Определение коэффициента редукции с учетом динамических характеристик сейсмических воздействий

Симборт Себальос Энрике Херардо

Строительная механика

автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Определение коэффициента редукции с учетом динамических характеристик сейсмических воздействий

кандидата технических наук: Симборт Себальос Энрике Херардо
город: Санкт-Петербург
год: 2012
специальность ВАК РФ: 05.23.17
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Определение коэффициента редукции с учетом динамических характеристик сейсмических воздействий»

Автореферат диссертации по теме "Определение коэффициента редукции с учетом динамических характеристик сейсмических воздействий"

На правах рукописи

6й'

СИМБОРТ СЕБАЛЬОС Энрике Херардо

ОПРЕД ЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РЕДУКЦИИ С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальность 05.23.17 - Строительная механика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г1-7> ?г.:-* /II ;;_! ¿и и

Санкт-Петербург 2012

005047853

Диссертационная работа выполнена на кафедре строительной механики ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

доктор технических наук, профессор Рутман Юрий Лазаревич

Уздин Александр Моисеевич

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения», профессор кафедры теоретической механики;

Давыдова Галина Вячеславовна

кандидат технических наук (ООО «Гамма-Гермес», начальник отдела сейсмостойкого строительства), г. Санкт-Петербург

ОАО Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ»

Защита состоится 31 января 2013 года к 16— часов на заседании диссертационного совета Д 212.223.03 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д.4, зал заседаний (ауд. 219).

Тел ./факс (812) 316-5 8-72

Email: rector@spbgasu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан «<=6?"» декабря 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

JI. Н. Кондратьева

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Расчетные сейсмические нагрузки, предписанные в нормах по сейсмостойкому проектированию, как правило, ниже (а в некоторых случаях значительно ниже) сейсмических нагрузок, определяемых в предположении упругого деформирования конструкций. Такое снижение сейсмических нагрузок в нормах сейсмостойкого проектирования осуществляется при помощи коэффициентов редукции нагрузок. Коэффициенты редукции, предписанные в нормах, нацелены на учет способности рассеивания энергии за счет пластических деформаций. Уровень редукции сейсмических нагрузок главным образом основан на наблюдении динамического поведения различных конструктивных систем во время прошедших землетрясений. Однако во время сильных землетрясений способность системы к пластическим деформациям снижается вследствие накопления повреждений, вызванных цикличностью воздействий, и в ряде случаев пластический резерв конструкций может оказаться недостаточным для восприятия входной сейсмической нагрузки. Таким образом, на пластический ресурс а, следовательно, на выбор коэффициентов редукции существенно влияют такие факторы, как малоцикловая усталость, характер сейсмического воздействия, динамические характеристики сооружений и т. д. Существует ряд исследований, посвященных изучению данных факторов. Однако в этих исследованиях не до конца раскрыт их механизм влияния, поскольку критерии, заложенные в этих работах, основаны на некоторых эмпирических допущениях. Кроме того, предлагаемые критерии не связаны с конкретными физическими характеристиками, например, такими, как уровень деформаций. Необходимо отметить, что существующие подходы не указывают границы применения тех или иных значений коэффициентов редукций в зависимости от характера воздействия.

Эти пробелы в обосновании правил выбора коэффициентов редукции приводят к необходимости продолжения исследований в этой области, что определяет актуальность выбранной темы.

Степень разработанности проблемы. С момента появления «первой трактовки» коэффициента редукции (в конце 50-х начала 60-х годов в ранних работах Велетсоса А. и Ньюмарка Н.) до настоящего времени усилия многих ученых и специалистов в области сейсмостойкого проектирования были направлены на создание новых уточняющих формулировок данною коэффициента. К числу основополагающих работ относятся исследования Бертеро В., Блюма Дж., Берга Г., Фримана С., Сид X., Томаидеса С., Пензена Дж., Корчинского И.Л., Медведева C.B., Полякова C.B., Миранды Э., Риделла Р., Идальго П.А., Айзенберга Я.М., Ржевского В. А, Круса Э., Ву Дж., Хансона Р., Нассара А., Кравинклера X., Видича Т. и других ученых.

Анализ критериев определения коэффициента редукции показал, что существующие методики определения коэффициентов редукции подразделяются на две группы:

1. Упрощенные методы оценки коэффициента редукции сейсмических нагрузок (рис. 1). К данной группе относятся исследования Козенцы Э., Баллио Дж. (методы, основанные на теории коэффициента пластичности); Холла В., Джуф-фре А. и Джаннини Р., Палаццо Б. и Фратернали Ф., Нассара А., Фримана С., Сид Х-, Чопры А., Гоэля Р., Напетваридзе Ш.Г., Хачияна Э.Е., Мелкумяна М.Г., Немчинова Ю.И., Марьенкова Н.Г., Бабика К.Н., Пристли М., Ордаса М., Переса Л., Ли Л., Хана С., Виельма Дж., Риверо П. (методы, основанные на обобщении результатов динамических анализов нелинейных систем с одной степенью свободы); а также работы Хаузнера Дж., Комо М. и Ланни Дж., Като Б. и Акиямы X. (методы, основанные на энергетических подходах).

Критерий равенства Критерий равенства энергий

максимальных перемещений

Спектр псевдоскоростей

ynp, max

u и = U

т ynp, max уп, max

U U

ynp, max yn, max

0,5

а) 6) в)

Рис. 1. Упрощенные методы оценки коэффициента редукции. Методы, основанные на: а, б) теории коэффициента пластичности; в) энергетических подходах

2. Методы определения коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе теории малоцикловой усталости. К данной группе относятся исследования Баллио Дж. и Кастильони К., Парка Дж. и Анга А., Кравинклера X. и Зонхрей М., МакКэйб С., Кувамура X. и Ямамото К., Кэмпбелла С., Файхара П., Жарниц-кого В.И., Мирсаяпова И.Т., Болотина В.В., Чиркова В.П., Радина В.П. и др.

Исследования проблемы с позиций нелинейного поведения и оценки риска содержатся в работах Уздина A.M., Клячко М.А., Трифонова О.В., Мкртычева О.В.

На основе данных исследований сложилось современное понимание инженерных требований к сейсмостойкому строительству в целом. Эти положения в настоящее время учтены в Еврокоде-8.

Одним из самых важных аспектов при изучении коэффициента редукции сейсмических нагрузок является проведение сравнительного анализа коэффициентов редукции существующих норм сейсмостойкого проектирования. Сравнению норм сейсмостойкого проектирования различных стран посвящены работы Тады М., Накашимы М., Фардиса М.Н., Маццолани Ф., Ицкова И.Е., Марино Э., Санчеса-Рикарда Л., Боссо Л. иБарбата А. и др.

В диссертации приводится анализ коэффициентов редукции различных стран при назначении расчетной сейсмической нагрузки для случая металлических каркасных зданий при землетрясении 9-ти баллов. Результаты данного анализа приведены в табл. 1.

Таблица 1

Коэффициенты редукции сейсмических нагрузок при назначении расчетной сейсмической нагрузки

Нормы по сейсмостойкому строительству UBC-97 BCJ ЕС8 СНиП II-7-81* СП 14.13330.2011

\V 1,25 1,00 0,875 1,00 1,40

Обозначения коэффициентов редукции R D <7 к. к,

Значения коэффициентов редукции (*) 8,5 0,25 6 0,25 0,25

с и. расч. И' 0,147 0,25 0,146 0,25 0,35

(*)-уместно напомнить, что в нормах UBC-97 и ЕС8 значения 5а расч получаются путем деления ^упр на соответствующие коэффициенты редукции R и <7; в нормах же Японии (BCJ) и Российской Федерации (СНиП, СП), путем умножения на коэффициенты Ли /Г, соответственно.

Обилие исследований по рассматриваемому вопросу привело к тому, что разные авторы вкладывают различный смысл в понятия коэффициентов редукции и пластичности. Во многих случаях рекомендации по назначению коэффициентов редукции на сооружения различного класса пластичности не имеют необходимого обоснования.

Целью диссертационной работы является разработка методики определения коэффициента редукции сейсмических нагрузок для расчета сейсмостойкости зданий и сооружений. Для достижения данной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Анализ современных подходов к выбору коэффициентов редукции сейсмических нагрузок.

2. Создание математических моделей для установления взаимосвязи между

величиной коэффициента пластичности Кц (ductility factor, ц) и деформациями

в наиболее нагруженных элементах здания.

3. Разработка математических моделей для вычисления критериальных величин накопления пластических деформаций при сейсмическом нагружени.;

4. Проведение расчетов по акселерограммам на основе разработанных теоретических положений.

5. Разработка рекомендаций по использованию предлагаемых методик в нормативных документах.

6. Проведение на простейших моделях анализа по возможности использования энергетического подхода для расчета сейсмостойкости сооружения.

Методика исследований включала построение математических моделей рассматриваемых систем, их численный анализ; сопоставление полученных результатов с имеющимися данными последствий прошлых землетрясений. При этом использовались методы строительной механики, динамики сооружений, а также методы математической статистики и статистической динамики.

Научная новизна работы

1. Разработан методический подход, позволяющий при расчете на воздействие МРЗ (максимальное расчетное землетрясение) определить уровень деформаций в наиболее нагруженных элементах здания (сооружения) на основе величин коэффициента пластичности К^.

2. Разработана методика определения пластического ресурса элементов строительных конструкций, учитывающая цикличность воздействий.

3. Разработан алгоритм, позволяющий связать величину коэффициента редукции К[ с коэффициентом пластичности К^.

4. Установлены диапазоны частот конструкций, для которых справедливы широко используемые соотношения Ньюмарка и Холла.

5. Разработаны рекомендации по выбору коэффициента редукции в виде положений, которые могут быть использованы при разработке нормативных документов.

6. Установлена возможность использования критерия кумулятивной абсолютной скорости (САУ) при энергетическом подходе к анализу сейсмостойкости сооружения.

Практическая ценность диссертационной работы

1. Разработана методика определения уровня пластических деформаций в элементах строительных конструкций в зависимости от максимальных перемещений сооружения при однократном и циклическом нагружениях.

2. Разработана методика выбора значения коэффициента редукции сейсмических нагрузок Кх на основе анализа пластического ресурса сооружения.

3. Получены формулы, позволяющие связать величину коэффициента редукции К\ с коэффициентом пластичности К^.

