Для специалистов по сейсмостойкому строительству, проектировщиков, а также научных работников и аспирантов, занимающихся нелинейными расчетами. <...> Трудность и недостаточная изученность проблем сейсмостойкого строительства имеют, в значительной мере, своим следствием условность и дискуссионность многих общепринятых положений в действующих нормах проектирования и строительства в сейсмических районах как в РФ, так и в других странах. <...> «Вместе с тем сейсмостойкое строительство должно гарантировать безопасность жизни людей и сохранность больших материальных и культурных ценностей при самых сильных землетрясениях. <...> По-существу, это анализ поведения здания «вблизи области прогрессирующего обрушения» [61]. <...> ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ Теория сейсмостойкости представляет собой самостоятельный раздел динамики сооружений, который характеризуется специфическими задачами и методами исследований. <...> Спектральная методика принята в настоящее время в качестве основной в нормативных документах на проектирование и строительство сейсмостойких сооружений. <...> Био) Полученные под воздействием перемещений основания по закону, отвечающему реальным землетрясениям, максимальные значения таких ускорений представляются в функции периода собственных колебаний маятника (пробного осциллятора) и образуют спектр реакций, который служит основой для определения сейсмической нагрузки. <...> D t d , (1.3) () ( ) 2 t +ξω +ω = ,2() dt du t() 2 ut 0 , с учетом сил внутреннего сопротивления в рамках гипотезы по Рэлею получим: 2 ()0 22()0 () (1.1) или, перенося заданное ускорение основания в правую часть, получим: () При нулевых начальных условиях решение дифференциального уравнения (1.2) выражается через интеграл Дюамеля: 1 () =− где maxZ () T – так называемый спектр ускорений, т.е. функция, описывающая максимальные значения абсолютных ускорений линейного осциллятора в зависимости от его периода собственных колебаний при некотором <...>
Проблемы_учета_нелинейности_в_теории_сейсмостойкости_(гипотезы_и_заблуждения)_(1).pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Библиотека научных разработок
и проектов НИУ МГСУ
О.В. Мкртычев, Г.А. Джинчвелашвили
ПРОБЛЕМЫ УЧЕТА НЕЛИНЕЙНОСТЕЙ
В ТЕОРИИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ
(ГИПОТЕЗЫ И ЗАБЛУЖДЕНИЯ)
2-е издание
М о с к в а 2014
Стр.1
УДК 624.04; 550.3
ББК 38.112
М 71
доктор технических наук, профессор Е.Н. Курбацкий,
заведующий кафедрой подземных сооружений
СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Р е ц е н з е н т ы:
(Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ));
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
В.Г. Бедняков, заведующий лабораторией надежности строительных
конструкций (ФБУ «НТЦ ЯРБ»)
Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ
Мкртычев, О.В.
М 71
Проблемы учета нелинейностей в теории сейсмостойкости
(гипотезы и заблуждения) : монография / О.В. Мкртычев,
Г.А. Джинчвелашвили ; М-во образования и науки Росс. Федерации,
Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. — Москва : МГСУ, 2014. — 192 с.
(Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ).
ISBN 978-5-7264-0801-9
Проанализированы научные основы важных аспектов расчета и
проектирования конструкций зданий и сооружений в сейсмических
районах. Рассматриваются укоренившиеся заблуждения в теории сейсмостойкости,
препятствующие дальнейшему ее развитию. Излагаются
некоторые аспекты проектирования конструкций зданий и сооружений
в сейсмических районах.
Для специалистов по сейсмостойкому строительству, проектировщиков,
а также научных работников и аспирантов, занимающихся нелинейными
расчетами.
