Введение. Согласно теории надежности, уровень расчетных нагрузок определяется
из условия ограничения вероятности отказа сооружения. Если определить допустимую вероятность, то сооружения оказываются равнонадежными независимо от ущерба перехода в предельное состояние. Вполне очевидно, что надежность сооружений, повреждение которых ведет к большому ущербу, должна быть выше. Авторы предлагают ограничивать не вероятность отказа, а непосредственно риски, для этого необходимо составить уравнение, которое позволит определять величину приемлемого риска в зависимости от степени антисейсмического усиления сооружения и вероятности сейсмического воздействия в заданной территории.

Цель. Оценка расчетных сейсмических ускорений, обеспечивающих одинаковый ожидаемый ущерб (риск) для проектируемых сооружений.

Материалы и методы. В работе анализируется величина расчетных пиковых ускорений для оценки сейсмостойкости зданий и сооружений. Для этого записано условие ограничения сейсмического риска, из которого и определяется искомое расчетное ускорение. Для вычисления риска необходимо задать функцию уязвимости и функцию повторяемости воздействий. Функция уязвимости записана по литературным данным в зависимости от интенсивности воздействия и степени усиления сооружения. Для задания повторяемости воздействий различной интенсивности потребовалось построить функцию плотности распределения пиковых ускорений на площадке строительства. При построении этой функции использован известный результат о распределении пиковых ускорений в рамках одного балла по закону Вейбулла. Далее суммирование по целочисленным баллам заменено соответствующим интегрированием по непрерывной интенсивности.

Результаты. Получены функция плотности распределения пиковых ускорений
на площадке строительства. Величина риска получена в виде интеграла по непрерывной интенсивности воздействия. Пример расчета выполнен для района Усть-Камчатска. Результаты расчета показывают приемлемость предлагаемого подхода.

Выводы. Расчетные ускорения существенно зависят от допустимого риска и делают результаты проектирования достаточно наглядными.

Введение. Для обеспечения функционирования пострадавших в результате землетрясения районов очень важно обеспечить сейсмостойкость мостов и других объектов транспортной инфраструктуры. Одним из характерных повреждений мостов при землетрясении является сброс пролетных строений с опор. Сброс пролетных строений обусловлен различными грунтовыми условиями под опорами по длине сооружения, что в свою очередь приводит к разным возмущениям опор при землетрясении.

Методы исследования. Рассматривается оценка хода опорной части балочного разрезного моста в Узбекистане с различными грунтовыми условиями под опорами сооружения. Для исключения сброса пролетного строения необходимо выполнить расчет хода опорной части. Оценку хода опорной части моста авторы предлагают выполнять в развитие линейно-спектрального теории расчета сооружений на сейсмостойкость, применяя математический аппарат теории случайных функций. Обычно коэффициенты корреляции e определяют в предположении стационарности процессов. При этом каждый процесс задается своей спектральной плотностью. Были рассмотрены различные случаи корреляции: корреляция между колебаниями точек дневной поверхности под опорами, корреляция между колебаниями верха соседних опор и корреляция колебаний основания и верха опор. Для всех случаев были вычислены соответствующие коэффициенты корреляции, которые далее учитывались при вычислении хода опор.

Результаты расчета. Для рассматриваемого трехпролетного мостового перехода с различными конструктивными решениями опор и различными грунтовыми условиями в их основании были вычислены: смещения основания, относительные смещения верха опор и полные смещения. Выполнена оценка взаимных смещений сверху. смещения верха русловых опор с учетом неоднородности поля ускорений под опорами. Определены взаимные смещения точек основания при отсутствии корреляции колебаний, взаимные смещения верха опоры при отсутствии корреляции колебаний, а также вычислены взаимные смещения точек основания и взаимные смещения верха опоры с учетом корреляции для случая белого шума.

Обсуждение. Анализ полученных результатов показал, что смещения верха опор оказываются довольно значительными. Даже оценка смещений как корня из суммы квадратов дает ход опорной части 50 см. На основании полученных результатов были даны рекомендации для проектировщиков, во-первых, о необходимости развития оголовка опоры, и, во-вторых, о дополнительном армировании опоры, для компенсации момента от вертикальной реакции пролетного строения при большом ходе опорной части, и, в-третьих, о целесообразности установки стопоров для исключения запредельных смещений.

Выводы. Расчет хода опорной части является необходимым элементом при оценке сейсмостойкости мостов. Ход опорной части зависит от относительных смещений верха опор и неоднородности поля ускорений по длине моста.

При проектировании мостов с разными опорами и с разными грунтовыми условиями под опорами целесообразно объединять пролетные строения в цепочку, например, за счет использования резиновых опорных частей.

Введение. В статье рассмотрен пример расчета сооружения, для которого учет способа суммирования усилий по формам колебаний становится существенным. Рассматривается сооружение с жесткой конструктивной схемой с относительно гибким верхним этажом, разделенным на две части. Основание сооружения нескальное.                              В расчете учитывается податливость основания и неоднородность демпфирования.

Цель. Оценка влияния различных способов учета суммирования усилий по формам колебаний.

Материалы и методы. Для оценки расчетного усилия рассмотрены четыре способа суммирования: сумма модулей, корень из суммы квадратов, формула Гупты и учет корреляции по формуле А.А. Петрова.

Результаты. Результаты расчетов существенно различаются, причем нормативный метод – корень из суммы квадратов, дает неконсервативную оценку усилий. Нормативные расчетные усилия оказываются на 20 % меньше по сравнению с аналогичными усилиями, рассчитанными с учетом корреляции форм по формуле                         А.А. Петрова.

Выводы. Способ учета корреляции форм колебаний существенно влияет на результаты расчетов. Представляется целесообразным включить уточнение суммирования нагрузок по формам колебаний в действующий свод правил

Введение. Статья рассматривает инженерные методы расчета адаптивных систем сейсмоизоляции, которые до настоящего времени отсутствуют. Это сдерживает применение таких систем в сейсмостойком строительстве. Материалы и методы. Рассмотрена сейсмоизолированная система с двойным опиранием, включающим относительно жесткие опоры ограниченной несущей способности и гибкие сейсмоизолирующие опоры. Считается, что в момент выключения жестких связей их потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию надстройки. Оценка смещения сейсмоизолирующих опор проводится в предположении, что их максимальная энергия деформации равна полученной кинетической энергии. Рассмотрен более точный расчет, учитывающий дополнительное кинематическое возбуждение от землетрясения. Результаты. Получены расчетные формулы для подбора параметров двойного опирания адаптивной сейсмоизоляции и формулы для оценки усилий и смещений в элементах сейсмоизолирующего опирания. Выполнен пример расчета автодорожного моста в высокосейсмичном районе Дагестана. Обсуждение. Хотя рассматриваемая система сейсмоизоляции существенно нелинейна, ее расчет может быть выполнен достаточно просто, не прибегая к использованию сложных программных комплексов. В статье авторы использовали классические законы механики и средства MathCad или MatLab. Работа выполнена в Петербургском университете путей сообщения и ОАО «Стройкомплекс-5».

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.