Doctor of Technical Sciences, Professor of the Strength of Materials Department
доктор технических наук, профессор кафедры сопротивления материалов
engineer of the research center “Reliability and Seismic Stability of Structures”
инженер научно-исследовательского центра «Надежность и сейсмостойкость сооружений»
Relevance. By its nature, seismic action is represented by the accelerogram a pronounced multidimensional random process, generally containing six components. The calculation in the deterministic formulation does not always allow to adequately assess the reaction of the system. While the calculation in the probabilistic formulation more adequately reflects the work of the system and makes it possible to evaluate its seismic resistance with a given security. The aim of the work is to assess the actual load-carrying capacity safety margin and the taken when designing coefficient K1, taking into account the permissible damage to buildings and structures for the steel spatial frame when calculating on the seismic action. Methods. In the article, the steel spatial frame was calculated for two sets of accelerograms, with dominant frequencies close to the main frequencies of the frame's natural vibrations. Each set was synthesized as a family of unsteady random seismic impact implementations. The calculation was carried out on two-component seismic action in nonlinear dynamic formulation in the software complex LS-DYNA. Previously, the frame was designed in accordance with national standard SP 14.13330.2014 “Construction in seismic areas on the seismic action” of the design earthquake level in the software complex PC LIRA 10.8. According to the developed probabilistic method for each set the actual load-carrying capacity safety margins were obtained and the coefficients K1 were estimated. Results . An analysis of the results shows that the steel frame under consideration has a sufficiently large margin of load-carrying capacity, and the coefficient K1 is taken in norms excessively conservatively. The developed technique allows to correct the value of the accepted coefficient K1 for buildings and structures of certain structural schemes. That in its turn will increase the economic efficiency of construction in seismic areas and ensure the reliability of the designed buildings and structures.
Актуальность. По своей природе сейсмическое воздействие, представленное акселерограммой, является ярко выраженным многомерным случайным процессом, в общем случае содержащим шесть компонентов. Расчет в детерминированной постановке не всегда позволяет адекватно оценить реакцию системы, в то время как расчет в вероятностной постановке более адекватно отражает работу системы и позволяет оценить ее сейсмостойкость с заданной обеспеченностью. Целью работы является оценка действительного запаса несущей способности и принимаемого при проектировании коэффициента К1, учитывающего допускаемые повреждения зданий и сооружений для стальной пространственной рамы при расчете на сейсмическое воздействие. Методы. В процессе исследования был произведен расчет стальной пространственной рамы на два набора акселерограмм с доминантными частотами, близкими к основным частотам собственных колебаний рамы. Каждый набор синтезировался как семейство реализаций нестационарного случайного сейсмического воздействия. Расчет производился на двухкомпонентное сейсмическое воздействие в нелинейной динамической постановке в программном комплексе LS-DYNA. Предварительно рама была запроектирована в соответствии с СП 14.13330.2014. «Строительство в сейсмических районах» на сейсмическое воздействие уровня ПЗ в ПК ЛИРА 10.8. По разработанной вероятностной методике для каждого набора были получены действительные коэффициенты запаса несущей способности Кз и произведена оценка коэффициентов К1. Результаты. Анализ результатов показывает, что рассматриваемая стальная рама имеет достаточно большой запас несущей способности, а коэффициент К1 принимается в нормах чрезмерно консервативно. Разработанная методика позволяет скорректировать значение принимаемого коэффициента К1 для зданий и сооружений определенных конструктивных схем, что в свою очередь позволит повысить экономическую эффективность строительства в сейсмических районах и обеспечить надежность проектируемых зданий и сооружений.