Методика двухстадийного расчёта 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

Автор: Соснин Алексей Викторович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура @vestnik-susu-building

Рубрика: Теория расчета строительных конструкций

Статья в выпуске: 1 т.18, 2018 года.

Бесплатный доступ

Выполнен обзор техник расчёта, рассматривающих понятийный аппарат кривой равновесных состояний (кривой несущей способности) упруго-пластической системы при действии на неё сейсмических сил. Представлена структура прикладной методики двухстадийного расчёта армирования элементов сейсмостойких железобетонных каркасных зданий и сооружений, в основу которой заложен теоретический базис концепции нелинейного статического анализа. Предлагается продольное армирование несущих конструкций назначать от действия эксплуатационных нагрузок и слабых (частых) землетрясений с применением расчётов по линейно-спектральному методу (при K1=1,0) в редакции СНиП II-7-81* (2000 г.). А при действии сейсмических сил, характерных сильному (редкому) событию, оценивать корректность принятых расчётных параметров зон пластичности и достаточность их насыщения поперечной арматурой. При этом допускается использовать любую наиболее подходящую нелинейную расчётную процедуру. На частном примере показана необходимость чёткого обоснования согласованности расчётных параметров зон пластичности с их конструктивными характеристиками, принимаемыми на стадии концептуального проектирования. Поясняется, что длина приузлового участка, предназначенного для расстановки усиленного поперечного армирования, и длина зоны пластичности в действительности могут иметь разные значения для одного и того же элемента. А способ оценки параметров замкнутых хомутов в месте примыкания к жёсткому узлу рам объектов исследования, только по критерию предельной поперечной силы в наклонном сечении, применим исключительно для коротких конструкций. Отмечается вклад советской научной школы (1936-1975) в развитие методологии оценки сейсмостойкости конструктивных систем с применением кривой несущей способности.

Еще

Методика оценки сейсмостойкости, каркасные здания и сооружения, двухстадийная оценка армирования, кривая несущей способности, метод нелинейного статического анализа, зоны пластичности

Короткий адрес: https://sciup.org/147232081

IDR: 147232081 | DOI: 10.14529/build180101

Список литературы Методика двухстадийного расчёта 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

