Лапин Владимир Алексеевич
Лапин Владимир Алексеевич

Лапин Владимир Алексеевич Лапин Владимир Алексеевич

Кандидат технических наук, директор Центра научных исследований – ученый секретарь АО «КазНИИСА», член-корреспондент НИА РК и МИА, Алматы, Республика Казахстан



Публикации

Вероятностная оценка величин надежности и отказа для монолитных зданий по результатам паспортизации
Журнал: №4 2021
Подробнее

В 2017-2018 годы впервые выполнена тотальная паспортизация жилого фонда многоквартирных зданий города Алматы. По результатам паспортизации внесено в базу данных всего 8171 зданий, из которых 1425 являются многоэтажными монолитными зданиями различной этажности и конструктивных типов. Выявлено также, что 1305 монолитных зданий являются сейсмостойкими, 27 – несейсмостойкими и 93 – находятся в зоне тектонических разломов на территории города. Для дальнейших исследований представляется полезным принять пессимистическую гипотезу о том, что здания, расположенные в зоне тектонических разломов, будут разрушены. В этих условиях впервые получены количественные оценки величин вероятности отказа и надежности для монолитных зданий с учетом местных особенностей сейсмического воздействия для города Алматы. Подтверждена высокая сейсмостойкость монолитных зданий. Установлено, что при учете влияния тектонических разломов вероятность отказа монолитного здания увеличивается более чем в 4 раза. Учитывается повторяемость землетрясений согласно действующей «Карты сейсмического зонирования Республики Казахстан». Способы усиления монолитных зданий должны быть индивидуальными и определяться по результатам экспериментальных исследований.

ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА ВЕЛИЧИН НАДЕЖНОСТИ ДЛЯ КИРПИЧНЫХ ЗДАНИЙ
Журнал: №4 2020
Подробнее

В 2017-2018 годах в городе Алматы впервые
проведена полная паспортизация жилого фонда многоквартирных зданий. Выявлено
1607 многоэтажных кирпичных зданий высотой 2-4 этажа. По результатам
паспортизации впервые получены количественные оценки априорных и апостериорных
величин вероятности отказа и надежности для кирпичных зданий. Учитывается
повторяемость землетрясений. Методом статистического моделирования с
использованием экспериментальных данных, полученных при регистрации взрывов в
МЕДЕО, вычислены априорные вероятности отказа кирпичных зданий. Результаты
оценок величин надежности и отказа используются для практических рекомендаций
по уменьшению риска и ожидаемых потерь при возможных землетрясениях.

Вероятностная оценка величин надежности и риска по результатам паспортизации
Журнал: №3 2020
Подробнее

В городе Алматы впервые проведена полная паспортизация жилого фонда многоквартирных зданий. Выявлена структура жилого фонда с выделением групп зданий по конструктивным решениям и оценке их сейсмостойкости. По результатам паспортизации впервые получены количественные оценки величин вероятности отказа для различных типов зданий. Получены формулы для оценки количественного значения сейсмического риска. Проведена оценка количества погибших при расчетном землетрясении. Результаты оценок будут использованы для практических рекомендаций по уменьшению риска и ожидаемых потерь при возможных землетрясениях.

Методологические основы использования станций инженерно-сейсмометрической службы на зданиях
Журнал: №4 2018
Подробнее

Рассмотрены методологические основы применения сети станций инженерно-сейсмометрической службы АО «КазНИИСА». В зависимости от типа решаемых задач все станции разбиты на группы (полигоны). Отдельно собраны здания, находящиеся вблизи тектонических разломов. На одной площадке расположены здания, оснащенные системами сейсмозащиты и дом-аналог. Анализируются средства обработки инструментальных записей – корректировка нулевой линии акселерограммы по виду корреляционной функции, построение распределения ускорений на азимутальной плоскости. Анализируются возможности обработки инструментальных записей за многолетний интервал регистрации. Даются рекомендации по дальнейшему развитию инженерно-сейсмометрической службы АО «КазНИИСА».

