КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-79-00087
НазваниеИсследование нелинейной сейсмической реакции крупнопанельных зданий
Руководитель Абаев Заурбек Камболатович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук" , Республика Северная Осетия - Алания
Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-110 - Проектирование зданий и сооружений, строительство эксплуатация
Ключевые слова сейсмостойкое строительство, сейсмостойкость, крупнопанельные здания, метод конечных элементов, нелинейный анализ
Код ГРНТИ67.11.59
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Крупнопанельные здания (КПЗ) из сборного железобетона, составляют значительную часть городской инфраструктуры во всем мире. Эти конструкции обеспечивают быстрое строительство и экономические преимущества, но подвержены сейсмическому риску из-за наличия швов, которые являются критическими точками уязвимости во время сейсмических событий.
Научная проблема, лежащая в основе данного исследования, заключается в необходимости всестороннего понимания нелинейного сейсмического отклика крупнопанельных зданий, особенно с акцентом на сложное поведение различных типов соединений в условиях сейсмической нагрузки.
Сейсмические характеристики крупнопанельных зданий зависят от поведения швов (вертикальных и горизонтальных). Работа этих соединений характеризуется такими механизмами, как проскальзывание, раскрытие и деградация свойств при сейсмической нагрузке, что существенно влияет на общую работу сооружения. Однако в существующих исследованиях отсутствует целостное понимание нелинейной работы этих швов и их взаимодействия с элементами панелей во время сейсмических воздействий. Кроме того, современные методы проектирования часто опираются на упрощенные аналитические модели или эмпирические подходы, которые могут не учитывать сложную динамическую работу соединений и панелей при сейсмическом нагружении, что приводит к потенциально неточным прогнозам поведения конструкций и неадекватным стратегиям сейсмического проектирования.
Данный проект направлен на решение следующих задач:
1. Разработка комплексных моделей для различных типов соединений КПЗ, которые включают в себя определение свойств материала, характеристик нагрузки-деформации и поведения при открытии/закрытии различных типов соединений (неармированных, шпоночных, армированных и т.д.).
2. Проведение параметрических исследований и анализа чувствительности, предполагающее изучение влияния различных параметров (геометрия конструкции, свойства стыков, интенсивность землетрясения) на сейсмический отклик КПЗ.
3. Разработка рекомендаций по проектированию: на основе полученных результатов проект призван предложить практические рекомендации и модификации норм, учитывающие нелинейное поведение стыков при сейсмическом проектировании КПЗ.
Научная новизна проекта заключается в:
1. Комплексный анализ поведения элементов стыка
В то время как предыдущие исследования изучали поведение конкретных типов соединений по отдельности, данное исследование направлено на проведение комплексного анализа различных типов соединений в крупнопанельных зданиях при сейсмических воздействиях.
2. Математическое моделирование
В рамках проекта предлагается разработка математических моделей, которые более точно отражают сложное нелинейное поведение стыков и элементов панелей, чем существующие модели.
3. Параметрический анализ чувствительности
Проведение обширных параметрических исследований для понимания влияния различных факторов на сейсмический отклик крупнопанельных зданий.
В конечном счете, результаты этого исследования будут способствовать совершенствованию норм сейсмического проектирования и стратегий сейсмоусиления, обеспечивая безопасность и устойчивость крупнопанельных зданий в сейсмически опасных регионах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Представлена методология применения нелинейного статического и динамического методов для оценки сейсмостойкости различных конструктивных решений железобетонных зданий, включая критерии оценки сейсмической повреждаемости. Подчеркнута важность внедрения нелинейных методов расчета в отечественную практику, включая разработку рекомендаций и критериев оценки сейсмостойкости для зданий различных конструктивных систем (рамных, рамно-связевых, стеновых, крупнопанельных).
Проведено сравнение между результатами нелинейного динамического анализа и упрощенного модального нелинейного статического анализа для 10-этажного железобетонного здания. Предложенная методика может быть использована для корректной оценки максимальных ожидаемых моментов во время контрольного землетрясения. Отмечено, что традиционные методы расчета сильно недооценивают сейсмические требования в сравнении с нелинейными, в особенности в средней части высоты здания.
Был исследован сейсмический отклик железобетонного крупнопанельного здания (КПЗ) серии 92с. Была разработана комплексная численная модель для нелинейного сейсмического анализа КПЗ в ПК ЛИРА-САПР. Расчетная модель объекта исследования моделировалась комбинацией трех конечных элементов (КЭ): КЭ 44, КЭ 259 и КЭ 255. Стеновые панели моделируются упругими четырехузловым КЭ 44. Элементы стыков моделируются КЭ 259 – нелинейным четырехузловым конечным элементом, работа которого задается би- или трилинейной диаграммой. Элементы шпонок и закладных деталей моделируются КЭ 255 – двухузловым нелинейным элементом, работа которого задается билинейной диаграммой.
Существенные различия наблюдались между нормативным расчетом, линейным динамическим и нелинейным динамическим анализами:
– распределение относительного междуэтажного перекоса (IDR): традиционный анализ, предсказал максимальный IDR на средней высоте здания, в то время как нелинейный анализ показал максимальные значения на первом этаже;
– результаты нелинейного анализа полностью совпали с характером повреждений зданий после натурных вибродинамичесикх испытаний, предсказав концентрацию повреждений в нижних этажах.
Отмечено значительное различие сейсмического отклика в зависимости от класса бетона, из которого изготовлены соединения, причем бетон более низкого класса демонстрирует значительно более высокие значения перемещений, ускорений и относительных междуэтажных перекосов. Общий отклик здания в обоих случаях остается относительно низким в сравнении с общепринятым диапазоном для проектирования.
Однако важно отметить, что в настоящее время не существует установленных пороговых значений перекосов этажей и иных критериев оценки сейсмостойкости для крупнопанельных зданий, что подчеркивает необходимость их разработки и внедрения в нормативную базу. Данные критерии должны учитывать уникальность поведения этого конструктивного типа зданий.
Публикации
1.
Абаев З.К., Дендуп Ц.
Оценка сейсмостойкости различных конструктивных решений типового железобетонного жилого здания нелинейным статическим и динамическим методами
Строительство и реконструкция, № 5(115). С. 4-22. (год публикации - 2024)
10.33979/2073-7416-2024-115-5-4-22
2.
Абаев З.К., Валиев А.Д.
Исследование нелинейной сейсмической реакции железобетонного крупнопанельного здания серии 92с
Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, № 2. С. 9-30. (год публикации - 2025)
10.37153/2618-9283-2025-2-09-30