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. 92-116.
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 // О возможных принципиальных ошибках в нормах проектирования, приводящих к дефициту сейсмостойкости сооружений в 1-2 балла. Сб. тр. семинара, 15 сент. 2011 г. - М.: МГСУ, 2011. - С. 19-27.
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.
Особенности учёта допускаемых повреждений конструкций в регламентах некоторых стран по сейсмостойкому строительству / Г.А. Джинчвелашвили, А.В. Соснин, Ю.А. Рыбаков, А. Рауаби // Инновационные технологии в развитии строительства, машин и механизмов для строительства и коммунального хозяйства, текущего содержания и ремонта железнодорожного пути. Сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф., 29-30 марта 2012 г. - Смоленск: СФ МИИТ, 2012. - С. 210-218.
Руководство для проектировщиков к Еврокоду-8: Проектирование сейсмостойких конструкций: Руководство для проектировщиков к EN 1998-1 и EN 1998-5 Еврокод 8: Общие нормы проектирования сейсмостойких конструкций, сейсмические воздействия, правила проектирования зданий и подпорных сооружений / Пер. с англ. М. Фардис и др.; ред. серии Х. Гульванесян; М-во образования и науки Росс. Федерации, МГСУ; науч. ред. перевода Г.А. Джинчвелашвили. - М.: МГСУ, 2013. - 484 с.
Джинчвелашвили, Г.А. Анализ некоторых особенностей учёта нелинейной работы конструкций в нормативных документах по сейсмостойкому строительству / Г.А. Джинчвелашвили, А.В. Соснин // Подсекц. «Строительная механика и теория надёжности конструкций» 71-й науч.-метод. и науч.-исслед. конф. (с международным молодёжным участием). Тез. докл., 29 янв.-7 февр. 2013 г. - М.: МАДИ, 2013. -С. 67-69.
Соснин, А.В. Об одной методике двойного расчёта железобетонных каркасных зданий в сейсмических районах с применением концепции нелинейного статического анализа (формула и основная информационная база методики) / А.В. Соснин // Жилищное строительство. - 2017. - № 12. -С. 17-25.
Paulay, T. Shear Effect on Plastic Hinges of Earthquake Resisting Reinforced Concrete Frames, Structural Concrete under Seismic Actions / T. Paulay, I.N. Bull // Bulletin "D", Information No. 132, Comite Euro-International du Beton. - Paris, 1979. - P. 165-172.
Соснин, А.В. К вопросу учёта диссипативных свойств многоэтажных железобетонных каркасных зданий массового строительства при оценке их сейсмостойкости / А.В. Соснин // Современная наука и инновации. - 2017. № 1(17). - С. 127-144.
Сейсмостойкое строительство зданий / И.Л. Корчинский, Л.А. Бородин, А.Б. Гроссман и др.; под ред. И.Л. Корчинского. - М.: Высшая школа, 1971. - 320 с.
Золотков, А.С. Сейсмостойкость монолитных зданий / А.С. Золотков. - Кишинёв: Картя Молдовей, 2000. - 284 с.
Мартемьянов, А.И. Инженерный анализ последствий землетрясений 1946 и 1966 гг. в Ташкенте / А.И. Мартемьянов. - Ташкент: ФАН, 1967.
Соснин, А.В. Об особенностях методологии нелинейного статического анализа и его согласованности с базовой нормативной методикой расчёта зданий и сооружений на действие сейсмических сил / А.В. Соснин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2016. - Т. 16, № 1. - С. 12-19.
DOI: 10.14529/build160102
Соснин, А.В. О параметрах диафрагм жёсткости железобетонных каркасных зданий для строительства в сейсмических районах (по результатам расчётов многоэтажного жилого здания методом нелинейного статического анализа в SAP2000) / А.В. Соснин // Жилищное строительство. - 2016. - № 4. - С. 17-25.
Freeman, S.A. Evaluations of Existing Buildings for Seismic Risk: A Case Study of Puget Sound Naval Shipyard, Bremerton, Washington / S.A. Freeman, J.P. Nicoletti, J.V. Tyrell // Proceedings of the U.S. National Conference of Earthquake Engineering, EERI. - Berkeley, California, 1975. - P. 113-122.
Тян, А.С. О расчёте конструкций на сейсмостойкость за пределом упругости / А.С. Тян // Строительная механика и расчёт сооружений. - 1965. - № 4. - С. 31-36.
Вибрационные испытания зданий / Госкомитет по делам строительства и архитектуры при Госстрое СССР, ЦНИИЭП жилища; под ред. Г.А. Шапиро. - М.: Стройиздат, 1972. - 160 с.
Егупов, В.К. Расчёт зданий на сейсмические воздействия / В.К. Егупов, Т.А. Камандрина. - К.: Будiвельник, 1969. - 208 с.
Складнев, Н.Н. Предложения по корректировке основных расчётных положений главы СНиП II-7-81 / Н.Н. Складнев, О.О. Андреев, В.И. Ойзерман // Строительная механика и расчёт сооружений. - 1990. - № 10. - С. 10-14.
Расчетно-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. - Томск: STT, 2008. - 292 с.
Мкртычев, О.В. Проблемы учёта нелинейностей в теории сейсмостойкости (гипотезы и заблуждения) / О.В. Мкртычев, Г.А. Джинчвелашвили. - М.: изд-во МГСУ, 2012. - 192 с.
Ахвледиани, Н.В. Статический классический и сингулярный предельный анализ идеально-жёстко-пластических механических систем в условиях не вполне достоверной информации о внешней нагрузке / Н.В. Ахвледиани, А.Н. Ахвледиани. - Тбилиси-Кармиэль: МНТО «INCOL», 2010. 99 с.
Оганян, А.А. Рекомендации по расчёту прочности и жёсткости железобетонных рам с нелинейными диаграммами деформирования узлов и элементов на горизонтальные нагрузки / А.А. Оганян, М.Я. Фрайнт; ЦНИИЭП Жилища. - М.: Госкомитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1976. - 34 с.
Курзанов, А.М. Ещё раз об актуализированной редакции СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» / А.М. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. - 2011. - № 8. - С. 45-48.
