Комплексный подход к расчету и проектированию сейсмостойких железобетонных зданий и сооружений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлен современный комплексный подход к расчету железобетонных зданий с учетом взаимодействия конструкции с грунтовым основанием в условиях сейсмического воздействия. В качестве примера подход был применен при расчете пятиэтажного железобетонного здания на сейсмическое воздействие. Внешнее воздействие задавалось трехкомпонентной акселерограммой девятибалльного землетрясения, взаимодействие здания с грунтовым основанием было реализовано посредством SSI-интерфейса (англ. soil-structure interaction). Для предотвращения влияния отраженных от границ ограниченного грунтового массива волн использовался PML-слой (англ. perfectly matched layer). Железобетонные конструкции моделировались с применением метода взаимодействия объемных элементов бетона с балочными элементами арматуры. Моделирование проводилось с применением технологии распределенных вычислений на вычислительном кластере. Проведено исследование характера разрушения сооружения. Проведен сравнительный анализ исходной акселерограммы свободной поверхности грунта и ускорения фундаментной плиты сооружения. При соответствующей адаптации и применении высокопроизводительных вычислительных систем методика может быть использована в инженерной практике для повышения надежности расчетов сейсмостойкости железобетонных зданий.

Об авторах

О. В. Мкртычев

ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет” (НИУ МГСУ)

Email: mkrtychev@yandex.ru
Москва, Россия

А. А. Решетов

ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет” (НИУ МГСУ)

