Введение. Эффективность инвестиций в антисейсмическое усиление здания во многом определяется сейсмическим риском, при этом учет социального риска является важной частью оценки сейсмической опасности и подлежит серьезному анализу.

Цель. Дать оценку сейсмического риска и экономической эффективности антисейсмического усиления жилых зданий с учетом человеческих потерь и ситуационной сейсмичности на площадке строительства.

Материалы и методы. Для проведения исследований использована методика оценки рисков, предложенная Л.В. Канторовичем. Оценка риска выполнена с использованием известных в литературе платежных матриц и данных о повторяемости землетрясений в регионах с различной ситуационной сейсмичностью. В исследовании развит метод оценки человеческих потерь на основе экономических характеристик жилой застройки.

Результаты. Оценено соотношение социального и коммерческого сейсмического рисков. В условиях Российской Федерации социальный риск составляет около 5–10 % от экономического. Показано, что необходимая степень усиления зданий и сооружений для условий Российской Федерации в значительной степени определяется экономическими потерями.

Выводы. При увеличении страховых выплат за потерю жизни до 50 млн руб. социальные потери начинают определять степень антисейсмического усиления.

Введение. В последнее время наблюдается увеличение интенсивности экстремальных погодных условий, что приводит к повышенной вероятности риска возникновения наводнений. При этом, согласно оценке МЧС, в Российской Федерации ежегодный ущерб от наводнений в среднем составляет приблизительно 50 миллиардов рублей. Для снижения возможной степени уязвимости зданий от данных стихийных бедствий в мировой практике используются различные методы защиты, одним из которых является применение понтонных оснований и телескопических свай.

Материалы и методы. Для оценки эффективность строительства зданий на понтонах в зонах возможного подтопления территорий использована теория риска в постановке академика Л.В. Канторовича, рассматривающего риск, как математическое ожидание ущерба. Для оценивания риска использован статистический материал по ущербам от наводнений на Дальнем Востоке в бассейне р. Амур. По этим данным составлена платежная матрица ущербов. Оценивание повторяемости выполнялось путем использования имеющегося материала по наводнениям в том же регионе. Отмечено, что зависимость инвестиций в устройство плавающих зданий от возможной высоты их всплытия существенно нелинейна.

Результаты. В статье представлены результаты оценки эффективности предлагаемого решения. Показано, что устройство всплывающих оснований для жилой застройки с высотой всплытия 4–6 м является эффективным средством для строительства в зонах подтопления. Отмечено, что, несмотря на достаточно большие первоначальные вложения, дальнейшее увеличение высоты всплытия относительно невелико. Выявлена экономическая выгода принятого решения.

Рассматривается вопрос задания расчетного воздействия на здания повышенной этажности. Описаны существующие в России подходы к учету повышенной ответственности высотных зданий. Проанализировано предложение снижения допустимой вероятности отказа пропорционально числу этажей и предложения норм по увеличению коэффициента надежности и использованию карт общего сейсмического районирования. Указаны основные недостатки применяемых подходов. Показано, что действующие нормативные документы в области сейсмостойкого строительства не обеспечивают одинаковую надежность проектируемых сооружений вообще и высотных зданий в частности. Отмечено влияние ситуационной сейсмичности по картам общего сейсмического районирования на надежность проектируемых объектов. Рассмотрен подход к назначению расчетного воздействия, исходя из допустимой вероятности его превышения на примере пяти пятиэтажных зданий и одного 25-этажного здания. Оценена вероятность величины ущерба, заложенная в нормативные расчеты. Предложена оценка допустимой вероятности отказа от величины приемлемого ущерба (риска) в предположении нормального распределения ущерба при землетрясении. Показано, что вероятность допустимого отказа падает с уменьшением приемлемого ущерба только в области малых ущербов. Сформулирован подход к назначению сейсмического воздействия на основе оценки сейсмического риска. Проанализирована система расчетных коэффициентов, используемая для расчета сейсмических нагрузок на высотные здания. Отмечено, что наряду с ростом расчетного уровня сейсмического ускорения, необходимо повышать коэффициент, учитывающий малое демпфирование колебаний высотных зданий. Вместе с тем имеется возможность существенного снижения коэффициента предельных состояний за счет регулирования усилий между этажами здания.

Рассмотрено применение линейно-спектральной методики для протяженных демпфированных систем с точечным опиранием на основание. Возмущения опор могут быть различными. Учтено внешнее и внутреннее демпфирование, которое принимается пропорциональным,  то есть,  допускающим точное или приближенное разложение движения по формам колебаний недемпфированной системы. От
мечено, что наличие внешнего демпфирования приводит к дополнительному возмущению системы. Показано, что известные формулы линейно-спектральной методики для систем на жесткой платформе полностью сохраняются, но вектор проекций нагрузки на направления обобщенных координат модифицируется с учетом влияния смещений опор на обобщенные нагрузки в системе.