Исследования изменения динамических характеристик высотного здания по данным инженерно-сейсмометрических станций
Журнал: №3 2018
Подробнее

Проведен анализ инструментальных записей станций инженерно-сейсмометрической службы на зданиях для оценки изменения динамических характеристик 25-этажного здания гостиницы «Казахстан» в г. Алматы. Здание расположено вблизи тектонического разлома. При двух землетрясениях были получены представительные инструментальные данные на сейсмической станции № 16 («Высотная гостиница»), оснащенной цифровой приборноизмерительной системой. Здание двадцатипятиэтажное с ядром жесткости, построенное в 1976 году. С использованием акселерометров ADXL и регистратора РСМ-32 получены качественные инструментальные записи ускорений в подвале, на этажах и кровле здания, а также построены спектральные кривые β. Отмечаются особенности динамики указанного здания при землетрясениях. При воздействии удаленного землетрясения выявлены периоды колебания здания по основной и второй формам колебаний. Проведены сопоставления динамических характеристик дома по измерениям 1977 и 2018 годов. Установлено существенное увеличение величины периода колебания по первой форме на 25-48% по сравнению с измерениями 1976-1977 годов за 40-летний период эксплуатации.

Динамика объекта полигона сейсмоизоляции: здание с опорами на фторопластовых прокладках
Журнал: №6 2019
Подробнее

Для исследования сейсмоизолирующих свойств зданий в г.Алматы функционирует специальный полигон. Он включает здания с обычными ленточными фундаментами с системой перекрестных лент, сейсмоизолирующими кинематическими и опорами с прокладками из фторопласта. На зданиях установлены станции инженерно-сейсмометрической службы (станции 20, 21, 22). Анализируются результаты экспериментальных исследований дома на фторопластовых прокладках, выполненные в конце 80-х годов. Результаты сравниваются с инструментальными записями при землетрясениях 31 мая 2012 и 16 августа 2014 годов. Период максимума спектра совпадает с резонансным на начальных этапах вибрационных испытаний 0,44-0,47 сек. С использованием одномассовой расчетной схемы с учетом наличия сил сухого трения выполнен расчет динамической модели здания на воздействие виде нестационарного случайного процесса. Медианные величины ускорения в основании соответствуют данным «Карты сейсмического зонирования Республики Казахстан» для землетрясений с повторяемостью 475 лет и 2475 лет. Получены вероятностные оценки величин перемещения в уровне опоры.

Динамика объекта полигона сейсмоизоляции: здание-аналог
Журнал: №3 2019
Подробнее

Приводятся результаты исследования эталонного здания (здания-аналога) полигона сейсмоизоляции. Полигон включает здания с обычными ленточными фундаментами с системой перекрестных лент, сейсмоизолирующими кинематическими фундаментами и опорами с прокладками из фторопласта. На зданиях установлены станции инженерно-сейсмометрической службы. Анализируются экспериментальные исследования дома-аналога, выполненные в конце 80-х годов. Результаты сравниваются с инструментальными записями при землетрясении 16 августа 2014 года. Величина периода колебания здания по данным инструментально-сейсмометрической службы 0,40 сек, что полностью соответствует данным виброиспытаний при минимальной загрузке дебалансов – 0,390,42 сек. Установлено, что поэтажные перекосы этажей здания уменьшаются с высотой. Здание деформируется в основном по сдвиговой схеме. С учетом экспериментальных данных построена кусочно-линейная диаграмма деформирования одномассовой динамической модели здания.
 

