11059

диапазоне 10% от первой собственной частоты колебаний здания, позволяет обеспечить допустимые критерием динамической комфортности величины ускорений этажей.

Размещение ДРМ указанной массы на покрытии здания или перекрытии верхнего технического этажа может потребовать значительного усиления несущих конструкций, а также изменение принимаемых объемно- планировочных и архитектурных решений.

Вкачестве динамического гасителя колебаний предложено использовать покрытие верхнего технического этажа (масса с учетом временных длительных нагрузок составляет 900 т). Покрытие предлагается монтировать на пружинные блоки с установкой высоковязких демпферов. Между ядром жесткости и наружными несущими стенами здания устраивается технологический зазор, обеспечивающий свободу горизонтальных перемещений покрытия при колебаниях, вызываемых ветровыми пульсациями и иными динамическими воздействиями. По результатам оптимизационных расчетов установлено, что для снижения ускорений перекрытий при рассматриваемом ветровом воздействии необходимо обеспечить горизонтальную жесткость ДРМ К = 1554 кН/м, относительное демпфирование в долях от критического – 15 % (С = 360 кН·сек/м).

Эффективность предложенного решения подтверждается результатами расчетов на рассматриваемое ветровое воздействие (рис. 4), а также на моделируемое (идеализированное) резонансное ветровое воздействие (рис. 5).

Входе работы проведено численно-аналитическое исследование возможности применения демпферов регулируемой массы для уменьшения ускорений перекрытий высотного здания при ветровом пульсационном воздействии. Установлены оптимальные параметры массы для демпфера указанного типа. Предложено техническое решение, позволяющее использовать покрытие верхнего технического этажа в качестве демпфера, эффективно снижающего ускорения этажей при ветровых пульсационных воздействиях.

1340

Литература

1.СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

2.Siddiq Shaik, Farzad Hejazi, Visuvasam JosephAntony Effect of Viscous Wall Dampers on Response of Reinforced Concrete Structures Subjected to Seismic Excitation / International conference on Industry 4.0 and Advancements in Civil Engineering (i4ACE’19). Paper No: 1027.

3.Momtaz, A.A., Abdollahian, M.A. & Farshidianfar, A. Study of windinduced vibrations in tall buildings with tuned mass dampers taking into account vortices effects. Int J Adv Struct Eng 9, 385–395 (2017). https://doi.org/10.1007/s40091-017-0174-9.

4.MAURER Tuned Mass Dampers. Technical Information. TI001EN/2016-03. – 13 P.

5.Рекомендации по проектированию гасителей колебаний для защиты зданий и сооружений, подверженных горизонтальным динамическим воздействиям от технологического оборудования и ветра / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1978. – 67 с.

1341

К.И. Аниськина

АО «НИИК», г. Нижний Новгород, Россия

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА БОЛЬШЕПРОЛЕТНОГО СООРУЖЕНИЯ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Землетрясение является высоко нелинейным быстротекущим процессом, которое невозможно предсказать при краткосрочном прогнозе.

За последние несколько десятков лет произошел активный рост количества сеймоопасных регионов страны, а также изменение карт сейсморайонирования территории России в сторону увеличения прогнозируемой интенсивности сейсмических воздействий [4]. Поэтому при проектировании все большего количества зданий, расположенных на сейсмически активных территориях, необходимо в полной мере учитывать возможность возникновения такого опасного явления как землетрясение.

Для Крыма большую опасность из геологических процессов представляют землетрясения, вызванные природными эндогенными процессами.

Наиболее активна в сейсмическом отношении юго-восточная часть Крыма, где сейсмический эффект в эпицентральной области достигает интенсивности I0 = 9 баллов по шкале MSK-64.

На рис. 1 отражено пространственное распределение эпицентров всех местных землетрясений с энергетическими классами КП=4.4–11.3 в 2020 г., а также условные границы районов региона.

Эпицентры большинства землетрясений региона относятся к акватории Черного моря. Максимальная плотность эпицентров – в Керченско-Анапском районе, который выделяется и повышенным энергетическим уровнем землетрясений относительно других районов.

Рис.1. Карта эпицентров землетрясений Крыма в 2020 г. 1 – энергетический класс КП; 2

– глубина гипоцентра h, км; 3 – сейсмическая станция, а) Крымская сеть, б) сеть Северного Кавказа; 4 – граница района.