4. Разработаны рекомендации по выбору коэффициента редукции с учетом малоцикловой усталости и характера сейсмического воздействия, сформулированные в виде положений, которые могут быть использованы при разработке нормативных документов. Полученные результаты развивают пункт 5.5 (табл. 5) актуализированной редакции СНиП Н-7-81 * - Свода правил СП 14.13330.2011 и пунктб.3.2 Еигосос1е 8.

Личный вклад автора. Все результаты диссертационной работы принадлежат лично автору. Автором разработаны методика, позволяющая связать вели-

чину К^ рассматриваемой системы с уровнем деформаций, а также рекомендации по определению коэффициента редукции К\ с учетом малоцикловой усталости и характера сейсмического воздействия.

Во всех работах, опубликованных в соавторстве, автору в равной степени принадлежит постановка задач и формулировка основных положений, определяющих научную новизну исследований.

Обоснованность н достоверность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечиваются использованием современного математического аппарата, теории сейсмостойкости, общепринятых допущений строительной механики, теории упругости и теории пластичности; соответствием результатов исследований данным, полученным другими авторами.

На защиту выносятся:

- методика расчета уровня пластических деформаций в элементах строительных конструкций в зависимости от максимальных перемещений сооружения, описанного упругопластической моделью с одной степенью свободы;

- методика определения пластического ресурса элементов строительных конструкций, учитывающая цикличность воздействий;

- методика выбора значения коэффициента редукции на основе анализа пластического ресурса, выявленного по вышеуказанным методикам;

- формулы, позволяющие связать величину коэффициента редукции К1 с коэффициентом пластичности Км в зависимости от параметра Атах/Утах;

- рекомендации по выбору коэффициента редукции, сформулированные в виде положений, позволяющих быть использованными при разработке нормативных документов;

- рекомендации по применению критерия САУ для оценки сейсмостойкости сооружений при воздействии землетрясений, характеризуемых одним импульсом.

Внедрение результатов и реализация работы

Разработанные рекомендации по выбору коэффициента редукции с учетом малоцикловой усталости и характера сейсмического воздействия были использованы при разработке проекта Взаимодействия для уменьшения стихийных бедствий и безопасности урбанизированных территорий (Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Минрегиона Российской Федерации «Научно-Технический Центр по сейсмостойкому строительству и инженерной защите от стихийных бедствий» ФГУП НТЦСС, Санкт-Петербург, 2012).

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались на научных семинарах и конференциях:

- 63-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства», Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 1 апреля 2010 года;

- научный семинар «Проблема сейсмостойкости и сейсмоизоляции зданий и промышленных сооружений. Проектирование, расчет, эксперимент» в секции

строительной механики и надежности конструкций имени Н. К. Снитко, Дом ученых, СПб., 10 ноября 2010 года;

- 68-я Научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ, 2 февраля 2011 года;

- 64-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых, посвященная 300-летию со дня рождения М. В. Ломоносова, СПбГАСУ 13 апреля 2011 года;

- IX «Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием», г. Сочи, 6-9 сентября 2011 г.;

- 12-я Международная конференция по сейсмоизоляции, сейсмогашению и активной защите конструкций от колебаний, г. Сочи, Россия, 20-23 сентября 2011г.

- 15-я Международная конференция по сейсмостойкому строительству, г. Лиссабон, Португалия, 24-28 сентября 2012 г.

- Научный семинар «Актуальные проблемы динамики конструкций» в секции строительной механики и надежности конструкций имени Н. К. Снитко, Дом ученых, СПб., 14 ноября 2012 года;

Публикации

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах, из них 5 статьей в журналах, включенных в перечень изданий ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем работы составляет 168 страниц машинописного текста, включая 63 рисункаи Ютаблиц. Список литературы состоит из 150 наименований, в том числе 98 - на иностранном языке.

II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

\. Разработан методический подход, позволяющий при расчете на воздействие МРЗ (максимальное расчетное землетрясение) определить уровень деформаций в наиболее нагруженных элементах здания (сооружения) на основе величин коэффициента пластичности К^.

При сейсмостойком проектировании для количественной оценки способности системы к пластическим деформациям используется коэффициент пластичности (ductility factor). Коэффициент пластичности представляет собой отношение максимального динамического прогиба хтах к прогибу, соответствующему превращению системы в механизм хт .

хт

Коэффициент пластичности не является достаточным параметром для оценки повреждений сооружений. Для оценки поведения строительных конструкций при землетрясениях и оптимального выбора значения коэффициента редукции

К\ необходимо связать данный обобщенный параметр К^ с параметрами, характеризующими прочность системы.

В диссертации предложен алгоритм, позволяющий связать величину Кц

рассматриваемой системы с уровнем деформаций, который и является критерием прочности. Для этого была использована степенная зависимость между напряжениями и деформациями:

СТ = Д|8|Ц_18, (2)

где By > 0 и ц < 1 - постоянные.

Степенной закон деформирования приводит к соотношению:

где т = —, X = - кривизна балки, J т -обоб-H dx1

щенный момент инерции. На рис. 2 показана эпюра распределения напряжений при изгибе балки в зависимости от показателя т.

Зависимость (3) позволила получить для консольной балки следующее выражение для коэффициента пластичности

3 F

fC = max

~~ у(/и + 2) ет ' где £ max — максимальная относительная деформация консоли, ет — относительная деформация соответствующая пределу текучести, у - коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения элемента.

Формулу (4) для консольного стержня можно использовать для определения максимальных пластических деформаций в элементах строительных конструкций, в частности, в стойках зданий с нижним гибким этажом. При анализе многоэтажных рамных систем формулу (4) необходимо видоизменить. В данном исследовании для определения максимальных деформаций в стойках многоэтажных рамных систем и зданий с нижним гибким этажом предлагается понятие эквивалентной консоли (рис. 3, а). Исходя из предположений о том, что все перекрытия

Рис. 2. Распределение напряжений при изгибе балки в зависимости от показателя т

абсолютно жесткие в своей плоскости (в случае рамных систем), и выше гибкого нижнего этажа здание работает как единое целое, можно делать вывод о том, что колонны работают как две консольные балки (рис. 3, а).

Далее можно найти 2Д, в каждой колонне по формуле

(5)

где и-количество этажей, г - этаж рассматриваемой колонны.

а)

б)

Рис. 3. Схема эквивалентной консоли (а) и простой балки с сосредоточенными моментами на опорах (б)

В соответствие с существующими рекомендациями по сейсмостойкому строительству рамные каркасы зданий следует проектировать таким образом, чтобы в наиболее напряженных сечениях, в случае если потеря устойчивости в них не представляет опасности для несущей способности сооружения, обеспечивалось развитие пластических деформаций. В связи с этим пластические зоны целесообразно предусматривать в ригелях рам. Развитие пластических деформаций в стойках может привести к потере не только общей, но и местной устойчивости стоек и к обрушению всего сооружения. Поэтому развитие пластических деформаций допускается только у оснований стоек каркаса, чтобы обеспечить образование глобального типа механизма.

В данном исследовании для определения максимальных деформаций в ригелях многоэтажных рамных систем, при действии сейсмических сил, предлагается применение эквивалентной простой балки с сосредоточенными моментами на опорах (рис. 3, б). Принимая зависимость (3), дифференциальное уравнение изгиба простой балки с сосредоточенными моментами на опорах имеет вид

п-|,

с/2У с1х2

_1_ ¿5

М -

2 Мх

М -

2Мх I

(6)

где И =—У™ -обобщенная жесткость балки. В,

Выражение для угла пластического поворота имеет вид

¿у _е_ 1 Г Мт1

сЫ~ ~ Б 2(т + 2)

Из (7) был получен коэффициент пластичности в терминах углов поворота

где 0упр - угол упругого поворота

Формула (8) представляет собой связь между коэффициентом пластичности в терминах углов поворота и деформациями простой балки.

Уровень повреждений строительных конструкций вследствие землетрясений зависит не только от максимального динамического перемещения, но и от накопления повреждений в результате многочисленных циклов упругопласти-ческого деформирования. Учет малоцикловой усталости представляется необходимым при сейсмостойком проектировании зданий и сооружений.

Методика расчета для определения усталостных повреждений в стальных рамных конструкциях и многоэтажных зданиях с нижним гибким этажом состоит из следующих этапов:

• Определение нелинейного динамического отклика системы с одной степенью свободы на воздействие землетрясения, заданного в виде акселерограммы.

• Нахождение максимального значения динамического перемещения хтак .

• Определение величины коэффициента пластичности Км = хтгк/хт.

• Определение максимальных пластических деформаций в элементах строительных конструкций по формулам (4) и (8), позволяющим связать величину

рассматриваемой системы с уровнем деформаций.

• Отбор и классификация циклов нагружения в зависимости от характера и значений накопленных односторонних деформаций.

• Линейное суммирование усталостных и квазистатических повреждений по формуле Пальмгрена-Майнера с использованием деформационно-кинетических критериев мало цикловой прочности. Усталостные повреждения связываются с циклическими деформациями, квазистатические-с односторонне накопленными деформациями.

Доля усталостного повреждения

°тах

шах

убупр У(пг + 2) вт

(8)

где N - число циклов нагружения; N^ — число циклов до разрушения (появления трещины); N у - число циклов, определяемое при заданной в цикле нагружения деформации по кривой малоцикловой усталости в условиях жесткого нагружения. Зависимость долговечности от величины пластической деформации в цикле нагружения Ер определяется формулой Мэнсона-Коффина:

где тр -показатель пластичности, принимаемый в пределах 0,4...0,6. Доля квазистатического повреждения

где е —односторонне накопленная в процессе статического и циклического нагружения деформация; & у - односторонне накопленная деформация к моменту разрушения (появления трещины); £у - располагаемая пластичность (деформационная способность) материала. Предельное состояние по условиям малоциклового разрушения наступает при

Для классификации (в нелинейной модели с одной степенью свободы) и определения числа циклов каждого типа повреждений была разработана специальная программа.

3. Установлена область применимости нелинейной модели с одной степенью свободы.

При аппроксимации движения сооружения системой с одной степенью свободы необходимо предположить, что его деформация происходит только по одной форме. Данное предположение справедливо при выполнении следующих требований:

• регулярное распределение жесткостей и масс, исключающее крутильные формы колебаний;

• образование глобального типа механизма.