Динамика объекта полигона сейсмоизоляции: здание на кинематических фундаментах
Журнал: №2 2019
Подробнее

Для исследования сейсмоизолирующих свойств зданий в г. Алматы функционирует специальный полигон. Он включает здания с обычными ленточными фундаментами с системой перекрестных лент, сейсмоизолирующими кинематическими фундаментами и опорами с прокладками из фторопласта. На зданиях установлены станции инженерно-сейсмометрической службы. Анализируются результаты экспериментальных исследований дома на кинематических фундаментах, выполненных в конце 80-х годов. Результаты сравниваются с инструментальными записями при землетрясениях 31 мая 2012 и 16 августа 2014 годов. Период максимума спектра совпадает с резонансным на начальных этапах вибрационных испытаний 0,45-0,51 сек. Установлено, что поэтажные перекосы этажей здания уменьшаются с высотой. С использованием одномассовой расчетной схемы с учетом нелинейной диаграммы деформирования выполнен расчет динамической модели здания на воздействие в виде акселерограмм указанных землетрясений в уровне фундамента.

Спектральный анализ неканонического представления случайного процесса в задачах моделирования сейсмического воздействия для расчета зданий и сооружений
Журнал: Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2016 - №5
Подробнее

Анализируется модель сейсмического воздействия в виде комбинации простых функций со случайными параметрами. Случайный процесс, моделирующий сейсмическое воздействие, задается неканоническим представлением. Предлагается способ генерирования искусственных акселерограмм местных землетрясений, основанный на представлении корреляционной функции как суммы косинус-экспоненциальных слагаемых. Параметры аппроксимации корреляционной функции определены раннее на основе метода наименьших квадратов с помощью пакета MATLAB с применением методов нелинейной аппроксимации.. Как критерий качества используется совпадение исходной и генерируемой спектральных кривых. Используются выборки реализаций случайного процесса от 20 до 10000 акселерограмм. Алгоритмы просто реализуются в современных системах компьютерной математики MATLAB, SCILAB. Рассмотрена также математическая модель акселерограммы землетрясения в Эль-Центро, 1940 г. Область применения алгоритмов — расчеты с применением Еврокода 8 и стандартов ISO 2394, ISO 8930, в том числе с применением вероятностных методов, определение надежности зданий и сооружений на основе метода статистических испытаний.

Генерирование искусственных акселерограмм местных землетрясений
Журнал: Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2016 - №4
Подробнее

Остаются актуальными подходы к расчету зданий и сооружений, основанные на прямом численном интегрировании уравнений динамики. Для этого используются реальные или искусственные акселерограммы. Вероятностные методы расчета основаны на генерировании искусственных акселерограмм как реализаций случайного процесса. Предлагается способ генерирования искусственных акселерограмм, основанный на представлении корреляционной функции как суммы косинус-экспоненциальных слагаемых. Параметры аппроксимации определяются на основе метода наименьших квадратов с помощью пакета Curve Fitting Toolbox СКМ MATLAB. Искусственные акселерограммы генерируются с помощью расчетной формулы авторегрессии (скользящего среднего). Точность генерирования иллюстрируется расчетом спектральных кривых.

АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО РИСКА ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН С УЧЕТОМ ДАННЫХ СЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНИРОВАНИЯ
Журнал: Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017 - №3
Подробнее

Рассмотрены вопросы количественной оценки величин сейсмического риска зданий и сооружений с учетом новых карт сейсмического зонирования территории Республики Казахстан. На примере расчета величин сейсмического риска для 2-х опытных фрагментов каркасных промышленных зданий оценивается влияние повторяемости землетрясений. Учитывается нелинейное деформирование указанных фрагментов зданий. Приводится, также, пример расчета величин риска для зданий на локальной площадке. Отмечена важность наличия необходимой узаконенной сейсмологической информации для оценки сейсмического риска для населенных пунктов РК.

Исследования инструментальных записей инженерно-сейсмометрической службы на Капчагайской ГЭС
Журнал: Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017 - №5
Подробнее

Впервые приводятся инструментальные записи ускорений на объектах Капчагайской ГЭС (грунт, здание ГЭС и русловая плотина) при 5-балльных землетрясениях. Построены спектральные кривые ?. Установлено, что при воздействии двух землетрясений наименее спектральные кривые отличаются для случая русловой плотины, наиболее – для точки регистрации на грунте. Даются рекомендации для увеличения количества точек регистрации.

