Опыт исследований модульных зданий на сейсмические воздействия

DOI: 10.37153/2618-9283-2025-3-34-47

Авторы:  
Рубрики:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   
Ключевые слова: модульные здания, сейсмическое воздействие, экспериментальные исследования, логарифмический декремент, сейсмостойкость
Аннотация:
Введение. Модульные здания в настоящее время имеют широкую географию применения. За счет своих преимуществ одной из областей их применения в Российской Федерации является строительство модульных зданий в труднодоступных регионах, которые зачастую являются сейсмическими. Широко востребованы модульные здания для промышленных объектов, например, для газо- и нефтеперерабатывающих заводов: здания диспетчерских и операторных, комплектные трансформаторные подстанции и здания распределительных устройств, газовые котельные, насосные и канализационные станции. Подобные сооружения требуют обоснования их надежности и соответствия нормам проектирования, в том числе и по сейсмике. При этом нормативная база как в целом по модульным зданиям, так в частности по их сейсмостойкости развита слабо. Цель. Изучение вопроса применения модульных зданий в сейсмических регионах. Методы. Для оценки возможности применения модульных зданий в сейсмических регионах выполнены изучение и анализ существующих экспериментальных исследований данных зданий и их узлов на сейсмические воздействия. Результаты. Испытания полноразмерных модулей и зданий выполняются в России и за рубежом. Испытания по акселерограммам и по воздействиям, соответствующим нормам землетрясениям показывают довольно высокий уровень сейсмостойкости модульных зданий, вплоть до расчетной сейсмичности в 9 баллов. Исследования узловых соединений на циклические нагрузки демонстрируют довольно высокую способность узлов к рассеиванию энергии, что приводит к снижению реакции при сейсмическом воздействии. Логарифмические декременты колебаний в рассмотренных исследованиях лежат в пределах 0,2÷0,3, что близко к железобетонным сооружениям. При этом различные демпферы в узлах могут использоваться для увеличения сейсмостойкости модульного здания. Обсуждение. Модульные здания имеют широкую географию строительства, в том числе в сейсмических регионах. Сертификационные и лабораторные испытания полноразмерных модулей и зданий показывают их довольно высокий уровень сейсмостойкости, вплоть до расчетной сейсмичности в 9 баллов. Также высокими диссипативными свойствами обладают внутримодульные узлы, при этом для повышения сейсмостойкости возможно применение различных демпферов. Список литературы:
1. Армихос Б.Х.Э., Фернандес К.Э.В. Варианты модульной конструкции в Южной Америке для чрезвычайных ситуаций // Молодой ученый. 2024. № 3 (502). С. 44–47. 2. Liew J.Y.R. Innovation in modular building construction. Ninth International Conference on Advances in Steel Structures (ICASS’2018), 2018, p. K-05. DOI: 10.18057/ICASS2018.K.05 3. Chen Z., Wang J., Liu J., Khan K. Seismic behavior and moment transfer capacity of an innovative self-locking inter-module connection for modular steel building. Engineering Structures, 2021, vol. 245, p. 112978. Doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112978 4. Matsuda R. Shake table test to examine the seismic performance of unit houses // Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Тихоокеанский государственный университет. 2020. Т. 3. С. 423–427. 5. Ведяков И.И., Суслов Л.С., Марисюк А.А., Кашин О.В., Новожилов М. В. Несущая способность стального каркаса многоэтажного модульного здания с учетом жесткости быстросборных соединений // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2023. № 6. С. 8–44. DOI: 10.37153/2618-9283-2023-6-8-44 6. Дементьев Н.М., Волкодав В.А., Волкодав И.А., Титова И.Д. Перспективы развития и нормирования модульного строительства в России с учетом зарубежного опыта // Инженерный вестник Дона. 2023. № 4 (100). С. 402–434. 7. Liew J.Y.R., Dai Z., Chua Y.S. Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings. Structures, 2019, vol. 21, pp. 135–149. Doi.org/10.1016/j.istruc.2019.02.010 8. Трёкин Н.Н., Кодыш Э.Н., Келасьев Н.Г., Терехов И.А., Гасиев А.А., Шмаков С.Д. Стандартизация модульных зданий и их конструктивные решения // Academia. Архитектура и строительство. 2024. №. 3. С. 161–170. DOI: 10.22337/2077-9038-2024-3-161-170 9. Грановский А.В., Гасиев А.А. Динамические испытания образцов каменной кладки усиленных холстами из углеволокнистой ткани // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2015. № 2. С. 29–35 10. Чтобы сети твердо «стояли на ногах». ООО «Центр Комплексно-Сейсмических Испытаний» // Электроэнергия. Передача и распределение. 2016. № 4 (37). С. 54–57 11. Савков С.В., Демишин С.В. Центр комплексно-сейсмических испытаний: современное состояние и перспективы развития // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2015. №. 5. С. 44–47. 12. Грановский А.В., Смирнов В.А., Федоров М.В., Сазонов А.С., Елутин А.М., Эр-Очир А. К оценке сейсмостойкости зданий, изготовленных по объемно-модульной технологии фирмы «Кнауф» // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 2. С. 34–39. Doi: 10.33622/0869-7019.2020.02.34-39 13. Landolfo R., Iuorio O., Fiorino L. Experimental seismic performance evaluation of modular lightweight steel buildings within the ELISSA project. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2018, vol. 47 (15), pp. 2921–2943. Doi: 10.1002/eqe.3114 14. Alembagheri M., Sharafi P., Rashidi M., Bigdeli A., Farajian M. Natural dynamic characteristics of volumetric steel modules with gypsum sheathed LSF walls: Experimental study. Structures. 2021, vol. 33, pp. 272–282. Doi.org/10.1016/j.istruc.2021.04.068 15. Cho B.-H., Lee J.-S., Kim H., Kim D.-J. Structural performance of a new blind-bolted frame modular beam-column connection under lateral loading. Applied Sciences, 2019, vol. 9, p. 1929. Doi.org/10.3390/app9091929 16. Chen Z., Liu J., Yu Y., Zhou C., Yan R. Experimental study of an innovative modular steel building connection. Journal of Constructional Steel Research, 2017, vol. 139, pp. 69–82. Doi.org/10.1016/j.jcsr.2017.09.008 17. Deng E.-F., Zong L., Ding Y., Dai X.-M., Lou., Chen Y. Monotonic and cyclic response of bolted connections with welded cover plate for modular steel construction. Engineering Structures, 2018, vol. 167, pp. 407–419. Doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.04.028 18. Lee S., Park J., Shon S., Kang C. Seismic performance evaluation of the ceiling-bracket-type modular joint with various bracket parameters. Journal of Constructional Steel Research, 2018, vol. 150, pp. 298–325. Doi.org/10.1016/j.jcsr.2018.08.008 19. Sanches R., Mercan O. Vertical post-tensioned connection for modular steel buildings. Proceedings of the 12th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Quebec, Canada, 2019, pp. 1–8. 20. Chen Z., Wang J., Liu J., Khan K. Seismic behavior and moment transfer capacity of an innovative self-locking inter-module connection for modular steel building. Engineering Structures, 2021, vol. 245, p. 112978. Doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112978 21. Zhang G., Xu L.-H., Li Z.-X. Development and seismic retrofit of an innovative modular steel structure connection using symmetrical self-centering haunch braces. Engineering Structures, 2021, vol. 229, p. 111671. Doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111671 22. Jing J., Clifton G.C., Roy K., Lim J.B.P. Seismic protection of modular buildings with galvanised steel wall tracks and bonded rubber units: Experimental and numerical study. Thin-Walled Structures, 2021, vol. 162, p. 107563. Doi.org/10.1016/j.tws.2021.107563 23. Широков В.С. Коэффициент динамичности модульных зданий при сейсмическом воздействии // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2022. № 4. С. 23–33 DOI 10.37153/2618-9283-2022-4-23-33