В диссертации проводится сравнение результатов, полученных по упругоп-ластической модели с одной степенью свободы и по модели со многими степенями свободы. Сравнение моделей проводится по следующим параметрам:

• перемещения, скорости и относительные ускорения центра тяжести здания (в случае систем с конечным числом степеней свободы)

• перемещения, скорости и относительные ускорения массы одностепен-ной системы.

(И)

(12)

В качестве систем со многими степенями свободы в данной работе применялись многоэтажная рамная конструкция и здание с нижним гибким этажом. Динамические характеристики исследуемых объектов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Тип сооружения Период Т, с Круговая частота to. рад/с Частота f. Гц о.2 Шо2 fT, м/с2

Здание с нижним гибким этажом 0.8585 7.319 1.165 53.57 1.0714+ 2.679 1.07

Многоэтажное каркасное здание 1.612 3.897 0.6202 15.19 0.30374+ 0.7594 2.4

На рис. 4 приведено сравнение полученных результатов по одностепенной модели (рис. 4, а, в), с результатами, полученными по модели со многими степенями свободы (рис. 4, б, г) для здания с нижним гибким этажом на воздействие Northridge (рис. 4, а, б) и для многоэтажного каркасного здания на воздействие Kobe (рис. 4, в, г).

а) 6) в) г)

Рис. 4. Зависимости хО), х(/), хотн (0 здания с нижним гибким этажом (а, б) и многоэтажного каркасного здания (в, г)

В табл. 3 приведены максимальные значения перемещений, скоростей и относительных ускорений многоэтажной рамной конструкции и здания с нижним гибким этажом.

Таблица 3

Сейсмическое воздействие Многоэтажное каркасное здание Здание с нижним гибким этажом

Исследуемые параметры Система с одной степенью свободы Система с ст. свобод массэ о многими ды (центр дания) Система с одной степенью свободы Система с ст. сеобо/ массз о многими ды (центр цания)

Bucharest (BU х) max min max min max min max min

Перемещения, м 0.243 -0.339 0.224 -0.308 0.203 -0.070 0.290 -0.063

Скорости, м/с 0.720 -0 998 0.803 -0 949 0.353 -0.3B1 0 507 -0.513

Отн. ускорения, м/с* 3.558 -».018 4.110 -4.351 1.889 -2.686 2.154 -2.818

Corralitos (СО х) max min max min max min max min

Перемещения, м 0.153 -0 222 0.098 -0.206 0.132 -0.152 0.161 -0.139

Скорости, м/с 0.660 -1.017 0.839 -0 809 0513 -0.696 0 482 -0.705

Отн. ускорения. м/с* 5.833 -8 732 9.230 -9.043 5.801 -9.173 5.625 -8.245

Kobe (КО х) max m<n max min max min max min

Перемещения, м 0.175 -0.355 0.191 -0 249 0.140 -0.123 0.140 -0.119

Скорости, м/с 1.415 -1 284 1.333 -1.280 0.877 -0.925 0 845 -0 884

Отн. ускорения, м/с' 10.715 -8 295 12.739 -11.850 9.584 -7.101 8.965 -8.396

North ridge (NR х) max min max min max min max min

Перемещения, м 0.347 -0.317 0.314 -0.319 0.167 -0.078 0.159 -0.079

Скорости, м/с 1.371 -1 022 1 458 -0.948 0466 -0.460 0.538 -0.419

Отн. ускорения, м/с* 8.317 -9.375 10.326 -9 220 4.228 -6.697 4.073 -6.550

San Fernando (SF х) max min max min max min max min

Перемещения, м 0.243 -0.158 0.140 -0.089 0.042 -0.359 0.038 -0.371

Скорости, м/с 0.875 -0.780 0.625 -0 724 0.701 -0.858 0 785 -0.920

Отн ускорения, м/с* 4.036 -8.173 6.894 -10.360 9.762 -12.391 8,477 -10,753

На основе анализа полученных результатов можно сделать вывод о том, что в большинстве случаев отличие между перемещениями, вычисленными по од-ностепенной модели и по модели со многими степенями свободы, не превышает 20 % за редким исключением, когда отличие составляет примерно 50 %. Указанные погрешности при выборе конструктивных вариантов можно считать допустимыми. Отличия по скоростям и относительным ускорениям также в большинстве случаев не превышают 20%.

Несмотря на то, что нелинейная модель с одной степенью свободы не учитывает ряд факторов, данная модель позволяет разумно оценить динамический отклик, особенно тех сооружений, которые преимущественно возбуждаются по первой форме.

4. Разработан алгоритм, позволяюгций связать величину коэффициента редукции К\ с коэффициентом пластичности К

Результаты анализа последствий землетрясений в Мичоакане (1985), Лома Приете (1989), Нортридже (1994), Кобе (1995), Чили (2010), Тохоку (2011) показали что, пренебрежение такими факторами, как характер сейсмического воздействия, динамические характеристики сооружений, мапоцикловая усталость и т. д. при определении располагаемой и требуемой пластичностей в ряде случаев может вызывать полное обрушение сооружения или его частей. В диссертации показано что при назначении коэффициента Кх, не зависящего от периода собственных колебаний системы и от частотного состава воздействия, получаемые значения коэффициентов пластичности в ряде случаев превышают допустимые (табл. 4).

На рис. 5 показаны диаграммы коэффициента пластичности в зависимости от периода собственных колебаний. Диаграммы получены на основе анализа двухсот акселерограмм землетрясений.

0.0 0.2 0.4 0 6 0.8 1.0 12 1.4 1.6 1.8 0.0 0 2 0 4 0.6 0 8 10 1.2 1.4 1 6 1.8

Период свободных колебаний Т. с Период свободных колебаний Т. с

а) 6)

Рис. 5. Коэффициент пластичности нелинейной системы с одной степенью свободы на воздействия землетрясений, а) поданным СЕБМО и б) поданным самых известных землетрясений произошедших за последние семьдесят лет

В табл. 4 приведены допускаемые коэффициенты пластичности для случая стальных конструкций К доп и количество коэффициентов пластичности, удовлетворяющих условию К^ < К^ доп , в процентах от общего количества полученных коэффициентов, для различных интервалов периода собственных колебаний.

Таблица 4

Kt,jXOn Период собственный колебаний Т, с

0.029-0.1 0.1-0.2 0.2-0.4 0.4-1.0 1.0-1.7

5 2.47% 17.81% 44.44% 71.27% 88.8%

12.5 10% 36.56% 38.63% 24.47% 11.2%

20 9.37% 19.38% 9.5% 3.73% -

>20 78.16% 26.25% 7.44% 0.53% -

С учетом вышеизложенных данных можно прийти к выводу о том, что если учитывать характер землетрясения и динамические свойства системы, то можно создавать некий контроль повреждений при помощи коэффициента редукции К]. В качестве примера на рис. 6 приводится сравнение значений коэффициентов пластичности на воздействие землетрясения по данным Kobe. При этом значения коэффициента редукции нагрузок принимались ЛГ, = 0,5; £| = 0,35и К,= 0,25.

Период свободных колебаний Т, с

Рис. 6. Сравнение значений коэффициентов пластичности нелинейной системы с одной степенью свободы на воздействие по данным Kobe

Анализ большого количества записей землетрясений показывает, что характеристики движения грунта значительно варьируются от одной записи к другой. Частотный состав воздействия во многом зависит от эпицентрального расстояния (d), сейсмогеологических и грунтовых условий площадки строительства и т. д. Применение одного параметра Атах (пиковое ускорение), для адекватного описания сейсмического воздействия недостаточно. Два землетрясения, имеющие одинаковые пиковые ускорения, могут вызвать совершенно разные динамические отклики в зданиях и сооружениях. Одной из основных причин является частотный состав воздействия. На рис. 7 приведено сравнение значений коэффициентов пластичности нелинейной системы с одной степенью свободы на воздействия двух акселерограмм землетрясений, имеющих разные частотные составы и близкие по значению пики ускорений.

Период свободных колебаний Т. с

а) -8

Рис. 7. Сравнение значений коэффициентов пластичности . б - акселерограмма землетрясения Loma Prieta; в - акселерограмма землетрясения Lucerne

USA - PGA в 7 тяг

Важным фактором, характеризующим движение грунта (частотный состав

max|o(i)|

воздействия), является соотношение max|^)i • Можно выделить три группы

в зависимости от величины этого соотношения:

• большие значения —А /V >1,2 Ге/(м/сУ|;

max max ' Lc* v /J'

• средние значения - 0,8<A /V <1,2 [g/(M/c)];

• малые значения -А /V <0,8 Ге/(м/с)1.

max max LO 4 rJ

Статистически, большие значения соотношения имеют место в районах, расположенных близко к очагу землетрясения (d<25-30 км). Малые же - в районах, далеко расположенных от очага землетрясения (d>150 км).

В этой связи представляется целесообразным создать методику по подбору коэффициента , зависящего от вышеупомянутых факторов, и в то же время, чтобы при принятых его значениях не превышались допустимые значения коэффициента пластичности Кц,тр •

Методика построения кривых с постоянными значениями коэффиииснтоп пластичности состоит из следующих этапов:

• Выбор значения коэффициента пластичности К^ из принятого набора исследуемых значений пр : 1,5; 2; 4 и 8.

• Назначение границ изучаемого диапазона периодов. В данной работе принимается диапазон периодов от 0 до 2с.

• Определение линейного динамического отклика системы с одной степенью свободы, с периодом Т. и параметром затухания £ = 0,05, на воздействие землетрясения, заданного в виде акселерограммы.

• Нахождение максимального значения динамического упругого перемещения хупр и соответствующей ему упругой силы Fynp.

• Задание начального значения коэффициента К{ <1. Интервал изменения коэффициента Кх был принят от 1 до 0,1 с шагом 0,0001.

• Вычисление значения FT по формуле (13)

^Т=^Упр- (13)

• Определение нелинейного динамического отклика системы с одной степенью свободы, с теми же значениями Т. и Z, =0,05, на воздействие землетрясения, заданного в виде акселерограммы.

• Нахождение максимального значения динамического перемещения хтах и соответствующей ему величины коэффициента пластичности К = Jfmax /хт .

• Сравнение значений вычисленного и принятого коэффициентов пластичности. Критерием сравнения являлось условие _ < 0,0001.

• Повторение процедуры для всего диапазона значений Т..