Изучение динамики сейсмоизолируемых зданий с помощью станций инженерно-сейсмометрической службы
Журнал: Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2018 - №1
Подробнее

В АО «КазНИИСА» исследования сейсмоизолирующих свойств зданий, оснащенных специальными системами сейсмозащиты, выполняется на специальном полигоне. На трех построенных домах с одинаковой надфундаментной частью (9-этажные крупнопанельные дома серии 158), но различными фундаментами: обычными ленточными с системой перекрестных лент, сейсмоизолирующими кинематическими и опорами с прокладками из фторопласта, были установлены датчики измерения смещений, скоростей и ускорений. На указанных зданиях в поперечном направлении получены инструментальные записи землетрясения 16 августа 2014 года. Полученные акселерограммы использованы для построения спектральных кривых ?. Оценивается возможный эффект сейсмоизоляции, а также влияние конструкций фундамента на динамику зданий с фундаментами обычного типа и сейсмоизолируемыми.

Исследования изменения динамических характеристик высотного здания по данным инженерно-сейсмометрических станций

Подробнее

Проведен анализ инструментальных записей станций инженерно-сейсмометрической службы на зданиях для оценки изменения динамических характеристик 25-этажного здания гостиницы «Казахстан» в г. Алматы. Здание расположено вблизи тектонического разлома. При двух pемлетрясениях были получены представительные инструментальные данные на сейсмической станции № 16 («Высотная гостиница»), оснащенной цифровой приборно-измерительной системой. Здание двадцатипятиэтажное с ядром жесткости, построенное в 1976 году. С использованием акселерометров ADXL и регистратора РСМ-32 получены качественные инструментальные записи ускорений в подвале, на этажах и кровле здания, а также построены спектральные кривые ?. Отмечаются особенности динамики указанного здания при землетрясениях. При воздействии удаленного землетрясения выявлены периоды колебания здания по основной и второй формам колебаний. Проведены сопоставления динамических характеристик дома по измерениям 1977 и 2018 годов. Установлено существенное увеличение величины периода колебания по первой форме на 25-48% по сравнению с измерениями 1976-1977 годов за 40-летний период эксплуатации.

Методологические основы использования станций инженерно-сейсмометрической службы на зданиях

Подробнее

Рассмотрены методологические основы применения сети станций инженерно-сейсмометрической службы АО «КазНИИСА». В зависимости от типа решаемых задач все станции разбиты на группы (полигоны). Отдельно собраны здания, находящиеся вблизи тектонических разломов. На одной площадке расположены здания, оснащенные системами сейсмозащиты и дом-аналог. Анализируются средства обработки инструментальных записей – корректировка нулевой линии акселерограммы по виду корреляционной функции, построение распределения ускорений на азимутальной плоскости. Анализируются возможности обработки инструментальных записей за многолетний интервал регистрации. Даются рекомендации по дальнейшему развитию инженерно-сейсмометрической службы АО «КазНИИСА».

Особенности колебания основания зданий при местных землетрясениях
Журнал: №6 2018
Подробнее

Станциями инженерно-сейсмометрической службы АО «КазНИИСА» в 2018 году зарегистрировано свыше 15 местных землетрясений с очагами в г. Алматы и Алматинской области. Из полученных инструментальных записей отобраны акселерограммы, записанные на жестком и гибких зданиях при 3-х ощутимых землетрясениях. Это акселерограммы, записанные в подвальных частях на четырехэтажном каркасном здании и 11-этажном здании со стальным каркасом. В одном случае используются инструментальные записи, зарегистрированные в подвале 17-этажного здания. Гибкие здания расположены вблизи тектонических разломов. Построены спектральные кривые, характеризующие частотный состав сейсмического
воздействия. Установлено, что частотные характеристики основания, сложенные грунтами 2-ой категории по сейсмическим свойствам, высокочастотные с преобладающими периодами 0,06-0,23 сек. Резонансные явления для гибких зданий при воздействии местных землетрясений не наблюдаются. Инструментальные записи включены в базу данных акселерограмм АО «КазНИИСА».