1342

Согласно современным нормам [5], расчет конструкций и оснований зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, должен выполняться на основные и особые сочетания нагрузок с учетом расчетной сейсмической нагрузки [1, 6].

Основными методами для расчета сейсмического воздействия являются:

–Линейно-спектральный метод расчета – метод расчета на сейсмостойкость, в котором значения сейсмических нагрузок определяются по спектрам ответа в зависимости от частот и форм собственных колебаний конструкции. Данный метод расчета основан на разложении системы дифференциальных уравнений движения по собственным формам.

–Прямой динамический метод расчета – метод численного интегрирования уравнений движения, применяемый для анализа вынужденных колебаний конструкций при сейсмическом воздействии, заданном акселерограммами землетрясений.

Согласно действующим нормативным документам [6] анализ прочности сооружений при сейсмическом воздействии производится на базе линейно-спектральной теории сейсмостойкости. Однако для назначения расчетной сейсмичности района строительства объектов повышенного уровня ответственности дополнительно следует проводить специализированные сейсмологические и сейсмотектонические исследования (УИС) [6]. Более того, для данного типа зданий также необходимо выполнять расчет с использованием графиков зависимости ускорений колебаний от времени.

В качестве объекта исследования в статье рассматривается уникальное здание в г. Севастополе, перекрываемое пространственными трехгранными арками пролетом 120 м, 96 м, а также полукуполами на основании диаметром 72 м (рис. 2). Для данного сооружения принимаются следующие характеристики: категория грунта по сейсмическим свойствам

–II, сейсмичность района – 9 баллов [3], расчетная сейсмичность площадки составляет 9 баллов.

В рамках исследования созданы две модели, в одной из которых расчет сейсмического воздействия выполняется согласно нормам [6] по линейно-спектральной методике, в другой – с использованием пакета акселерограмм. Расчет производится в программно–вычислительном комплексе SCAD.

1343

Рис. 2. Многофункциональный комплекс с аквапарком

Поскольку сейсмические движения грунта являются пространственными, законы их колебаний задаются тремя компонентами: двумя ортогональными горизонтальными и одной вертикальной.

В качестве исходных данных для расчета в работе применяются таблицы записей ускорения, скорости и смещения в зависимости от времени, оцифрованные с шагом 0,005 с, для Краснодарского края.

Рис.3. Трехкомпонентная акселерограмма по направлению Х, У, Z

Проанализировав акселерограмму по направлению Х, можно сделать вывод о том, что карта В ОСР-2015 дает заниженное значение ускорения в уровне основания. Максимальное ускорение в момент времени 3,3 сек. достигает 4,98 м/с2, что превышает нормативное значение, которое согласно нормам [6], составляет 4 м/с2 для сейсмичности площадки 9 баллов.

В статье [7] уже было выявлено несоответствие карт А ОСР-2015 данным, полученных с акселерограмм реальных землетрясений. Данная работа показывает, что, не смотря на соответствие значений интенсивности землетрясений картам В ОСР-2015, ориентироваться на значения ускорений в уровне оснований, полученные с этих карт, наверняка нельзя.

По результатам, представленным в таблице 1, можно сделать вывод о том, что при расчете сейсмического воздействия по нормам результаты имеют более неблагоприятный характер, чем при использовании инструментальных акселерограмм. Однако, при первой дифференцированной форме собственных колебаний перемещения при расчете по записям ускорений на порядок выше.

1344

Таблица 1. Результаты расчета системы в ПВК SCAD

В связи с этим для исследования также был построен спектр ответа ускорений на основе акселерограммы по направлениюÃ Х при значении параметра затухания (в долях от критического) =0,01. Сравнение полученного графика с нормативным, вычисленным путем умножения значений коэффициента динамичности на величину ускорения 4 м/с2, показано на рисунке 4.

Полученные результаты демонстрируют, что выбранные акселерограммы имеют схожий характер с нормативным спектром ответа ускорений.

По графику можно заметить, что при периодах колебаний T1=1,781c, T2=1,633c, T3=1,532c, которые, в свою очередь, соответствуют 1,2 и 3 дифференцированной форме собственных колебаний, нормативные значения спектра ответа ускорений превышают обработанные данные акселерограмм.