•Повторение процедуры для всех исследуемых значений •

Автором получены зависимости коэффициентов редукции Кх от периода собственных колебаний системы для заданных уровней коэффициентов пластич-

ности и значений параметра Атах/Утах. В качестве входного воздействия был использован ансамбль из двухсот акселерограмм. В зависимости от значения Атах/Утах все записи землетрясений были разделены на три группы. Изображенные на рис. 8 диаграммы были получены после статистической обработки и представляют собой среднее значение плюс одно стандартное отклонение.

К1 <Кр»1.5)-АтахМтах> 1-2 К1 (Ки=-1.5) - АтахЛЛпах < 0.8 К1 <Кр* 1.5) - 08 < АтахЛЛпах < 1.2

К,

-К1 (Км=2) - АтахЛЛпах > 1.2

- К1 (Кц=2) - АтахЛЛпах <0.8

- К1 (Кр-2) • 0.8 -с Атах/Утах <1.2

О 0.2 0.4 О.в 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 а)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 б)

Рис. 8. Зависимости «К! от Т», соответствующие заданным значениям соотношений Л-Л-х [ё/(м/с>] при: а— =1,5; б - К^ =2; в — Кц =4; г - = 8

Представляется целесообразным создание единых кривых для определения значений коэффициентов редукции К\ в зависимости от Т и от заданного уровня коэффициента пластичности Кц.

На рис. 9 приведены предлагаемые зависимости К1-Т-К^. Зависимости Ку-Т - К^ получены в результате статистической обработки с последующим сглаживанием кривых, построенных после анализа нелинейной модели с одной степенью свободы на воздействия двухсот акселерограмм. Данные зависимости представляют собой среднее значение плюс одно стандартное отклонение коэффициентов Кх.

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Т. с

Рис. 9. Зависимость коэффициента редукции сейсмических нагрузок К, от периода собственных колебаний Т для заданных уровней коэффициента пластичности

Зависимости К\-Т-К^ описываются формулой (14), связывающей коэффициент К1 и период собственных колебаний системы в зависимости от выбранного уровня коэффициента пластичности.

(14)

где А, В, С, Б, Е - коэффициенты, зависящие от заданного уровня коэффициента пластичности. В таблице 5 приведены значения этих коэффициентов.

Таблица 5

Кц 1.5 2 4 8

А 1.0008 1.0000 1.0000 1.0123

В -0.2509 -0.3829 -0.5855 -0.7190

С 0.1150 0.1199 0.1280 0.1183

0 0.0106 0.0005 0.0005 0.0024

Е 0.0947 0.0029 0.0031 0.0136

■ 5. Установлены диапазоны периодов, для которых справедливы широко используемые соотношения Ньюмарка и Холла.

Во многих публикациях представлены обоснования коэффициентов, аналогичных К\. Большинство таких работ опираются на гипотезы проф. Ньюмарка Н., основывающиеся на предположении о равенстве максимальных перемещений,

К, = А + В\

1 + ехр

Т + £1п 2е -1 -С

и о равенстве энергий. Однако необходимо установить границы применения данных гипотез. В диссертации приведен анализ границы применимости гипотез проф. Ньюмарка. На рис. 10; 11 показаны зависимости критериев равенства энергий и равенства максимальных перемещений от периода собственных колебаний системы при параметре А /V <0,8 и А /V >1,2 соответственно.

г г г max max ' max max '

Еупр-пп/Еупр 14

Хупр-пл/Хулр 8

Еупр-лл/Еупр (К//* 1.5) Еупр-пл/Еупр (Кр*2) Еупрчул/Еупр (Кр~4) Eynp-nn/Eynp (Кр*В)

Т. с 0

Хтах/Хупр 1.5) Хтах/Хупр (Кр*2) Хтах/Хупр (Кр-4) Хтах/Хупр (Кр*8)

Т. с

0 0.2 0.4 О.в 0.8 1 1.2 1.4 1.0 1.8 2 0 0.2 0.4 0.6 0.3 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 а) б)

Рис. 10. Отношения: а) энергии упругопластической системы к энергии упругой системы и б) максимального перемещения упругопластической системы к максимальному перемещению упругой системы при Аш1/Уш<0,8

Еупр-пл/Еупр 12

Хупр-пл/Хупр

Хтах/Хупр (Кр=1.5) Хтах/Хупр (Крш2) Хтах/Хупр (Кр*4) Хтах/Хупр (Кр'8)

0 02 04 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0 0 2 0.4 О.в 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

а) б)

Рис. 11. Отношения: а) энергии упругопластической системы к энергии упругой системы и б) максимального перемещения упругопластической системы к максимальному перемещению упругой системы при Ам1А'ш>1,2

Анализ диаграмм показывает, что при Ата/Утах<0,8 (рис. 10) в диапазоне периодов от 0,2 до 0,5с., равенство энергий выполняется лишь при малых значениях коэффициента пластичности < 2. В диапазоне периодов от 0,5 до 2с., равенство максимальных перемещений справедливо только при К^ <2. При А /V >1,2 (рис. 11) в диапазоне периодов от 0,2 до 0,5с., равенство энергий выполняется для всех значений К^ . В диапазоне периодов от 0,5 до 2с., равенство максимальных перемещений справедливо при К^ <2. Таким образом, предлагаемые проф. Ньюмарком гипотезы выполняются лишь при малых значениях коэффициента пластичности и сильно зависят от частотного состава воздействия, характеризуемого параметром Атах/Утах.

В настоящее время имеется ряд исследований, посвященных оценке входной сейсмической энергии. Данные исследования используют приближенные подходы для оценки входной сейсмической энергии, основанные на ряде допущений (предположение о линейности системы при оценке энергии по спектру скоростей и т. д.). Однако вследствие упругопластической работы несущих элементов системы при сейсмическом воздействии, данные оценки, на основе линейной системы с одной степенью свободы, неправомерны.

Профессором Ю. Л. Рутманом была получена формула, устанавливающая связь между возможным максимумом сейсмической энергии, поступившей в систему и критерием САУ. Формула носит общий характер и не зависит, как от числа степеней свободы, так и от наличия в ней нелинейностей. Данная оценка имеет вид:

(15)

где CAV = - импульсный критерии интенсивности сейсмического воз-

действия, т — общая масса системы, £(0сист ~ поступившая в систему сейсмическая энергия.

Применение вышеуказанной оценки эффективно только в случае возникновения в сооружении резонансных процессов. Даже в этих случаях необходимо установить разумный коэффициент ее редукции, чтобы приблизить теоретическую оценку к реальной верхней границе, поступившей в сооружение энергии. В данной работе приводятся результаты анализа упругопластической системы с одной степенью свободы, подверженной представительной выборке сейсмических воздействий при фиксированном значении CAV. В результате выполненного расчетного анализа получены коэффициенты редукции теоретической оценки возможной энергонагруженности сооружения.

С целью получения реальных соотношений между поступившей в систему

энергией £'(/)сист и величиной А в данной работе были рассмотрены три вида воздействий: гармоническое, импульсное (полуволна синусоиды) и воздействие землетрясения, заданное в виде пяти акселерограмм (рис. 12).

Уровни пластического срабатывания системы были приняты как произведения kFT (рис. 13, а). Где к - множитель равный 1,25; 1,00; 0,75; 0,50; 0,25; 0,125. FT принимался равным максимальному значению ускорения основания PGA (рис. 12). Рассматриваемый диапазон периодов был принят от 0 до 2с.

—Sine wave - PGA 1 m/c2

Ъ HO

-2 2

-Impulse-PGA 1 m/c2

t. a)

—Bucharest - PGA 1.9 m/c2

i 0 v^Vi ^КД-Л'ЛА'^О

° V tc -2 8)

Рис. 12. Виды динамических воздействий: а-синусоидальное, б - импульсное, в - воздействие землетрясения, описанное акселерограммой

На рис. 13, б приведены зависимости £сист /А от отношения частот рпр / со (где со - частота первого тона системы, равная со = уСупр /т ) для упругой системы с одной степенью свободы при синусоидальном воздействии (рис. 12, а) при разных значениях параметра затухания С, .На рис. 14, а изображены зависимости ЕСИСТ /А от отношения ?имп IT (где Т = 2 л/со) при импульсном воздействии (рис. 12, б) при разных уровнях пластического срабатывания и значении параметра затухания Е, равном 5 %.

0.45

ГШ)

125 f,

0.75fr O.SOf, 0.25/, 0.125f,

0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00

—

—1=2% —Ç=5% —Ç»10% —Ç=20% —Ç=50%

___^ 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.21.4 1.61.8

РгарЛ"

а) б)

Рис. 13. а —уровни пластического срабатывания системы; б — зависимость величины

Е /А от отношения частот рг,.„ / со

СИСТ * *

На рис. 14, б изображены зависимости Есист /А от периода собственных колебаний упругопластической системы с одной степенью свободы при разных уровнях пластического срабатывания и значении параметра затухания ^ равным 5 % при сейсмическом воздействии (рис. 12, в).

Анализ зависимостей показал, что при низкочастотных воздействиях для оценки поступившей в сооружение сейсмической энергии можно использовать величину А ■> умноженную на коэффициент редукции кСАу, равный 0.2. Такой подход позволит провести оценку сейсмостойкости, основываясь только на критерии интенсивности воздействия и предельной энергоемкости сооружения.

0.8 0.7 0.6

«С 0.5

^0.3 0.2 0.1 0.0

0 1 2 3 4 5

7 8 9 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

а)

б)

Рис. 14. а-зависимость величины Е /А от отношения I /Т; б - зависимость

сист имп

величины Есист/А от периода собственных колебаний системы Т

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика расчета уровня пластических деформаций в элементах строительных конструкций в зависимости от максимальных перемещений сооружения, описанного упругопластической моделью с одной степенью свободы.

3. Установлена область применимости нелинейной модели с одной степенью свободы.

4. Получены численные результаты, позволяющие связать величину коэффициента редукции К\ с коэффициентом пластичности К^.

5. Разработаны рекомендации по выбору коэффициента редукции, сформулированные в виде положений, которых могут быть использованы при разработке нормативных документов.

6. Выполнен численный анализ возможности применения САУ для оценки сейсмостойкости сооружений на системах с одной степенью свободы.

7. Получено обоснование, что коэффициент редукции сейсмических нагрузок должен приниматься не только в зависимости от типа здания или сооружения, но и с учетом характера воздействия, динамических характеристик системы и малоцикловой усталости.