Вероятностная оценка величин надежности для каркасных зданий по результатам паспортизации с учетом тектонических разломов
Журнал: №3 2021
Подробнее

При бюджетном финансировании в течение двух лет в 2017-2018 годы  впервые выполнена тотальная паспортизация жилого фонда многоквартирных зданий. Внесено в базу данных всего 8171 здание, из которых 1847 являются многоэтажными каркасными зданиями различной этажности и конструктивных решений. Установлено, что 1628 каркасных зданий являются сейсмостойкими, 59  зданий с первым гибким этажом являются несейсмостойкими и 160 – находятся в зоне тектонических разломов на территории города. Принята гипотеза, что здания, расположенные в зоне тектонических разломов, будут разрушены. В этих условиях впервые получены количественные оценки величин вероятности отказа и надежности для каркасных зданий различных типов. Учитывается повторяемость землетрясений согласно действующей «Карты сейсмического зонирования Республики Казахстан». Результаты оценок величин надежности и отказа используются для практических рекомендаций по уменьшению риска и ожидаемых потерь при возможных землетрясениях.  Предлагается тотальное усиление каркасных зданий с первым гибким этажом (59 зданий). Однако при этом условная вероятность отказа по группе жилых каркасных зданий останется ненулевой. Способ усиления должен определяться по результатам экспериментальных исследований.

Оценка надежности многоэтажного здания в соответствии с принципами Еврокода
Журнал: №5-2021
Подробнее

Предлагается способ определения надежности здания на основе применения основных принципов Еврокода. Надежность понимается как вероятность безотказной работы. Преобразование многомассовой системы в эквивалентную   одномассовую нелинейную систему выполнено по методике нелинейного расчета Pushover (программный пакет MIDAS/Gen). Сейсмическое воздействие моделируется нестационарным случайным процессом, который получен из стационарного умножением на детерминированную огибающую. В качестве показателя надежности принят согласно EN 1990 индекс надежности b, который связан с величиной вероятности безотказной работы. За отказ принимается превышение величины предельно допустимых перемещений (перекоса) системы. Определение индекса надежности выполняется с помощью метода статистических испытаний (метод Монте-Карло). Приведен пример расчета 9-этажного жилого дома, ранее рассчитанного по спектральному методу. Поэтажные массы, перемещения и кривая несущей способности и её параметры берутся из результатов расчета здания, выполненного с применением вычислительным комплексом Midas gen. Результаты расчета показывают неудовлетворительную надежность здания по величине индекса b. Метод расчета может быть использован для расчета зданий по специальным техническим условиям (СТУ). 

Вероятностная оценка величин надежности для крупнопанельных зданий по результатам паспортизации
Журнал: №2 2021
Подробнее

По договору с городскими властями в 2017-2018 годы впервые проведена полная паспортизация жилого фонда многоквартирных зданий. Внесено в базу данных 2658 многоэтажных крупнопанельных зданий различной этажности от 2-х до 9-и этажей. По результатам паспортизации впервые получены количественные оценки величин вероятности отказа и надежности для крупнопанельных зданий различных типов. Учитывается повторяемость землетрясений согласно действующей «Карты сейсмического зонирования Республики Казахстан». Получена величина надежности по всей группе крупнопанельных зданий. Выявлено, что несейсмостойкими являются крупнопанельные здания с первым гибким или кирпичным этажом. Результаты оценок величин надежности и отказа используются для практических рекомендаций по уменьшению риска и ожидаемых потерь при возможных землетрясениях. Предлагается выполнить усиление крупнопанельных зданий с первым гибким или кирпичным этажом (33 здания). Способ усиления должен определяться по специальным исследованиям.