Єгупов Вячеслав Костянтинович Методи оцінки сейсмостійкості будівель і споруд

Краткое описание

Єгупов Вячеслав Костянтинович, молодший науковий співробітник НДІ фундаментальних та прикладних дослі­джень Одеського національного морського університе­ту: «Методи оцінки сейсмостійкості будівель і споруд» (05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди). Спецрада Д 41.060.01 в Одеському національному мор­ському університеті МОН України

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МОРСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису
ЄГУПОВ Вячеслав Костянтинович
УДК 624.012.45.042
ДИСЕРТАЦІЯ
МЕТОДИ ОЦІНКИ СЕЙСМОСТІЙКОСТІ
БУДІВЕЛЬ І СПОРУД
05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди.
192 - Архітектура та будівництво
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають поси¬лання на відповідне джерело
В.К. Єгупов
Науковий керівник Дорофєєв Віталій Степанович, доктор технічних наук, професор
Одеса - 2018

ЗМІСТ
ВСТУП 15
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ДОСЛІДЖЕНЬ В ОБЛАСТІ
СЕЙСМОСТІЙКОСТІ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД 22
1.1. Сейсмічна небезпека Одеського регіону 22
1.2 Аналіз наслідків катастрофічних землетрусів 26
1.2.1 Пошкоджена причальних гідротехнічних споруд під час значних
землетрусів 26
1.2.2 Аналіз сильних землетрусів 31
1.3 Розвиток методів розрахунку будівель і споруд на сейсмічні впливи 34
1.3.1. Статична теорія сейсмостійкості 36
1.3.2 Динамічна теорія сейсмостійкості 37
1.3.3 Спектральна теорія сейсмостійкості 39
1.3.3.1 Впровадження в розрахункову практику просторових моделей
будівель і сейсмічних впливів 43
1.3.4 Чисельний розв‘язок задач прямим динамічним методом 44
1.3.5. Сучасні напрямки досліджень в теорії сейсмостійкості споруд 45
1.3.6 Розвиток нормативних моделей сейсмічних впливів 47
1.4. Сейсмостійкість будівель і споруд за діючими нормами 48
1.4.1 Аналіз методів випробування споруд на динамичні впливи 49
1.5. Метод оцінки мікросейсмічних коливань 50
Висновки до розділу 1 53
РОЗДІЛ 2. ВИЗНАЧЕННЯ СЕЙСМІЧНИХ ВПЛИВІВ НА БУДІВЛІ І СПОРУДИ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО СЕЙСМІЧНОГО МОНІТОРИНГУ 55
2.1. Уточнення прогнозованої сейсмічної інтенсивності (бальности) будівельних майданчиків з урахуванням результатів ДСР і СМР. Карти
ОСР для Одеського регіону 55
12

2.2 Акселерограми землетрусів з місцевих вогнищевих зон і зони Вранча, зареєстрованих в Одесі в 2009 - 2018 роках 58
2.2.1 Методика побудови розрахункових акселерограм на основі
емпіричних даних і теоретичного моделювання 61
2.2.2 Характеристики середовища на майданчиках Одеського регіону 68
2.2.3 Інтерпретація даних інструментальних спостережень методом
сейсмічних жорсткостей 72
2.3 Визначення навантажень і впливів на об’єкти підвищеної
відповідальності 79
2.4 Уточнення сейсмічного ризику 82
2.4.1 Рекомендацій з використання розрахункових акселерограм 90
2.5 Апаратура і методика польових досліджень 92
Висновки по розлілу 2 95
РОЗДІЛ 3. РОЗРОБКА ДІНАМІЧНИХ МОДЕЛЕЙ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД 98
3.1 Закономірность у реальній роботі конструкцій при динамічних
впливах 100
3.2 Скінечно-елементна апроксимація просторових об'єктів 101
3.3 Дискретизація просторової моделі причальної споруди 102
3.4 Розрахунок на горизонтальні сейсмічні дії 106
3.5 Розрахунки спектральним методом на сейсмічні дії 119
Висновки по розділу 3 125
РОЗДІЛ 4 ЗАСТОСУВАННЯ РОЗРОБЛЕНИХ МЕТОДІВ ТА МОДЕЛЕЙ ПРИ РОЗРАХУНКАХ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД 127
4.1. Розрахунок причальних споруд на синтезовані акселерограми 127
4.2. Розрахунок укриття машинного залу газвої станціі Орловка 2 на
сінтезовані акселерограми 133
4.3. Розрахунок багатоповерхового будинку на сінтезовані
акселелограми 141
13