Статьи, опубликованные в рекомендованных ВАК изданиях:

1. Симборт Э. Выбор коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса конструкции / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Вестник гражданских инженеров.-2011. -№(2) 27. С.78-81.

2. Симборт Э. Сравнение динамических упругопластических расчетов, выполненных по одностепенной модели и по модели со многими степенями свободы / Э. Симборт// Инженерно-строительный журнал.-2011.-№ 6 (24). С. 23-27.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3. Симборт Э. Анализ коэффициента пластичности с целью рационального выбора коэффициента редукции нагрузок К, / Э. Симборт, Ю. JI. Рутман // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2011.-№4. С. 21 - 25.

4. Симборт Э. Выбор коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса конструкции с учетом малоцикловой усталости / Э. Симборт, Ю. JI. Рутман // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2011. -№ 5. С. 23 - 26.

5. Симборт Э. Методика выбора коэффициента редукции сейсмических нагрузок Kj при заданном уровне коэффициента пластичности д / Э. Симборт // Инженерно-строительный журнал.-2012.-№ 1 (27). С. 44-52.

Статьи, опубликованные в прочих изданиях:

1. Симборт Э. О коэффициенте, учитывающем неупругую работу и допускаемые повреждения конструкций при расчете на сейсмические воздействия / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман//Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов 63-й междунар. научно-технич. конф. молодых ученых/СПбГАСУ. -СПб., 2010.-В Зч. 4.II.-C. 142 -145.

2. Симборт Э. Пластичность при сейсмостойком проектировании зданий и сооружений / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Доклады 68-я научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета / СПбГАСУ. - СПб., 2011. - В 5ч. 4.1. - С. 125 - 131.

3. Симборт Э. Роль коэффициента пластичности при выборе коэффициента редукции нагрузок К^ / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов 64-я междунар. научно-технич. конф. молодых ученых, посвященная 300-летию со дня рождения М. В. Ломоносова / СПбГАСУ. - СПб., 2011 .-В Зч. Ч.Н.-С. 201 - 204.

4. Симборт Э. Анализ возможностей применения энергетического критерия CAV для расчета сейсмостойкости сооружения / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман. IX Всеукраинская научно-техническая конференция «Строительство в сейсмических районах Украины». Буд1вельн1 конструкций зб. Наук. Пр. - К.: ДП НД1БК. 2012.—Вип. 76.-С. 618-625.

5. Simbort Е. The Choice of the Seismic-Load Reduction Coefficient Based on the Analysis of the Plastic Resource of Structure taking into account the Low-Cycle fatigue. 15th World Conference on Earthquake Engineering / E. Simbort, Y. L. Rutman-Portugal—2012. Reference paper 1392.

Компьютерная верстка И. А. Яблоковой

Подписано к печати 24.12.12. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,5. Тир. 120 экз. Заказ 189. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4 Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Симборт Себальос Энрике Херардо

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИЛ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СЕЙСМОСТОЙКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1.1. О развитии методов оценки сейсмических нагрузок

1.1.2. О спектральном методе определения сейсмических нагрузок

1.2. РОЛЬ ПЛАСТИЧНОСТИ ПРИ СЕЙСМОСТОЙКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ. КОЭФФИЦИЕНТ ПЛАСТИЧНОСТИ К^.

КОЭФФИЦИЕНТ РЕДУКЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.

КОЭФФИЦИЕНТ Кх

1.2.1. О коэффициенте пластичности. Критерии оценки повреждений

1.2.2. Анализ коэффициента редукции сейсмических нагрузок. Исторический обзор

1.2.3. Упрощенные методы оценки коэффициента редукции сейсмических нагрузок

1.2.4. Метод определения коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе теории малоцикловой усталости

1.3. КОЭФФИЦИЕНТ Кх В РАЗВИТИИ НОРМ СЕЙСМОСТОЙКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

1.3.1. СНиПН-А. 12-69-СНиПП-А. 12-69*

1.3.2. СНиП П-7

1.3.3. СНиП П-7-81*

1.4. О СУЩЕСТВУЮЩИХ НОРМАХ СЕЙСМОСТОЙКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

КОЭФФИЦИЕНТОВ РЕДУКЦИИ

1.4.1. Нормы США - ЦВС 1997 и А8СЕ/8Е1 7

1.4.2. Нормы Японии - ВО

1.4.3. Европейский стандарт - Еигосоёе 8-Раг

1.4.4. Актуализированная редакция СНиП П-7-81* - Свод правил СП 14.13330.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I

ГЛАВА II. ПЕРЕХОД ОТ ОБОБЩЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ПЛАСТИЧНОСТЬ К УРОВНЮ

ДЕФОРМАЦИЙ СИСТЕМЫ

2.1. АНАЛИЗ ПЛАСТИЧЕСКОГО РЕСУРСА КОНСТРУКЦИЙ 73 2.1.1. Связь коэффициента пластичности с уровнем деформации системы

2.2. АНАЛИЗ ПЛАСТИЧЕСКОГО РЕСУРСА КОНСТРУКЦИИ С УЧЕТОМ МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ

2.2.1. Учет малоцикловой усталости при выборе коэффициента редукции нагрузок

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II

ГЛАВА III. АНАЛИЗ АДЕКВАТНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕЛИ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ

3.1. СРАВНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ВЫПОЛНЕННЫХ ПО МОДЕЛИ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ И ПО МОДЕЛИ СО МНОГИМИ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

3.1.1. Применение нелинейной модели с одной степенью свободы при динамических расчетах

3.1.2. Модель с одной степенью свободы

3.1.3. Модель со многими степенями свободы

3.1.4. Анализ адекватности модели с одной степенью свободы

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III

ГЛАВА IV. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РЕДУКЦИИ НАГРУЗОК Кх НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКОГО ОТКЛИКА СИСТЕМЫ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ

4.1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА НОРМАТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА РЕДУКЦИИ НАГРУЗОК Кх

4.1.1. Общие предпосылки

4.1.2. Методика анализа

4.1.3. Результаты аналитической проверки нормативных рекомендаций

4.2. МЕТОДИКА ВЫБОРА КОЭФФИЦИЕНТА РЕДУКЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК К} ПРИ ЗАДАННОМ УРОВНЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПЛАСТИЧНОСТИ К^

4.2.1. Общие предпосылки

4.2.2. Связь между коэффициентом Кх, коэффициентом пластичности Кц и предельной нагрузкой Рт.

4.2.3. Методика построения зависимостей ^(Т, К^) с постоянными значениями коэффициентов пластичности. Предельная нагрузка для заданного уровня коэффициента пластичности К^

4.2.4. Соотношение Атах/Утах

4.2.5. Предлагаемая зависимость между коэффициентом редукции сейсмических нагрузок Кх и коэффициентом пластичности К

4.2.6. О критериях равенства максимальных перемещений и равенства энергий

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV

ГЛАВА V. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РЕДУКЦИИ Кх НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

5.1. СВЯЗЬ МЕЖДУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ЭНЕРГОНАГРУЖЕННОСТЬЮ СООРУЖЕНИЯ

5.1.1. Постановка задачи

5.1.2. Входная сейсмическая энергия

5.1.3. О связи мажорантной оценки энергии с критерием САУ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ V

Введение 2012 год, диссертация по строительству, Симборт Себальос Энрике Херардо

Актуальность диссертационной работы

Расчетные сейсмические нагрузки, предписанные в нормах по сейсмостойкому проектированию, как правило, ниже (а в некоторых случаях значительно ниже) сейсмических нагрузок, определяемых в предположении упругого деформирования конструкций. Такое снижение сейсмических нагрузок в нормах сейсмостойкого проектирования осуществляется при помощи коэффициентов редукции нагрузок. Коэффициенты редукции, предписанные в нормах, нацелены на учет способности рассеивания энергии за счет пластических деформаций. Уровень редукции сейсмических нагрузок главным образом основан на наблюдении динамического поведения различных конструктивных систем во время прошедших землетрясений. Однако во время сильных землетрясений способность системы к пластическим деформациям снижается вследствие накопления повреждений, вызванных цикличностью воздействий, и в ряде случаев пластический резерв конструкций может оказаться недостаточным для восприятия входной сейсмической нагрузки. Таким образом, на пластический ресурс а, следовательно, на выбор коэффициентов редукции существенно влияют такие факторы, как малоцикловая усталость, характер сейсмического воздействия, динамические характеристики сооружений и т.д. Существует ряд исследований, посвященных изучению данных факторов. Однако в этих исследованиях не до конца раскрыт их механизм влияния, поскольку критерии, заложенные в этих работах, основаны на некоторых эмпирических допущениях. Кроме того, предлагаемые критерии не связаны с конкретными физическими характеристиками, например, такими, как уровень деформаций. Необходимо отметить, что существующие подходы не указывают границы применения тех или иных значений коэффициентов редукций в зависимости от характера воздействия.

- Анализ современных подходов к выбору коэффициентов редукции сейсмических нагрузок;

- Создание математических моделей для установления взаимосвязи между величиной коэффициента пластичности к^ (ductility factor ц) и деформациями в наиболее нагруженных элементах здания;

- Разработка математических моделей для вычисления критериальных величин накопления пластических деформаций при сейсмическом нагружении;

- Проведения расчетов по акселерограммам на основе разработанных теоретических положений;

- Разработка рекомендаций по использованию разработанных методических подходов в нормативных документах;

- Проведение на простейших моделях анализа по возможности использования энергетического подхода для расчета сейсмостойкости сооружения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Разработан методический подход, позволяющий при расчете на воздействие МРЗ (максимальное расчетное землетрясение) определить уровень деформаций в наиболее нагруженных элементах здания (сооружения) на основе величин коэффициента пластичности К ;

- Разработана методика определения пластического ресурса элементов строительных конструкций, учитывающая цикличность воздействий;

- Разработан алгоритм, позволяющий связать величину коэффициента редукции К\ с коэффициентом пластичности К^;

- Установлены диапазоны периодов, для которых справедливы широко используемые соотношения Ньюмарка и Холла.

- Разработаны рекомендации по выбору коэффициента редукции в виде положений, которые могут быть использованы при разработке нормативных документов;

- Установлена возможность использования критерия кумулятивной абсолютной скорости (САУ) при энергетическом подходе к анализу сейсмостойкости сооружения.

