Бабік Костянтин Миколайович. Оцінка сейсмічної безпеки будівель, споруд та конструкцій із застосуванням теорії ризику

brief description

Бабік Костянтин Миколайович. Оцінка сейсмічної безпеки будівель, споруд та конструкцій із застосуванням теорії ризику : Дис... канд. наук: 05.23.01 2008

Бабік К.М. Оцінка сейсмічної безпеки будівель, споруд та конструкцій із застосуванням теорії ризику. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 будівельні конструкції, будівлі та споруди.
В дисертації розв’язується задача розробки інженерної методики оцінки безпеки будівель, споруд і конструкцій при впливі сейсмічних навантажень. Ключовим моментом для раціонального проектування нових і оцінки сейсмостійкості існуючих будівель і споруд є оцінка конструкційного ризику. Аналіз наслідків руйнівних землетрусів та експериментальних досліджень показує, що таку оцінку слід виконувати із використанням розрахункових акселерограм сейсмічних впливів з урахуванням просторової роботи конструкцій з розподіленими або зосередженими масами, особливостей нелінійного деформування конструкцій, взаємодії конструкцій верхньої будівлі із основою.
Розв'язання цієї задачі шляхом нелінійного динамічного розрахунку багатомасової просторової системи з одержанням єдиного рішення, представляється надзвичайно трудомістким і повною мірою не здійснюється жодним з відомих методів розрахунку. У роботі запропоновано інженерну методику, що дозволяє виконувати динамічні розрахунки конструкцій будівель на вплив акселерограм і оцінювати ризики руйнування конструкцій з урахуванням нелінійної роботи матеріалів. Зроблені пропозиції ґрунтуються на положеннях спрощених методик (зокрема, запропонованої З.Фріманом, Канада), що передбачають динамічний розрахунок одномасової системи, нелінійна реакція якої при інтенсивному сейсмічному впливі аналогічна нелінійній реакції системи з багатьма ступенями свободи. Запропонована методика дозволяє отримувати параметри нелінійної сейсмічної реакції як проектованих, так і експлуатованих, будівель, споруд і конструкцій при впливі розрахункових акселерограм. Для розрахунків багатоповерхових будівель представлено спосіб врахування вищих форм коливань.

В дисертаційній роботі представлені результати теоретичних досліджень сейсмічної реакції й ризиків руйнування споруд і конструкцій, підданих сейсмічному впливу. Отримані в роботі наукові й практичні результати можуть бути сформульовані наступним чином:

Аналіз 45 записів реальних сейсмічних подій з епіцентрами в зоні Вранча (Румунія), зареєстрованих у Чернівецькій, Хмельницькій, Рівненській, Львівській і Київській областях дозволив:

уточнити залежності графіків коефіцієнтів динамічностіb(Т)для території України в залежності від категорії за сейсмічними властивостями та продовжити горизонтальну ділянку графіка b(Т) до значення періодуТ=1,2 с;

підготувати для ДБН В.1.1-12:2006 «Будівництво у сейсмічних районах України» набір розрахункових трикомпонентних акселерограм з розрахунковими прискореннями в діапазоні (0,1-0,15)g, переважаючі періоди яких охоплюють діапазон 0,1-2,6 с.

Запропонована інженерна методика оцінки сейсмічної реакції дозволяє виконувати динамічні розрахунки будівель і споруд на вплив акселерограм при роботі конструкцій як у пружній стадії, так і з урахуванням нелінійних властивостей матеріалів, а також розраховувати ризики руйнування конструкцій будівель і споруд при сейсмічних впливах.
Представлений спосіб врахування впливу вищих форм коливань, дозволяє більш повно враховувати особливості роботи конструкцій, підданих інтенсивним динамічним впливам, що особливо актуально при розрахунку багатоповерхових будівель на сейсмічні впливи.
Оцінка достовірності розрахункового апарату, виконана на основі зіставлення результатів розрахунку за запропонованою методикою з даними натурних динамічних випробувань і результатами нелінійного динамічного розрахунку, свідчить про те, що запропонована методика досить точно відбиває параметри реакції й процеси деформування конструкцій і будівель у цілому при інтенсивних сейсмічних та динамічних впливах. Методика може бути рекомендована для оцінки сейсмічної реакції будівель і конструкцій з урахуванням особливостей нелінійного деформування матеріалів, а також для оцінки сейсмічної безпеки конструкцій, проектованих і експлуатованих в районах з можливими інтенсивними сейсмічними впливами.
Аналіз сучасних програмних комплексів, показав, що їх можливості можуть бути використані для виконання основних етапів розрахунку за запропонованою методикою, а саме: одержання розподілу сейсмічних навантажень, проведення нелінійного розрахунку на статично прикладені еквівалентні сейсмічні навантаження й динамічний аналіз одномасової системи-аналога на вплив акселерограм. На основі аналізу підготовлено рекомендації із застосування ПК ЛІРА (НДІАСБ (м. Київ) в розрахунках просторових і плоских моделей будинків за запропонованою методикою.
Підготовлено рекомендації із проведення інженерних обстежень і динамічної паспортизації будівельних об'єктів, експлуатованих у сейсмічних районах. За результатами натурних досліджень вібрації будівель, підданих сейсмічним впливам від масових вибухів у залізорудних кар'єрах м. Кривій Ріг, розроблені рекомендації з обмеження рівнів коливань конструкцій і параметрів масових вибухів породи.
Використання запропонованої методики оцінки сейсмічної реакції будівель, споруд і конструкцій із застосуванням теорії ризиків дозволило вирішити наступні практичні завдання:

провести чисельні дослідження просторової моделі багатоповерхового будинку, проектованого для будівництва в сейсмонебезпечному районі (м. Одеса) при впливі розрахункових акселерограм з урахуванням нелінійних властивостей матеріалів конструкцій. За результатами перевірочних розрахунків підготовлені рекомендації з науково-технічного супроводу проектування, будівництва й експлуатації конструкцій будинку.
обчислити ризики руйнування нестабільних конструкцій «Об'єкта «Укриття» ЧАЕС, зокрема, підтримуючої конструкції вентиляційної труби з урахуванням можливої зміни конструктивної схеми, можливого терміну експлуатації, корозії металевих конструкцій.