В статье описывается статистический метод с учётом импульса скорости и энергетических характеристик эталонного воздействия. Также приводится пример генерации воздействия, который включает в себя импульсную составляющую.

В связи с дискуссией, возникшей по поводу представления уравнений сейсмических колебаний с учетом демпфирования, авторы излагают свой взгляд на проблему. Построены уравнения колебаний с учетом внешнего и внутреннего демпфирования. Рассмотрены случаи однородного и неоднородного поля ускорений дневной поверхности по длине сооружения.

Основная проблема статистического моделирования сейсмических колебаний – корректное задание исходных акселерограмм. Анализ известных моделей сейсмического воздействия показал ошибочность их использования для анализа сейсмоизолированных систем. Данные статистические модели позволяют получить только достоверные ускорения или только достоверные смещения. Однако и усложненные модельные воздействия не вполне соответствуют реальным землетрясениям. Энергетические характеристики вовсе не рассматривались в задачах статистического моделирования акселерограмм. Рассмотрена новая модель сейсмического воздействия, включающая в себя случайный импульс. В систему добавлено три параметра: магнитуда Мw , эпицентральное расстояние R и момент включения импульса. Варьирование этих параметров в заданных пределах позволяет регулировать дополнительные характеристики воздействия. Приведен пример предлагаемого процесса.

Аннотация:  В настоящее время все большее значение 
приобретает расчет сооружений по акселерограммам 
землетрясений. Однако проблема задания расчетных воздействий вызывает дискуссии и содержит различные предложения, которые основаны на противоречивых посылках. В связи с этим ценность сложных и трудоемких динамических расчетов может быть весьма проблематичной. В статье рассматриваются некоторые особенности задания расчетных акселерограмм для динамических расчетов строительных конструкций. Показано, что широко применяемый метод генерирования воздействий, разработанный А.А. Долгой, дает достаточно грубые приближения синтетического воздействия к реальному вследствие небольшого числа параметров модели.

Статья посвящена 150?летию кафедры «Здания» и 120?летию кафедры «Теоретическая механика» ФГБОУ ВПО ПГУПС Императора Александра I.?Представлены основные научные достижения в области сейсмостойкого строительства, выполненные в университете.

Результаты исследований проанализированы в хронологическом порядке. Дана оценка расчетно-теоретических исследований в области сейсмостойкости зданий и различных транспортных сооружений, включая мосты. Особое место уделено вопросам изучения сейсмоизоляции. Показан вклад ученых университета в развитие сейсмостойкого строительства.

Практическое значение представленного анализа заключается в возможности его использования начинающими молодыми учеными, инженерами, занимающимися вопросами строительства зданий и сооружений в районах высокой сейсмической активности.

Оценен коэффициент редукции К1, входящий в расчетные формулы СП14.13330.2014 для определения расчетной сейсмической нагрузки на опоры мостов. Установлена зависимость коэффициента редукции от процента армирования опоры. Для этого выполнен нелинейный конечно-элементный расчет опоры при монотонном нагружении, получены предел упругости и разрушающее смещение для опоры.

Рассматривается возможность применения линейно-спектрального метода (ЛСМ) для расчета на сейсмостойкость демпфированных систем. Результаты А.Г. Тяпина справедливы, если не учитывается влияние демпфирования на формы колебаний. В настоящее время существуют варианты ЛСМ, которые учитывают влияние демпфирования на формы колебаний. Такой вариант ЛСМ описан в нашем комментарии. При этом вычисляются комплексные собственные числа и собственные векторы демпфированной системы. Мнимая часть собственных чисел определяет модальные частоты, а вещественная часть – модальные затухания. Сейсмические силы вычисляются с учетом поправок на демпфирование по формам колебаний.

В статье описывается статистический метод с учётом импульса скорости и энергетических характеристик эталонного воздействия. Также приводится пример генерации воздействия, который включает в себя импульсную составляющую.

Рассмотрена задача гармонических колебаний линейной демпфированной системы с неоднородным демпфированием. Наряду с имеющимся в литературе решением, требующем обращения матрицы, определяющей собственные числа недемпфированной системы, приведено новое решение, которое не требует обращения указанной матрицы, но требует обращения матрицы демпфирования системы. Рассмотрены случаи гистерезисного, вязкого и смешенного демпфирования. Показано, что вблизи резонанса известное решение дает ошибку. В резонансной точке результат вообще не определен, а вблизи резонанса может быть неверным. Приведен пример построения амплитудно–частотной характеристики системы с двумя динамическими гасителями колебаний и тремя пиками на амплитудно–частотной характеристике. Предлагаемые формулы расчета смещений удобны для построения амплитудно–частотных характеристик демпфированных систем с вязким, гистерезисным и смешанным видами демпфирования.