Практическая ценность диссертационной работы

- Разработана методика определения уровня пластических деформаций в элементах строительных конструкций в зависимости от максимальных перемещений сооружения при однократном и циклическом нагружениях;

- Разработана методика выбора значения коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса сооружения;

- Получены формулы, позволяющие связать величину коэффициента редукции К\ с коэффициентом пластичности К^;

- Разработаны рекомендации по выбору коэффициента редукции с учетом малоцикловой усталости и характера сейсмического воздействия, сформулированные в виде положений, которые могут быть использованы при разработке нормативных документов. Полученные результаты развивают пункт 5.5 (табл. 5) актуализированной редакции СНиП Н-7-81* - Свода правил СП 14.13330.2011 и пункт 6.3.2 Еигосос1е 8.

Личный вклад соискателя. Все результаты диссертационной работы принадлежат лично автору. Автором разработаны методика, позволяющая связать величину К рассматриваемой системы с уровнем деформаций, а также рекомендации по определению коэффициента редукции Кх с учетом малоцикловой усталости и характера сейсмического воздействия.

Обоснованность и достоверность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечиваются использованием современного математического аппарата, теории сейсмостойкости, общепринятых допущений строительной механики, теории упругости и теории пластичности; соответствием результатов исследований данным, полученным другими авторами.

На защиту выносятся:

- Методика расчета уровня пластических деформаций в элементах строительных конструкций в зависимости от максимальных перемещений сооружения, описанного упругопластической моделью с одной степенью свободы;

- Методика определения пластического ресурса элементов строительных конструкций, учитывающая цикличность воздействий;

- Методика выбора значения коэффициента редукции Кх на основе анализа пластического ресурса, выявленного по вышеуказанным методикам;

- Формулы, позволяющие связать величину коэффициента редукции К1 с коэффициентом пластичности к^ в зависимости от параметра Атах/Утах;

- Рекомендации по выбору коэффициента редукции, сформулированные в виде положений, позволяющих быть использованными при разработке нормативных документов;

- Рекомендации по применению критерия САУ для оценки сейсмостойкости сооружений при воздействии землетрясений, характеризуемых одним импульсом.

Внедрение результатов и реализация работы

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались на научных семинарах и конференциях:

- 63-й Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства», Санкт-Петербург, кафедра строительной механики, СПбГАСУ, 1 апрель 2010 года;

- Научный семинар «Проблема сейсмостойкости и сейсмоизоляции зданий и промышленных сооружений. Проектирование, расчет, эксперимент» в секции строительной механики и надежности конструкций имени Н. К. Снитко, Дом ученых, СПб., 10 ноября 2010 года;

- 68-й Научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ, 2 февраля 2011 года;

- 64-й Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства», СПбГАСУ 13 апреля 2011 года;

- 12-ая международная конференция по сейсмоизоляции, сейсмогашению и активной защите конструкций от колебаний, г. Сочи, Россия, 20-23 сентября 2011 г.

- 15-ая международная конференция по сейсмостойкому строительству, г. Лиссабон, Португалия, 24-28 сентября 2012 г.

Публикации

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем работы составляет 168 страниц машинописного текста, включая 63 рисунка и 10 таблиц. Список литературы состоит из 150 наименований, в том числе 98 - на иностранном языке.

Заключение диссертация на тему "Определение коэффициента редукции с учетом динамических характеристик сейсмических воздействий"

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ V

С помощью энергетического подхода можно определить сейсмостойкость здания, оценивая сверху поглощенную системой энергию. Чтобы найти данную оценку предлагается применить значение ЕСАУ по формуле (5.1.9). умноженное на некий коэффициент редукции кСАУ . Разумные значения коэффициента кслу можно установить, проводя расчеты, аналогичные приведенным выше примерам и статистически исследуя отношения £сист ЕСАУ .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены основные результаты исследований, проведенные автором на кафедре строительной механики в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет». Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы и получить основные результаты:

3. Установлена область применимости нелинейной модели с одной степенью свободы.

4. Получены численные результаты, позволяющие связать величину коэффициента редукции кх с коэффициентом пластичности кц.

Библиография Симборт Себальос Энрике Херардо, диссертация по теме Строительная механика

1. Айзенберг Я. М. Вероятностная спектрально-временная модель сейсмического воздействия на сооружение. Труды ЦНИИСК «Сейсмостойкость зданий и инженерных сооружений». М.: Стройиздат. 1974. Вып. 3. - С. 20-27.

2. Айзенберг Я. М. Простейшая сейсмоизоляция. Колонны нижних этажей как элемент сейсмоизоляции здания / Я. М. Айзенберг // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2004. - №1. - С. 2832.

3. Алипур М. А. Сейсмостойкость железобетонных конструкций с учетом процесса развития повреждений: К разработке метода расчета, альтернативного спектральному: дис.канд. тех. наук: 05.23.01 / Алипур М. А. -М., 2006.-213 с.

4. Амосов, А. А. Основы теории сейсмостойкости сооружений: Учебное пособие / А. А. Амосов, С. Б. Синицын. М.: Изд-во АСВ, 2001. - 96 с.

5. Бирбраер А. Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость / А. Н. Бирбраер. СПб.: Наука, 1998. - 255 с.

6. Бирбраер А. Н. Экстремальные воздействия на сооружения / А. Н. Бирбраер, А. Ю. Роледер СПб.: Изд-во Политехнического Ун-та, 2009.-593 с.

7. Болотин В.В. Исследование поведения зданий и сооружений со снижением жесткости при сейсмических воздействиях /В.В. Болотин, В.П. Радин, В.П. Чирков // Изв. Вузов. М.: Строительство. - 2003. - №7. - С.6-10.

8. Гвоздев А. А. К расчету конструкций на действие взрывной волны / А. А Гвоздев // Строительная промышленность. 1943. - № 1 - 2. - С. 1321.

9. Дикович И. Л. Динамика упруго-пластических балок / И. Л. Дикович. Л.: Судпромгиз, 1962.- 292 с.

10. Елисеев О. Н. Сейсмостойкое строительство / О. Н. Елисеев, А. М. Уздин. Учебник.- СПб.: ПВВИСУ, 1997.-371 с.

11. Жарницкий В. И. Развитие теории расчета упругопластических железобетонных конструкций на особые динамические воздействия: дис.д-ра тех. наук.: 05.23.01 / Жарницкий В. И. МГСУ. М., 1988. - 407с.

12. Завриев К. С. Расчет инженерных сооружений на сейсмостойкость / К. С. Завриев // Известия Тифлисского политехнического института. 1928. -С. 115-132.

13. Килимник Л. Ш. Повреждения конструкций при сильных землетрясениях // Бетон и железобетон. 1979. №6. С. 11-13.

14. Клячко М. А. Землетрясение и мы / М. А. Клячко. СПб.: РИФ Интеграф, 1999.-236 с.

15. Когаев В. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность / Когаев В. П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Справочник. М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

16. Корчинский И. Л. Сейсмостойкое строительство зданий: Учебное пособие для вузов / И. Л. Корчинский. М.: Высш. Школа, 1971. - 320 с.

17. Лукаш П. А. Основы нелинейной строительной механики / П. А. Лукаш. М.: Стройиздат, 1978. - 208 с.

18. Мирсаяпов И.Т. Расчет многоэтажных каркасных зданий на сейсмические воздействия с учетом физически нелинейного поведения / И.Т. Мирсаяпов, Д.М. Нуриева // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2003. - №1. - С. 7-14

19. Москвитин В. В. Пластичность при переменных нагружениях / В. В. Москвитин. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1965. - 263 с.

20. Мутока К. Н. Живучесть многоэтажных каркасных железобетонных гражданских зданий при особых воздействиях: дис.канд. тех. наук: 05.23.01 / Мутока К. Н.-М., 2005.-185 с.

21. Нурмаганбетов Е. К. Совершенствование методов расчета железобетонных конструкций зданий на сейсмические воздействия с учетом неупругих деформаций: дис.д-ра тех. наук: 05.23.01 / Нурмаганбетов Е. К. -Алматы, 1998.-470 с.

22. Ньюмарк Н. Основы сейсмостойкого строительства. / Н. Ньюмарк, Э. Розенблюэт; под общ. ред. Я. М. Айзенберга; пер. с англ. Г. Ш. Подольского. М.: Стройиздат, 1980. - 344 с.

23. Окопный Ю. А. Механика материалов и конструкций: Учеб. для вузов / Ю. А. Окопный, В. П. Радин, В. П. Чирков. М.: Машиностроение, 2001.-409 с.

24. Поляков С. В. Сейсмостойкие конструкции зданий: Учеб. пособие. Для студентов инж. строит, вузов / С. В. Поляков. М.: Высш. Школа, 1969. -336 с.

25. Поляков С. В. Сейсмостойкие конструкции зданий: Учебное пособие для вузов / С. В. Поляков. М.: Высш. Школа, 1983. - 304 с.

26. Попов Н. Н. Расчет конструкций на динамические и специальные нагрузки : учеб. пособие для вузов / Н. Н. Попов, Б. С. Расторгуев, А. В. Забегаев. М.: Высшая школа, 1992. - 319 с.

27. Ржевский В. А. Сейсмостойкость железобетонных каркасных зданий в условиях сильных землетрясений с учетом работы в упругопластической стадии деформировании: дис.д-ра техн. наук.: 05.23.01 / Ржевский В. А. Ташкент, 1983. - 236 с.

28. Рутман Ю. JI. Анализ нагруженности сооружения на основе величины энергетического критерия интенсивности землетрясения / Ю. JI. Рутман // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. - №2

29. Рутман Ю. JI. Мажорантная оценка энергии незамкнутой механической системы. Сб. трудов Рижского Политехнического института. Вып. 52.- 1990

30. Рутман Ю. JI. Метод псевдожесткостей для решения задач о предельном равновесии жесткопластических конструкций / Ю. JI. Рутман. -Санкт-Петербург, 1998. 51 с.

31. Савинов О. А. Об одной форме линейно-спектральной теории сейсмостойкости для расчета мостов / О. А. Савинов, А. М. Уздин. Сейсмостойкость транспортных сооружений. М.: Наука, 1980. С. 10-27.

32. Симборт Э. Анализ коэффициента пластичности с целью рационального выбора коэффициента редукции нагрузок К1 / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2011. -№ 4. С. 21 -25.

33. Симборт Э. Выбор коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса конструкции / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Вестник гражданских инженеров.-2011. -№(2) 27. С.78-81.