Email: andrew331@bk.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Murray Y.D. User’s Manual for LS-DYNA Concrete. Material Model 159 // McLean. Report No. FHWA-HRT-05-062. Federal Highway Administration, 2007. 77 p.
  2. Jiang H., Zhao J. Calibration of the continuous surface cap model for concrete // Finite Elements in Analysis and Design. 2015. V. 97. P. 1–19. https://doi.org/10.1016/j.finel.2014.12.002
  3. Mkrtychev O.V., Sidorov D.S., Bulushev S.V. Comparative analysis of results from experimental and numerical studies on concrete strength // MATEC Web of Conferences. 2017. V. 117. P. 00123. https://doi.org/10.1051/matecconf/201711700123
  4. Wolf J.P. Dynamic soil–structure interaction // Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1985. 481 p.
  5. Тяпин А.Г. Учет взаимодействия сооружений с основанием при расчетах на сейсмические воздействия. М.: АСВ, 2014. 136 с.
  6. Basu U. Explicit finite element perfectly matched layer for transient three-dimensional elastic waves // Int. J. Numer. Methods Eng. 2009. V. 77. № 2. P. 151–176. https://doi.org/10.1002/nme.2397
  7. Mkrtychev O.V., Reshetov A.A. Modeling worst-case earthquake accelerograms for buildings and structures // Advances in Engineering Research. 2016. V. 72. P. 89–94. https://doi.org/10.2991/aece-16.2017.21
  8. Мкртычев О.В., Решетов А.А. Синтезирование наиболее неблагоприятных акселерограмм для линейной системы с конечным числом степеней свободы // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. 2015. V. 11. № 3. P. 101–115.
  9. Salamon J., Harris D.W. Evaluation of Nonlinear Material Models in Concrete Dam Finite Element Analysis // Report DSO-2014-08. Colorado, 2014. P. 89.
  10. Borja, R.I., Sama K.M., Sanz P.F. On the numerical integration of three-invariant elastoplastic constitutive models // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2003. V. 192. № 9–10. P. 1227–1258. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(02)00620-5
  11. Krysl P., Bittnar Z. Parallel explicit finite element solid dynamics with domain decomposition and message passing: dual partitioning scalability // Computers & Structures. 2001. V. 79. № 3. P. 345–360.
  12. París J., Colominas I., Navarrina F., Casteleiro M. Parallel computing in topology optimization of structures with stress constraints // Computers & Structures. 2013. V. 125. P. 62–73. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2013.04.016
  13. Jin H., Jespersen D., Mehrotra P., Biswas R., Huang L., Chapman B. High performance computing using MPI and OpenMP on multi-core parallel systems // Parallel Computing. 2011. V. 37. № 9. P. 562–575. https://doi.org/10.1016/j.parco.2011.02.002
  14. Basu U., Chopra A. Perfectly matched layers for transient elastodynamics of unbounded domains // Int. J. Numer. Methods Eng. 2004. V. 59. № 8. P. 1039–1074. https://doi.org/10.1002/nme.896
  15. Cun Hu, Haixiao Liu, Implicit and explicit integration schemes in the anisotropic bounding surface plasticity model for cyclic behaviours of saturated clay // Comput. Geotech. 2014. V. 55. P. 27–41. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2013.07.012
  16. Бакалов В.П. Цифровое моделирование случайных процессов. М.: МАИ, 2001. 81 с.
  17. Мкртычев О.В., Джинчвелашвили Г.А., Бусалова М.С. Моделирование взаимодействия сооружения с основанием при расчете на землетрясение // Вестник МГСУ. 2013. № 12. C. 34–40.
  18. Ньюмарк Н., Розенблюэт Э. Основы сейсмостойкого строительства. М.: Стройиздат, 1980. 344 с.
  19. Murray Y.D. User’s Manual for LS-DYNA Concrete. Material Model 159 // McLean. Report No. FHWA-HRT-05-062. Federal Highway Administration, 2007. 77 p.
  20. Jiang H., Zhao J. Calibration of the continuous surface cap model for concrete // Finite Elements in Analysis and Design. 2015. V. 97. P. 1–19. https://doi.org/10.1016/j.finel.2014.12.002
  21. Mkrtychev O.V., Sidorov D.S., Bulushev S.V. Comparative analysis of results from experimental and numerical studies on concrete strength // MATEC Web of Conferences. 2017. V. 117. P. 00123. https://doi.org/10.1051/matecconf/201711700123
  22. Wolf J.P. Dynamic soil–structure interaction // Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1985. 481 p.
  23. Тяпин А.Г. Учет взаимодействия сооружений с основанием при расчетах на сейсмические воздействия. М.: АСВ, 2014. 136 с.
  24. Basu U. Explicit finite element perfectly matched layer for transient three-dimensional elastic waves // Int. J. Numer. Methods Eng. 2009. V. 77. № 2. P. 151–176. https://doi.org/10.1002/nme.2397
  25. Mkrtychev O.V., Reshetov A.A. Modeling worst-case earthquake accelerograms for buildings and structures // Advances in Engineering Research. 2016. V. 72. P. 89–94. https://doi.org/10.2991/aece-16.2017.21
  26. Мкртычев О.В., Решетов А.А. Синтезирование наиболее неблагоприятных акселерограмм для линейной системы с конечным числом степеней свободы // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. 2015. V. 11. № 3. P. 101–115.
  27. Salamon J., Harris D.W. Evaluation of Nonlinear Material Models in Concrete Dam Finite Element Analysis // Report DSO-2014-08. Colorado, 2014. P. 89.
  28. Borja, R.I., Sama K.M., Sanz P.F. On the numerical integration of three-invariant elastoplastic constitutive models // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2003. V. 192. № 9–10. P. 1227–1258. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(02)00620-5
  29. Krysl P., Bittnar Z. Parallel explicit finite element solid dynamics with domain decomposition and message passing: dual partitioning scalability // Computers & Structures. 2001. V. 79. № 3. P. 345–360.
  30. París J., Colominas I., Navarrina F., Casteleiro M. Parallel computing in topology optimization of structures with stress constraints // Computers & Structures. 2013. V. 125. P. 62–73. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2013.04.016
  31. Jin H., Jespersen D., Mehrotra P., Biswas R., Huang L., Chapman B. High performance computing using MPI and OpenMP on multi-core parallel systems // Parallel Computing. 2011. V. 37. № 9. P. 562–575. https://doi.org/10.1016/j.parco.2011.02.002
  32. Basu U., Chopra A. Perfectly matched layers for transient elastodynamics of unbounded domains // Int. J. Numer. Methods Eng. 2004. V. 59. № 8. P. 1039–1074. https://doi.org/10.1002/nme.896
  33. Cun Hu, Haixiao Liu, Implicit and explicit integration schemes in the anisotropic bounding surface plasticity model for cyclic behaviours of saturated clay // Comput. Geotech. 2014. V. 55. P. 27–41. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2013.07.012
  34. Бакалов, В.П. Цифровое моделирование случайных процессов. М.: МАИ, 2001. 81 с.
  35. Мкртычев О.В., Джинчвелашвили Г.А., Бусалова М.С. Моделирование взаимодействия сооружения с основанием при расчете на землетрясение // Вестник МГСУ. 2013. № 12. C. 34–40.
  36. Ньюмарк Н., Розенблюэт Э. Основы сейсмостойкого строительства. М.: Стройиздат, 1980. 344 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».