Рассмотрена сейсмоизоляция автодорожного моста в сейсмическом районе Узбекистана при расчетной сейсмичности 9 баллов. Особенностью моста является большая масса пролетных строений, которая почти в 50 раз превышает приведенную массу опоры. На первый взгляд это исключает настройку изоляции в режим динамического гашения колебаний. Жесткость сейсмоизоляции назначена из условия ограничения взаимного смещения пролетных строений. При этом сейсмические нагрузки удалось снизить примерно в два раза, т.е. на балл. Предложен более эффективный способ изоляции, когда на опоре одно пролетное строение закреплено жестко, а второе сейсмоизолировано. Тогда изоляцию можно настроить, обеспечив работу изолированного пролетного строения в режиме ДГК. В этом случае на одну из опор нагрузка снижается более, чем в два раза, а на соседнюю опору более, чем в четыре раза.

Целью исследований является оценка влияния способа учета демпфирования на эффективность и подбор оптимальных параметров динамических гасителей колебаний при сейсмических воздействиях. Особое внимание уделено работе динамических гасителей колебаний большой массы. Рассматриваются установившиеся гармонические колебания демпфированной системы с динамическим гасителем. Расчетная модель представлена двумя массами, соединенными пружинами. Оптимальные параметры гасителя определяются путем минимизации пиковых смещений на амплитудно-частотной характеристике рассматриваемой системы. Рассмотрено три способа учета демпфирования: гистерезисное в сооружении и гасителе, эквивалентное вязкое в сооружении и пружине гасителя, а также гистерезисное в сооружении и пружине гасителя и дополнительное вязкое в пружине гасителя. Установлено, что при массе гасителя менее 10% от массы защищаемого сооружения способ учета потерь энергии в сооружении и пружине гасителя не существенен. При гасящей массе более 50% от веса сооружения способ учета демпфирования приобретает принципиальное значение. Отмечено, что для сильно демпфированных систем эффективность динамического гасителя колебаний заметно снижается. По-видимому, имеющаяся в литературе неоднозначность и противоречивость рекомендаций по подбору демпфирования в динамическом гасителе связана с существенным влиянием способа учета демпфирования в системе. Рекомендуется учитывать демпфирование в пружине гасителя и в сооружении раздельно. В сооружении демпфирование не превышает обычно 15% от критического и способ его учета не важен, а в пружине гасителя используются специальные демпферы и их учет должен соответствовать фактической диаграмме нагружения демпфера.

Предложены три характеристики для описания различия возмущений под опорами для расчета многоопорных конструкций. Эти характеристики включают показатель несинхронности t₀ , показатель некогерентности r и показатель разно масштабности z. Первая характеристика показывает сдвиг возмущений по времени, вторая характеристика – разницу в частотном составе возмущений, а третья – разницу в амплитудах воздействия. Для оценки показателя несинхронности предложено два подхода – максимизация корреляционной функции и минимизация нормы разности возмущений. Предложенные параметры в полной мере характеризуют задание неоднородности поля ускорений на площадке строительства. При этом они по-разному влияют на отклик системы. Небольшие отклонения показателя амплитуд возмущений z под опорами слабо уменьшают реакцию сооружения. Что касается некогерентности возмущений, то этот эффект может приближать или удалять систему от резонанса.

Получено аналитическое решение уравнения движения нелинейной сейсмоизолированной системы на фазовой плоскости. Рассмотрены случаи систем с возрастающей и убывающей жесткостью. Характерным примером системы с возрастающей жесткостью являются системы с ограничителями перемещений. К системам с убывающей жесткостью относятся известные типы сейсмоизоляции с кинематическими опорами А.В. Курзанова и Ю.Д. Черепинского. Для систем первого типа траектория движения на фазовой плоскости всегда ограничена, но при сильных ограничениях смещений имеет место рост ускорений. Предложенное решение позволяет анализировать зависимость роста ускорений от ограничения смещений. Задачи второго типа могут быть неустойчивыми, что хорошо видно на фазовых траекториях. Это требует анализа их устойчивости при проектировании сейсмоизоляции. 

Анализируются результаты статьи Huating Chen, Ping Tan, Fulin Zhou “An improved response spectrum method for non-classically damped systems”, опубликованные ранее в Bulletin of Earthquake Engineering. Отмечается, что статья содержит важный материал, позволяющий анализировать системы с произвольным демпфированием. Важным, по мнению авторов, является методика построения спектров скоростей при большом демпфировании. Представленный в рассматриваемой статье материал является своего рода основанием для явного учета демпфирования в нормативных документах. Для этого необходима увязка сложившейся нормативной базы с теоретическими исследованиями. Соответствующие предложения изложены в представленном отклике и проиллюстрированы на примере. Наиболее сложным в настоящее время является аккуратное построение уравнений демпфирования, в частности, учет внутреннего трения в материале.