34. Симборт Э. Выбор коэффициента редукции сейсмических нагрузок на основе анализа пластического ресурса конструкции с учетом малоцикловой усталости / Э. Симборт, Ю. Л. Рутман // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2011. -№ 5. С. 23 - 26.

35. Симборт Э. Методика выбора коэффициента редукции сейсмических нагрузок К1 при заданном уровне коэффициента пластичности ц /Э. Симборт//Инженерно-строительный журнал-2012. -№ 1 (27). С. 44-52.

36. Симборт Э. Сравнение динамических упругопластических расчетов, выполненных по одностепенной модели и по модели со многими степенями свободы / Э. Симборт // Инженерно-строительный журнал.-2011. -№ 6 (24). С. 23-27.

37. СНиП П-7-81. Строительство в сейсмических районах / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1982. - 25 с. +прил. 2.

38. СНиП И-7-81*. Строительство в сейсмических районах / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2000. - 44 с. +прил. 2: 10 карт.

39. СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1995.

40. СНиП II-A.12-69*. Строительство в сейсмических районах / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1977. - 28 с. +прил. 2.

41. СП 14.13330.2011 Свод Правил. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*. М.: Минрегион России, 2011.-87 с.

42. Трифонов О. В. Нелинейное поведение и оценка риска конструкций при интенсивных динамических воздействиях: дис.д-ра тех. наук: 01.02.06, 05.23.17 / Трифонов О. В. М., 2004.-314с.

43. Турсумуратов М. Т. Сейсмостойкость зданий с первым гибким этажом / М. Т. Турсумуратов. Алма-Ата Казахстан, 1981 - 143 с.

44. Уздин А. М. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений / А. М. Уздин, Т. А. Сандович, Аль-Насер-Мохомад Самих Амин. СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 1993. - 176 с.

45. Akiyama Н. Earthquake Resistant Design Based on Energy Concept. IX World Conference on Earthquake Engineering / H. Akiyama. Japan. - 1988. Vol. V.-905-910 pp.

46. Akiyama H. Earthquake-Resistant Limit State Design for Buildings / H. Akiyama. Tokyo.: University of Tokyo Press, 1985. - 372 pp.

47. Akiyama H. Energy Concentration of Multi-story Buildings. VII World Conference on Earthquake Engineering / H. Akiyama, B. Kato. Turkey. - 1980. Vol. IV. -553-560 pp.

48. Al-Sulaimani G. J. Design Spectra for Degrading Systems / G. J. Al-Sulaimani, J. M. Roesset // Journal of Structural Engineering, ASCE, 1985. -Vol.111. № 12.-2611-2623 pp.

49. ASCE: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. American Society of Civil engineers ASCE 7-05. Virginia. - 2006.

50. Ballio G. An Approach to the Seismic Design of Steel Structures based on Cumulative Damage Criteria / G. Ballio, C. A. Castiglioni //Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1994. Vol. 23, Issue 9, 969-986 pp.

51. Ballio G. ECCS Approach for the Design of Steel Structures against Earthquakes. Symposium on Steel in Buildings / G. Ballio. Luxembourg. - 1985. IABSE-AIPC-IVBH Report. Vol. 48. - 373-380 pp.

52. Ballio G. On the assessment of structural design factors for steel structures. IX World Conference on Earthquake Engineering / G.Ballio, C.A.Castiglioni, F.Perotti. Japan. - 1988.Vol. V. - 1167-1172 pp.

53. BCJ. Structural provisions for building structures. 1997 edition Tokyo: Building Center of Japan. - 1997 in Japanese.

54. Berg G. V. Energy Consumption by Structures in Strong-Motion Earthquakes. II World Conference on Earthquake Engineering / G. V. Berg, S. S. Thomaides. Japan. - 1960. Vol. II. - 681-699 pp.

55. Bertero V. V. Evaluation of Response Reduction Factors Recommended by ATC and SEAOC. Proceedings of 3rd U.S. Nat. Conf. on Earthquake Engrg / V. V. Bertero. Charleston, South Carolina. - 1986. - 1663-1673 pp.

56. Biot M.A. Theory of Vibration of Buildings during Earthquakes / M.A. Biot // Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik. 1934. - 14(4). -213-223 pp.

57. Blume J. A. A Reserve Energy Technique for The Earthquake Design and Rating of Structures in the Inelastic Range. II World Conference on Earthquake Engineering / J. A. Blume. Japan. - 1960. Vol. II. - 1061-1083 pp.

58. Bozzo Rotondo L. M. Diseno Sismorresistente de Estructuras / L. M. Bozzo Rotondo, H. A. Barbat Barbat. -Lima: Editorial ICG, 2008.-167 pp.

59. Calado L. A. Model for Predicting the Failure of Structural Steel Elements / L.Calado, J.Azevedo // Journal of Constructional Steel Research, 1989. Vol. 14.-41-64 pp.

60. Campbell S. D. Steel moment frame damage predictions using low-cycle fatigue. XIV World Conference on Earthquake Engineering / S. D. Campbell, R. M. Richard, J. E. Partridge. China. - 2008. Vol. V. - 225-232 pp.

61. CEN. EuroCode 8: Final draft of EuroCode 8: Design of structures for earthquake resistance Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. Bruxelles: European Committee for Standardization. - 2003.

62. CESMD (Center for Engineering Strong Motion Data) Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.strongmotioncenter.org

63. Chopra А. К. Capacity-Demand-Diagram Methods Based on Inelastic Design Spectrum / A. K. Chopra, R. K. Goel // Earthquake Spectra. 1999. - Vol 15. -№4.-637-656 pp.

64. Chopra A. K. Dynamic of structures. Theory and Applications to Earthquake Engineering. / Anil K.Chopra.-New Jersey.: Prentice-Hall, 2006. 794 pp.

65. Clough R. W. Dynamic of structures. Third edition / R. W. Clough, J. Penzien. Berkeley, CA: Computers & Structures, Inc., 2003. - 730 pp.

66. Como M. Aseismic Toughness of Structures / M.Como, G.Lanni // Meccanica. 1983. Vol. 18. № 2. - 107-114 pp.

67. Cosenza E. A Rational Formulation for the q-Factor in Steel Structures. IX World Conference on Earthquake Engineering / E.Cosenza, A.De Luca, C.Faella, V.Piluso. Japan. - 1988.Vol. V. - 1155-1160 pp.

68. Cosenza E. An Evaluation of the Use of Damage Functionals in Earthquake-Resistant Design. 9th European Conference on Earthquake Engineering / E. Cosenza, G. Manfredi, R. Ramasco. Russia. - 1990. Vol. 9. - 303-312 pp.

69. Cosenza E. La Caratterizzazione della Risposta Sísmica dell' Oscillatore Elasto-Plastico / E. Cosenza, G. Manfredi, R. Ramasco // Ingegneria Sismica. 1989. -№ 3.

70. Cosenza E. On a Simple Evaluation of Structural Coefficients in Steel Structures. 8th European Conference on Earthquake Engineering / E.Cosenza, A. De Luca, C. Faella, F. M. Mazzolani. Lisbon, Portugal, 1986.

71. Cosenza E. Seismic design based on low cycle fatigue criteria. XI World Conference on Earthquake Engineering / E. Cosenza, G. Manfredi. Mexico. - 1996. Paper reference: 1141.

72. Datta T. K. Seismic Analysis of Structures / T. K. Datta. Singapore.: John Wiley (Asia), 2010. 454 pp.

73. Daza-Duarte L. G. Nuevo enfoque para determinar el factor de modificación de respuesta / L. G. Daza-Duarte // Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. 2003. Vol 3. № 1. - 33^48 pp.

74. EPRI TR-100082. Standardization of the Cumulative Absolute Velocity, Palo Alto, California: Electric Power Research Institute, prepared by Yankee Atomic Electric Company, December 1991.

75. ESD (The European Strong Motion Database) Электронный ресурс. -Режим доступа: http://www.isesd.hi.is/ESDLocal/frameset.htm

76. Fajfar P. Equivalent ductility factors, taking into account Low-Cycle Fatigue / P. Fajfar // Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1992. Vol. 21.-837-848 pp.

77. Fajfar P. On Energy Demand and Supply in SDOF Systems / P. Fajfar, T. Vidic, M. Fischinger // Nonlinear Analysis and Design of Reinforced Concrete Buildings. London: Eds. P.Fajfar and H. Krawinkler, Elsevier, 1992. - 48-71 pp.

78. Fajfar P. Parametric study of inelastic response to some earthquakes recorded in southern Europe. VIII World Conference on Earthquake Engineering / P. Fajfar, M. Fischinger. -USA. 1984.Vol. IV. -75-82 pp.

79. Fardis M. N. Code developments in earthquake engineering. 12th European Conference on Earthquake London. Elsevier Science. - 2002. Paper reference 845.

80. Fischinger F. On the Response Modification Factors for Reinforced Concrete Buildings. Proceedings of 4th U.S. Nat. Conf. Earthquake Engrg / F. Fischinger, P. Fajfar. Palm Springs, California. - 1990. Vol. II. - 249-258 pp.

81. Gioncu V. Ductility criteria for steel structures. In 2nd World Conference on Steel in Construction / V. Gioncu. 1998. - Paper 220. - (CD-ROM).

82. Gioncu V. Ductility demands. General report. In Behavior of Steel Structures in seismic Areas / V. Gioncu // STESSA. 1997. - 279-302 pp.

83. Gioncu V. Ductility of seismic resistant steel structures / V. Gioncu and F. M. Mazzolani.-London and New York.: Spon Press, 2002. 694 pp.

84. Giuffre A. La Duttilit delle Strutture in Cemento Armato. ANCE-AIDIS / A.Giuffre, R.Giannini. Roma. - 1982

85. Hidalgo P. A. A comparison of analysis provisions in seismic codes. X World Conference on Earthquake Engineering / P. A. Hidaldo, A. Arias, E. F. Cruz. -Spain. 1992. Vol. X. - 5741-5746 pp.

86. Hidalgo P. A. New Chilean Code for Earthquake-Resistant Design of Buildings. Proceedings of fourth U.S. National conference of earthquake engineering / P. A. Hidalgo, A. Arias. Palm Springs, California. - 1990. - Vol. 2. 927 - 936 pp.

87. Housner G. M. Behavior of structures during earthquakes / G. M. Housner //Journal of Engineering mechanical Division. 1959. - Vol. 85. - № 4. -109-129 pp.