УДК 624.04; 550.3
ББК 38.112
ISBN 978-5-7264-0801-9
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2013
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
От авторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1. Общие положения современной теории
сейсмостойкости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. Обзор подходов к учету нелинейной работы
конструкций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1. Энергетические критерии оценки несущей
способности сооружений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. Оценка несущей способности сооружений
при сейсмических воздействиях методом
Ньюмарка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3. Способы определения коэффициента
пластичности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4. Основные идеи и методы корректной оценки
несущей способности сооружений при сейсмических
воздействиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
2.5. Особенности применения метода предельного
равновесия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.6. Анализ условий разрушения нерегулярных
пластических систем при повторно-переменном
нагружении. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.7. Анализ механизмов обрушения упругопластических
систем и принцип свободы выбора
возможных перемещений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.8. Теоремы о возможности реализации механизмов
потери устойчивости или прогрессирующего
обрушения системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.9. Особенности применения кинематического
метода теории свободы выбора возможных
перемещений к описанию механизма разрушения
упругопластических систем при сейсмических
воздействиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3. Учет нелинейных эффектов в отечественных
и зарубежных нормативных документах. . . . . . . . . . 52
3.1. Основные положения Еврокода 8 по проектированию
сейсмостойких сооружений. . . . . . . . . 53
3.1.1. Правила проектирования железобетонных
зданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.1.2. Правила проектирования зданий
с металлическим каркасом. . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1.3. Правила для комплексных зданий
и зданий с каркасом из жесткой арматуры. . . . 61
189
Стр.189
3.1.4. Специфические правила для деревянных
зданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.1.5. Специфические правила для каменных
зданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2. Основные положения норм проектирования
сейсмостойких сооружений Республики
Узбекистан. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3. Основные положения Турецких норм
по учету нелинейной работы конструкций. . . . . . . 69
3.4. Основные положения Алжирских норм
в части назначения коэффициента редукции. . . . 69
3.5. Основные положения Индийских норм. . . . . 72
3.6. Нелинейные спектры реакции в нормах
США. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.7. Особенности сейсмостойкого проектирования
в нормативных документах КНР. . . . . . . . . . . 75
3.8. Некоторые положения отечественных норм. . 84
4. Результаты теоретических исследований нелинейной
работы сооружений при сейсмических воздействиях
и анализ последствий землетрясений. .
87
4.1. Развитие расчетных динамических моделей
сооружения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2. Теоретические исследования нелинейной
работы каркасных зданий методом расчленения
с использованием интегральных характеристик. . 98
4.3. Исследования нелинейной работы каркасных
зданий на воздействие акселерограмм
реальных землетрясений с использованием
интегральных характеристик. . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.4. Обзор ряда исследований систем с переменными
параметрами и адаптивных систем
сейсмозащиты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.5. Экспериментально-теоретические исследования
рамных каркасов в условиях интенсивных
динамических воздействий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.6. Основные выводы из анализа поведения
зданий при Спитакском землетрясении 1988 г. . . 113
5. Исследование работы зданий и сооружений
методами нелинейной динамики с учетом физической,
геометрической и конструктивной нелинейностей.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.1 Неявные и явные методы интегрирования
уравнений движения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
190
Стр.190
5.2 Численные эксперименты простых систем
с использованием одномерных РДМ. . . . . . . . . . . 130
5.2.1. Линейный и нелинейный осциллятор. . . . 130
5.2.2. Описание неупругой работы материала
конструкций с помощью интегральных моделей. . 131
5.2.3. Одномерные системы с конечным
числом степеней свободы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.2.4. Реакция железобетонной колонны
со сосредоточенной массой. . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.3. Исследование сложных многоэлементных
систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.3.1. Многоэлементная перекрестно-стеновая
система. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.3.2. Учет нелинейности при расчете многоэтажного
монолитного здания на интенсивное
сейсмическое воздействие. . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6. Расчет зданий, оснащенных системами активной
сейсмозащиты, с учетом нелинейной работы
конструкций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Основные выводы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Приложение. Основные расчетные положения
стандарта организации Московского государственного
строительного университета (СТО МГСУ)
«Строительство в сейсмических районах». . . . . . . . . . 174
Стр.191