н. Ньюмарк, Э. Розенблюэт; сокр. пер. с англ. Г.Ш. Подольского, под ред. Я.М. Айзенберга. - М.: Стройиздат, 1980. - 344 с.
- Eleftheriadou, A.K. Correlation of Structural Seismic Damage with Fundamental Period of RC Buildings / A.K. Eleftheriadou, A.I. Karabinis // Open Journal of Civil Engineering. 2013. No. 3. pp. 45-67.
- Научно-технический отчет по теме «Разработать руководство по проведению экспериментальных исследований зданий с помощью вибрационных машин инерционного действия, направленных на определение резервов несущей способности сооружений». - М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1985. - 363 с.
- Шапиро, Г.А. Вибрационный метод испытания жилых и общественных зданий / Г.А. Шапиро, Г.Н. Ашкинадзе, Ю.А. Симон. - М.: Центр научно-технической информации по гражданскому строительству и архитектуре. Серия «Жилые здания», 1967. - 63 с.