Аминтаев, Г.Ш. Опыт применения СП 14.13330.2014. Строительство в сейсмических районах / Г.Ш. Аминтаев // Материалы 5 общего заседания Научного совета Российской академии архитектуры и строительных наук по Сейсмологии и сейсмостойкому строительству (исх. № 62-С-05.2015 от 11.05.2015): Тез. докл., 21 мая 2015 г. - М.: РААСН, 2015. - 4 с.
Jain, S.K. Proposed Draft Provisions and Commentary on Indian Seismic Code IS1893. (Part 1. Criteria for Earthquake resistant design of structures and buildings. General provisions) / S.K. Jain, C.V.R. Murty. - 2002. - 158 p.
Соснин, А.В. Об алгоритме уточнения коэффициента допускаемых повреждений K1 по кривой несущей способности для проектирования железобетонных каркасных зданий массового строительства в сейсмических районах / А.В. Соснин // Жилищное строительство. - 2017. - № 1-2. - С. 60-70.
Zhang, Zh. Experimental Study on Damping Ratios of In-Situ Buildings / Zh. Zhang, Ch. Cho // World Academy of Science, Engineering and Technology, 2009. 5 p.
Paulay, T. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings / T. Paulay, M.J.N. Priestley. - New York: John Wiley & Sons, Inc., 1992. - 744 p.
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.
Арнольд, К. Архитектурное проектирование сейсмостойких зданий / К. Арнольд, Р. Рейтерман; пер. с англ. Л.Л. Пудовкиной; под ред. С.В. Полякова, Ю.С. Волкова. - М.: Стройиздат, 1987. 195 с.
Килимник, Л.Ш. К разработке методики оценки предельных состояний многоэтажных каркасных зданий при сейсмических воздействиях / Л.Ш. Килимник // Тр. Центр. науч.-исслед. ин-та строит. конструкций им. В.А. Кучеренко. - 1975. - Вып. 44. - С. 66-82.
Исследование влияния основных 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 проведении НИР / Кафедра зданий и сооружений на транспорте Смоленского филиала Московского государственного университета путей сообщения (МГУПС (МИИТ)); Руководитель А.В. Соснин, соисполн. А.В. Ильющенков, А.А. Абросов. - Смоленск, 2015. 48 с.
Reinforced Concrete Moment Frame Building without Seismic Details: Report No. 111-2004 / H. Faison, C.D. Comartin, K. Elwood, Earthquake Engineering Research Institute (EERI) and International Association for Earthquake Engineering (IAEE). - University of British Columbia, 2004. - 26 p.
Bettinger, S. Concrete Buildings Damaged in Earthquake (A Collection of Case Studies) / S. Bettinger. - URL: http://db.concretecoalition.org
The Northridge, California Earthquake of 17 January 1994: A Field Report By Earthquake Engineering Field Investigation; by ed. A. Blakeborough, P.A. Merriman, M.S. Williams. - University of Oxford, 1994. - 195 p.
Panagiotakos, T.B. Deformations of RC Members at Yielding and Ultimate / T.B. Panagiotakos, M.N. Fardis // ACI Structural Journal. - 2001. - Vol. 98, No. 2. - P. 135-148.
Mander, J.B. Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete / J.B. Mander, M.J.N. Priestley, R. Park // Journal of Structural Engineering. ASCE. - 1988. - Vol. 114(3), No. 8. - P. 1804-1826.
Соснин, А.В. О прогнозировании потерь от повреждения землетрясением объектов массового строительства / А.В. Соснин // Проблемы анализа риска. - 2017. - № 4. - С. 68-75.
Paultre, P. Confinement Reinforcement Design for Reinforced Concrete Columns / P. Paultre, F. Légeron // Journal of Structural Engineering (ASCE). - 2008. - No. 5. - P. 738-749.
Giannopoulos, I.P. Seismic Assessment of a RC Building according to FEMA 356 and Eurocode 8 / I.P. Giannopoulos // The 16-th Concrete Contest, TEE, ETEK, 21-23 October 2009. - Paphos, Cyprus. - 12 p.
Sheikh, S.A. Analytical Model for Concrete Confinement in Tied Columns/ S.A. Sheikh, S.M. Uzumeri // ASCE Journal of the Structural Division. - 1982, Vol. 108(12). - P. 2703-2722.
Mander, J.B. Seismic Design of Bridge Piers: Research Report No. 84-2 / J.B. Mander, M.J.N. Priestley, R. Park. - University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, 1984.
Fardis, M.N. Practical Implementation of Seismic Assessment Method in Eurocode-8 - Part 3, With Linear or Nonlinear Analysis and Deformation-Based Verification Using Empirical Chord Rotation Capacity Expressions / M.N. Fardis, A.J. Kosmopoulos // The 6-th National Conference on Earthquake Engineering, 16-20 October 2007. - Istanbul, Turkey, 2007. - P. 69-101.
Moehle, J.P. Special Moment Frames / J.P. Moehle // Prepared for CE 244, Reinforced Concrete Structures, a graduate class taught at the University of California, Berkeley, 2008. - 33 p.
Kaar, P.H. Properties of Confined Concrete for Design Earthquake Resistance Structures / P.H. Kaar, W.G. Corley // The VIth International Сonference on Seismic Buildings, New Delhi, 1977.
Priestley, M.J.N. Seismic Design and Retrofit of Bridges / M.J.N. Priestley, F. Seible, G.M.S. Calvi. - New York: John Wiley & Sons, Inc., 1996. - 705 p.
Inel, M. Effects of Plastic Hinge Properties in Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Buildings / M. Inel, H.B. Ozmen // Engineering Structures. - 2006. - No. 28. - P. 1494-1502.
Gorji, M.S. Analysis of the Resistance of Joints in Reinforced Concrete Strengthened by FRP Sheets against Released Forces of Earthquake / M.S. Gorji, M.Z. Moghaddam // Journal of American Science. - 2011. - No. 7(9). - P. 995-999.
Paulay T., Park R., Birss G.R. Elastic Beam-Column Joints for Ductile Frames / T. Paulay, R. Park, G.R. Birss // Proceedings the 7th World Conference on Earthquake Engineering. - Istanbul, 1980. - Vol. 6. - P. 331-338.
Comerio M. et al. The M 6.3 Christchurch, New Zealand, Earthquake of February 22, 2011. Learning from Earthquakes, EERI Special Earthquake Report, May 2011. 16 p.
Поляков С.В. Последствия сильных землетрясений / С.В. Поляков. - М.: Стройиздат, 1978. - 311 с.

Еще

Статья научная