1345

Рис.4. Сравнение полученного спектра ответа ускорений с нормативным

Также произведен анализ суммарных перемещений от сочетаний нормативных значений нагрузок, совместно с которыми в комбинацию входит сейсмическое воздействие. Результаты подтверждают, что сейсмическая нагрузка с использованием трехкомпонентной акселерограммы имеет меньшее воздействие на расчетную модель и является более благоприятным случаем при проектировании.

Согласно своду правил [6] в том случае, когда два расчета не согласуются между собой, принимаем наименее выгодный. На основании исследования наихудшим вариантом является нагрузка, заданная с учетом требований норм.

Таким образом, может быть сделан вывод, что при проектировании уникальных зданий и сооружений повышенной степени ответственности необходимо выполнять как расчет с учетом требований норм, так и с использованием пакета акселерограмм, и в результате анализа принимать наименее выгодный.

Для получения корректных результатов при проектировании зданий с использованием записи землетрясений одной акселерограммы не достаточно. Необходимо использовать ансамбль акселерограмм-аналогов, схожих между собой по инженерно-геологическим условиям в месте регистрации, параметрам очага землетрясения и расстояниям от него до проектируемого объекта.

Литература

1.П.А. Хазов, Д.А. Кожанов, А.М. Анущенко, А.А. Сатанов Динамика строительных конструкций при экстремальных природных воздействиях: колебания, прочность, ресурс. Монография/ П.А. Хазов, Д.А. Кожанов, А.М. Анущенко, А.А. Сатанов – Нижний Новгород :

ННГАСУ, 2022 – 98 с.

2.Амосов А. А. Основы теории сейсмостойкости сооружений : учеб.пособие / А. А. Амосов, С. Б. Синицын. – Изд. 2-е, перераб. и доп. –

Москва : АСВ, 2010. – 134 с.

1346

3.Васильчиков, В.В. Оценка сейсмостойкости сейсмоустойчивости зданий с учетом пространственных колебаний конструкции и податливости основания: дис. … канд. тех. наук: 05.23.17/ Васильчиков, Валентин Владимирович – М., 2001 – 156 с.

4.Сейсмическое районирование территории Российской Федерации

–ОСР-97. Карта на 4-х листах, М: 1 8000000/ Гл. ред. В.Н. Страхов, В.И. Уломов. М.: ОИФЗ РАН; Роскартография; НПП «Текарт», 2000

5.СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* - М.: Минстрой России, 2016. – 80 с.

6.СП 14.13330.2018. Свод правил. Строительство в сейсмических районах. СНиП II-7-81* [Электронный ресурс] : утв. М-вом стр-ва России

18.02.14 : дата введ. 01.06.14 : [ред. от 23.11.2015]. – Режим доступа :

Технические нормы и правила. Строительство.

7.Хазов, П.А. Распределение преобладающих частот и анализ расчетных землетрясений в сейсмически опасных регионах России/ П.А. Хазов, Л.Ю. Тягунова, А.М. Гордеевцева, Н.М. Деулина // Приволжский научный журнал /Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород, 2022. – № 1. – 72-81.

1347

СЕКЦИЯ №12 «ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ»

Руководитель секции:

Д.А. Хохлов, канд. техн. наук, доцент кафедры гидротехнических и транспортных сооружений ННГАСУ.

1348

А.А. Волкова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

АНАЛИЗ ПРЕДЕЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ЧАШИ ВОДОХРАНИЛИЩА ОЗ. БАЙКАЛ. КОЛЬЦЕВЫЕ ЛЕДОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Озеро Байкал в геологическом отношении представляет собой озеро

— грабен – участок земной коры, ограниченный круто наклоненными разрывами, приуроченный к рифтовой зоне (рифт – крупная линейная тектоническая структура земной коры протяженностью сотни-тысячи километров). Рифты характеризуются повышенным тепловым потоком и сейсмической активностью. Повышенная температура приводит к интенсивному газообразованию.

Основные черты температурного режима Байкала связаны с его большими глубинами и активным вертикальным обменом, обеспечивающим участие в теплообмене с атмосферой огромной водной толщи. Распределение температуры поверхности воды с июня по декабрь см. рис. 1.

Рис.1 Распределение температуры поверхности воды с июня по декабрь

1349