Висновки по розділу 4 151
ВИСНОВКИ 153
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 155
Додаток А Впровадження результатів досліджень 165
Додаток Б Розрахункови акселерограми, що моделюють землетрусу із
зони Вранча 169
Додаток В Список опубликованних наукових праць за темою
дисертації 190
Додаток Г Відомості про апробацію результатів дисертації 195
14

Список литературы

ВИСНОВКИ
У роботі вирішено науково-прикладну проблему розробки теоретичних основ і практичних методів розрахунку будівель і споруд, які зводяться в сейс-мічних районах, або реконструюються при модернізації існуючого житлового фонду на сейсмонебезпечній частині території України. Наукове значення вирі-шення зазначеної проблеми полягає в тому, що вперше створено теоретичний апарат та розрахункові моделі залізобетонних каркасних будівель, які відобра-жають їх реальну поведінку при сейсмічних впливах, з врахуванням просторової деформації і нерівномірності поля коливань ґрунту під будівлею. Прикладне значення роботи полягає в нових можливостях об'єктивної оцінки здатності будівель і споруд витримувати значні сейсмічні навантаження.
У дисертаційному дослідженні розроблено нові та удосконалено існую¬чі методи розрахунку на сейсмічні впливи будівель, споруд та їх відповідальних конструкцій для оцінки сейсмостійкості, з використанням дискретних скінчено- елементних динамічних розрахункових моделей.
На основі виконаного дослідження сформульовано наступні висновки і пропозиції.
1. Розроблено нові та удосконалено існуючі методи розрахунку будівель, споруд та їх відповідальних конструкцій на сейсмічні впливи.
2. Систематизовано та узагальнено існуючі методи з оцінки несучої здатності і деформативності будівель і споруд в умовах сейсмічної небезпеки, намічено шляхи їх подальшого розвитку.
3. Розроблено апаратуру і методику польових досліджень, яка дозволяє отримати реальні дані про коливання ґрунту на майданчиках будівництва.
4. Розроблено напівемпіричну методику побудови розрахункових аксе- лерограм, яка базується на максимальному використанні інформації, що міститься в акселерограмах землетрусів з місцевих вогнищевих зон і землетрусів зони Вранча, зареєстрованих на території міста Одеса.
153

5. Проаналізовано сейсмічний вплив локальних інженерно-геологічні умов на будівельних майданчиках. За допомогою теоретичного моделювання сейсмічних впливів і чисельних експериментів встановлено, що фільтрація сей-смічних хвиль геологічним середовищем і виникнення резонансних коливань в спорудах при сильних підкорових землетрусах зони Вранча - можуть привести до збільшення сейсмічних навантажень у декілька разів.
6. Доведено, що побудовані, з врахуванням результатів сейсмічного мікрорайонування, розрахункові акселерограми і спектри реакції відкривають можливість здешевлення сейсмостійкого будівництва за рахунок оптимального вибору конструктивних рішень, які дозволяють уникнути збігу переважаючих частот, що відповідають піковим прискоренням в сейсмічних хвилях, резонанс¬них частот підстилаючої ґрунтової товщі і власних частот проектованих будівель та споруд, із збереженням необхідної надійності.
7. Розроблено аналітичні і чисельно-аналітичні методи розрахунку сей-смічних навантажень для регулярних споруд, що допускають стискання в одно¬му напрямі. Розроблено процедуру зведення моделей поперечних і подовжніх рам до моделей квазіодновимірних консольних стержнів, які описують їх ди¬намічну поведінку.
8. Запропоновано новий метод зниження розмірності просторових об’єктів, який дозволяє обґрунтовано зводити розрахунок тривимірних інженер¬них об'єктів до розрахунку їх моделей у вигляді двовимірних або одновимірних систем.
9. Проведено апробацію запропонованих підходів, моделей та приклад-них методик для оцінки несучої здатності і деформативності будівель і споруд.
Розроблені пропозиції було використано при науково-технічному су-проводі проектування, реконструкції і зведенні реальних будівель і споруд. Ефективність впровадження полягає в підвищенні безпеки проживання населен¬ня в сейсмічних районах засобами проектування.