Оценка демпфирования в системе «сооружение–основание» в сейсмических расчетах зданий, с учетом нетрещиностойкого железобетона

DOI: 10.37153/2618-9283-2024-2-20-28

Авторы:  
Рубрики:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   
Ключевые слова: сейсмическое воздействие, взаимодействие сооружения с грунтовым основанием, фундаментная плита, эквивалентные жесткости и затухания, вибродиагностика, демпфирование в железобетоне с трещинами, ширина резонансной амплитуды.
Аннотация:

При проведении сейсмических расчетов строительных конструкций, имеющих длительный срок эксплуатации, необходимо учитывать демпфирование колебаний как в грунте, так и в железобетонных конструкциях. При назначении параметров демпфирования в железобетонных конструкциях следует учитывать, что под действием различных температурных факторов (при непроектной работе строительных конструкций) в элементах железобетона возникают трещины, приводящие к возрастанию затухания по сравнению с его нормативными значениями. Оценить такое затухание в железобетоне возможно с помощью вибродиагностики. Кроме того, для корректной оценки колебаний здания важное значение имеет правильный учет демпфирования в грунте, что возможно с помощью метода импедансов в соответствии с ASCE 4-16 [1]. Для этого применяются «грунтовые» пружины и демпферы, моделирующие жесткостные и диссипативные свойства грунта с использованием следующих формул: К_экв= {К_х, К_y, К_z, К_φx, К_φy, К_φz} и C_экв= {С_х, С_y, С_z, С_φx, С_φy, С_φz} для компонент эквивалентных жесткостей и затуханий. Метод импедансов позволяет смоделировать грунт в динамической задаче и получить достоверный сейсмический отклик здания. В статье представлена методика оценки параметров демпфирования, связанного как с развитием трещин в железобетоне, так и с рассеянием энергии в грунтовом основании. Даны рекомендации по учету этих параметров в системе «сооружение–основание» при анализе сейсмостойкости зданий. Продемонстрировано применение данной методики при оценке демпфирования реального здания.

Целью статьи является разработка методики учёта различных источников вязкого демпфирования в сейсмическом анализе строительных конструкций с учетом рассеяния энергии в грунтовом основании и развития трещин в железобетонных конструкциях. Достоверный учет демпфирования в системе позволит уточнить расчеты сейсмостойкости зданий, а также нагрузки на оборудование.

Материалы и методы. Для оценки оттока энергии в грунт при колебаниях зданий использованы следующие методы: метод импедансов в соответствии с ASCE 4-16 [1], метод вибродиагностики для оценки затухания в бетоне с учётом развития трещин и метод оценки демпфирования в железобетоне по ширине резонансной амплитуды. Далее рассмотрим применение методик анализа демпфирования на примере промышленного здания.

Используемая литература:

1.                       ASCE 4-16. Seismic Analysis of Safety Related Nuclear Strucrures, 2017. American Society of Civil Engineers.

2.                       Бирбраер А.Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. Санкт-Петербург: Наука, 1998.

3.                       Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний. Москва: Мир, 1988. 448 с.

4.                       Damping value for seismic design of nuclear power plants. Regulatory guide 1.61//U.S. Nuclear regulatory commission. Dec. 1978.