88. Housner G. M. Limit Design of Structures to Resist Earthquakes. I World Conference on Earthquake Engineering / G. M. Housner. -USA. 1956.Vol. V.-1-13 pp.

89. Housner G. W. The Plastic Failure of Frames during Earthquakes. II World Conference on Earthquake Engineering / G. W. Housner. Japan. - 1960. Vol. II.-997-1012 pp.

90. Iancovici M. Inelastic behavior of buildings under repeated Vrancea earthquakes / M. Iancovici. Proceedings of the International Symposium on Strong Vrancea Earthquakes and Risk Mitigation. Oct. 4-6, 2007, Bucharest, Romania. -342-350 pp.

91. IBC: International Building Code. International Code Council ICC. -Whittier, CA. -2012

92. Iwan W. D. Identification of hysteretic behavior from strong-motion accelerograms. IX World Conference on Earthquake Engineering / W. D. Iwan, Chia-Yen Peng. Japan. - 1988. Vol. V. - 331-336.

93. Iwan W. D. The Distributed-Element Concept of Hysteretic Modeling and its Application to Transient Response Problems. IV World Conference on Earthquake Engineering / W. D. Iwan. Chile. - 1969. Vol. II. - A-4 (45-57).

94. Iwan W. D. The dynamic response of the one degree of freedom bilinear hysteretic system. Ill World Conference on Earthquake Engineering / W. D. Iwan. -New Zealand. 1965. Vol. II. - 783-796 pp.

95. Kato B. Earthquake Resistant Design for Steel Buildings. VI World Conference on Earthquake Engineering / B. Kato, H. Akiyama. -India. 1977. Vol. II.-1945-1950 pp.

96. Krawinkler H. Cumulative Damage in Steel Structures Subjected to Earthquake Ground Motion / H.Krawinkler, M.Zohrei // Computer & Structures. -Elsevier, 1983. Vol. 16.-№ 1 -4.-531-541 pp.

97. Krawinkler H. Pros and Cons of a pushover analysis of seismic performance evaluation / H. Krawinkler, G. Seneviratna // Engineering Structures. -1998. Vol. 20. N.4 - 6. - 452^64 pp.

98. Kuwamura H. Ductile crack as a trigger of brittle fracture in steel / H. Kuwamura, K. Yamamoto // Journal of structural Engineering. 1997. Vol. 123. - № 6. - 729-735 pp.

99. Mahin S. An evaluation of inelastic seismic design spectra / S.Mahin, V.V.Bertero // Journal of the Structural Division, ASCE. 1981. - Vol. 107. - No 9. - 1777-1795 pp.

100. Marino E. M. Comparison of European and Japanese seismic design of steel building structures / E. M. Marino, M. Nakashima, K. M. Mosalam // Engineering Structures. 2005. Vol. 27. - 827-840 pp.

101. Mazzolani F. M. ECCS Manual on Design of Steel Structures in Seismic Zones № 76 / F. M. Mazzolani, V. Piluso. ECCS-TC 13 Seismic design. European Convention for Constructional Steelwork. Brussels Belgium.: ECCS, 1994.-278 pp.

102. Mazzolani F. M. Theory and Design of Seismic Resistant Steel Frames / F. M. Mazzolani and V. Piluso. -London: E & FN Spon Press, 1996.-498 pp.

103. McCabe S. L. Assessment of Seismic Structural Damage. / S. L. McCabe, W. J. Hall // Journal of Structural Engineering. 1989. Vol. 115. - № 9. -2166-2183 pp.

104. Miner M. A. Cumulative damage in fatigue / M. A. Miner // Journal of Applied Mechanics. 1945. Vol. 12. - № 3 (Transactions of the American Society of Mechanical Engineers. Vol. 67. - 1945). - A159 - A164 pp.

105. Miranda E. Evaluation of strength reduction factors for earthquake-resistant design / E. Miranda, V. V. Bertero // Earthquake Spectra. 1994. Vol. 10. -N.2. - 357-379 pp.

106. Miranda E. The Mexico earthquake of September 19, 1985: performance of low-rise buildings in Mexico City during the 1985 Michoacan earthquake / E. Miranda, V. V. Bertero // Earthquake Spectra. 1989. Vol. 5. - N.l. -121-143 pp.

107. Nakashima M. Steel moment frames for earthquakes in the United States and Japan / M. Nakashima, C. W. Roeder, Y. Maruoka // Structural Engineering. ASCE. 2000. Vol. 126. -N.8. - 861-868 pp.

108. Nassar A. A. Seismic Demands for SDOF and MDOF systems: PhD Dissertation / A.A.Nassar, H.Krawinkler. J.A.Blume EEC Report No.95. Department of Civil Engineering, Stanford University. - 1991. - 220 pp.

109. Newmark N.N. Earthquake Spectra and Design / N. N. Newmark and J. F. Hall. Berkeley, California: Earthquake Engineering Research Institute, 1982.-103 pp.

110. Park Y. J. Mechanistic Seismic Damage Model for Reinforced Concrete / Y. J. Park, A. H. S. Ang // Journal of Structural Engineering ASCE. 1985. - III (4). - 722-739 pp.

111. Park Y. J. Seismic Damage Analysis and Damage-Limiting of R/C Structures: PhD Dissertation / Y. J. Park. -Structural Research Series 516. Department of Civil Engineering, University of Illinois, Urbana. 1984. - 182 pp.

112. Park Y. J. Stochastic model for seismic damage assessment. Proceedings of the 5th Engineering Mechanics Division Specialty Conference. ASCE / Park Y., Ang A., Wen Y. Laramie, Wyoming. - 1984. - 1168-1171 pp.

113. Penzien J. Elasto-Plastic Response of Idealized Multi-Storey Structures Subjected to a Strong Motion Earthquake. II World Conference on Earthquake Engineering / J. Penzien. Japan. - 1960. Vol. II. - 739-760 pp.

114. Perera R. Modelization of low cycle fatigue damage in frames. XII World Conference on Earthquake Engineering / R. Perera, E. Alarcon, A. Carnicero. New Zealand. - 2000. Paper reference: 0714.

115. Riddell R. Response Modification Factors for Earthquake Resistant Design of Short Period Buildings / R. Riddell, P. Hidalgo, E. Cruz // Earthquake Spectra, 1989. N.5. 571-590 pp.

116. Rojahn C. An Investigation of Structural Response Modification Factors. IX World Conference on Earthquake Engineering / C. Rojahn. Japan. -1988. Vol. V. - 1087-1092 pp.

117. Rojahn C. U.S. Code Focusing on R-Factor of UBC, ATC-3 and NEHRP. Report ATC 15-2. Ill U.S.-Japan Workshop on Improvement of Structural Design and Construction Practices / C. Rojahn, G. Hart. Applied Technology Council, 1988. -41-48 pp.

118. Sanchez-Ricart L. Parametric study of ductile moment-resisting steel frames: A first step towards Eurocode 8 calibration / L. Sanchez-Ricart, A. Plumier // Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 2008. Vol. 37. - 1135-1155 pp.

119. Scarlat A. S. Approximate Methods in Structural Seismic Design / A. S. Scarlat.-India.: Ltd. Madras. Thompson Press, 1996. 293 pp.

120. Singh K. L. Cycle counting using rain flow algorithm for fatigue analysis. 15th National Conference on Aerospace Structures / K. L. Singh, V. R. Ranganath. Coimbatore, Tamil Nadu, India, 2007. - 301-306 pp.

121. Stephens J. E. Damage assessment using response measurements / J. E. Stephens, J. T. P. Yao // Journal of Structural Division, ASCE. 1987. Vol. 113, N 4. -787-801 pp.

122. Suidan M. T. Cumulative Fatigue Damage in Seismic Structures / M.T.Suidan, RA.Eubanks // Journal of Structural Division, ASCE, 1973. Vol. 99. -№ 5. 923-943 pp.

123. Tada M. Comparison of Strength Capacity for Steel Building Structures in the United States and Japan / M. Tada, T. Fukui, M. Nakashima, C. W. Roeder // Earthquake Engineering and Engineering Seismology. 2003. Vol. 4. - N.l. - 37-49 pp.

124. Teran-Gilmore A. A simple low cycle fatigue model and its implications for seismic design. XIII World Conference on Earthquake Engineering / Amador Teran-Gilmore and James O. Jirsa. Canada. - 2004. Paper reference: 882.

125. Teran-Gilmore A. The use of cumulative ductility strength spectra for seismic design against low cycle fatigue. XIII World Conference on Earthquake Engineering / Amador Teran-Gilmore and James O. Jirsa. Canada. - 2004. Paper reference: 889.

126. Tso W. K. Period-Dependent Seismic Force Reduction Factors for Short-Period Structures / W. K. Tso, N. Naumoski // Canadian Journal of Civil Engineering. 1991. Vol. 18. - No. 4. - 568-574 pp.

127. Uang C.-M. Establishing R (or Rw) and Cd Factors for Building Seismic Provisions / C.-M. Uang // Journal of Structural Engineering ASCE. 1991. Vol. 117.-No. 1.-19-28 pp.

128. UBC: Uniform Building Code. International Conference of Building Officials. Whittier, CA. - 1997.

129. Veletsos A. S. Effect of Inelastic Behaviour on the Response of Simple Systems to Earthquake Motions. II World Conference on Earthquake Engineering / A. S. Veletsos, N. M. Newmark. Japan. - 1960. Vol. II. - 895-912 pp.

130. Veletsos A. S. Response of Ground-Excited Elasto-Plastic Systems / A. S. Veletsos, W. P. Vann // Journal of Structural Division. ASCE. 1971. Vol. 97. №.4.- 1257-1281 pp.

131. Veletsos A. S. Response of ground-excited elastoplastic systems / A. S. Veletsos, W. P. Vann // Journal of the Structural Division ASCE. 1971. - Vol. 97. -№4.- 1257-1281 pp.

132. Vidic T. Consistent inelastic design spectra: strength and displacement / T. Vidic, P. Fajfar, and M. Fischinger // Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1994. Vol. 23. -N.5. - 507-521 pp.

133. Zahrah T. F. Earthquake Energy Absorption in SDOF Structures / T. F. Zahrah, J.W.Hall // Journal of Structural Engineering, ASCE, 1984. Vol. 110. № 8. -1757-1772 pp.

Похожие работы

Строительство
05.23.00