Разработка и исследование модели здания на резинометаллических сейсмоопорах
Аннотация
Проектирование строительных конструкций на резинометаллических сейсмоизолирующих опорах (сейсмоопорах) требует нелинейных динамических расчетов во временной области, при этом бывает довольно сложно оценить влияние характеристик сейсмоопор на динамическую реакцию конструкции и качество сейсмоизоляции в целом. Для решения данной проблемы предложено использовать простые показательные модели с небольшим числом степеней свободы.
Рассмотрена реализованная в Matlab плоская сдвиговая модель трехэтажного здания на резинометаллических сейсмоопорах. Сейсмическое воздействие на здание задано в виде синтезированной акселерограммы. Работа сейсмоопор при циклических нагрузках демонстрирует существенно нелинейное поведение и описывается билинейной диаграммой деформирования с гистерезисом. Представлен вывод нелинейных уравнений движения модели сейсмоизолированного трехэтажного здания, описаны процедуры моделирования сейсмического воздействия и численного интегрирования уравнений движения. Получены и проанализированы результаты численного моделирования при различных параметрах гистерезиса, сделаны выводы об эффективности сейсмозащиты.
Результаты исследования интересны инженерам-проектировщикам с точки зрения разработки собственных простых моделей для тестирования сейсмоизолированных строительных конструкций и изучения влияния различных параметров гистерезиса на качество сейсмоизоляции.
Литература
1. Резинометаллические изоляторы со свинцовым сердечником серии LRB. Техническая документация FIP Industriale [Электрон. ресурс] www.fipmec.it/ (дата обращения 05.10.2021.)
2. Saiful Islam A.B.M. е. a. Nonlinear Dynamically Automated Excursions for Rubber-steel Bearing Isolation in Multi-storey Construction // Automation in Construction. 2013. V. 30. Pp. 265—275. www.doi.org/10.1016/j.autcon. 2012.11.010.
3. Shoaei P. e. a. Seismic Reliability-based Design of Inelastic Base-isolated Structures with Lead-Rubber Bearing Systems // Soil Dynamics and Earthquake Eng. 2018. V. 115. Pp. 589—605. www.doi.org/10.1016/j.soil-dyn.2018.09.033.
4. Martakis P. e. a. Nonlinear Periodic Foundations for Seismic Protection: Practical design, Realistic Evaluation and Stability Considerations // Soil Dynamics and Earthquake Eng. 2021. V. 150. P. 106934. www.doi.org/10.1016/j.soildyn.2021.106934.
5. Kazeminezhad E. e. a. Modified Procedure of Lead Rubber Isolator Design Used in the Reinforced Concrete Building // Structures. 2020. V. 27. Pp. 2245—2273. www.doi.org/10.1016/j.istruc.2020.07.056.
6. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1972.
7. Болотин В.В. Статистическая теория сейсмостойкости сооружений // Известия АН СССР. Серия «Механика и машиностроение». 1959. № 4. C. 123—129.
8. Bolotin V.V. Statistical Theory of the Aseismic Design of Structures // Proc. Second World Conf. Earthquake Eng. 1960. V. 2. Pp. 1365—1374.
9. Болотин В.В., Радин В.П., Чирков В.П. Моделирование динамических процессов в элементах строительных конструкций при землетрясениях // Известия вузов. Серия «Строительство». 1999. № 5. С. 17—21.
10. Болотин В.В., Радин В.П., Чирков В.П. Исследование поведения зданий и сооружений со снижением жесткости при сейсмических воздействиях // Известия вузов. Серия «Строительство». 2003. № 7. С. 6—10.
11. Apostolakis G., Dargush G.F. Optimal Seismic Design of Moment-resisting Steel Frames with Hysteretic Passive Devices // Earthquake Eng. & Structural Dynamics. 2010. V. 39(4). Pp. 355—376. www.doi.org/10.1002/eqe.944.
---
Для цитирования: Радин В.П., Позняк Е.В., Новикова О.В., Чирков В.П. Разработка и исследование модели здания на резинометаллических сейсмоопорах // Вестник МЭИ. 2022. № 2. С. 105—112. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-2-105-112.
#
1. Rezinometallicheskie Izolyatory so Svintsovym Serdechnikom Serii LRB. Tekhnicheskaya Dokumentatsiya FIP Industriale [Elektron. Resurs] www.fipmec.it/ (Data Obrashcheniya 05.10.2021.) (in Russian).
2. Saiful Islam A.B.M. e. a. Nonlinear Dynamically Automated Excursions for Rubber-steel Bearing Isolation in Multi-storey Construction. Automation in Construction. 2013;30:265—275. www.doi.org/10.1016/j.autcon. 2012. 11.010.
3. Shoaei P. e. a. Seismic Reliability-based Design of Inelastic Base-isolated Structures with Lead-Rubber Bearing Systems. Soil Dynamics and Earthquake Eng. 2018;115:589—605. www.doi.org/10.1016/j.soildyn.2018. 09.033.
4. Martakis P. e. a. Nonlinear Periodic Foundations for Seismic Protection: Practical design, Realistic Evaluation and Stability Considerations. Soil Dynamics and Earthquake Eng. 2021;150:106934. www.doi.org/10.1016/ j.soildyn.2021.106934.
5. Kazeminezhad E. e. a. Modified Procedure of Lead Rubber Isolator Design Used in the Reinforced Concrete Building. Structures. 2020;27:2245—2273. www.doi.org/ 10.1016/j.istruc.2020.07.056.
6. Kalitkin N.N. Chislennye Metody. M.: Nauka, 1972. (in Russian).
7. Bolotin V.V. Statisticheskaya Teoriya Seysmostoykosti Sooruzheniy. Izvestiya AN SSSR. Seriya «Mekhanika i Mashinostroenie». 1959;4:123—129. (in Russian).
8. Bolotin V.V. Statistical Theory of the Aseismic Design Of Structures. Proc. Second World Conf. Earthquake Eng. 1960;2:1365—1374.
9. Bolotin V.V., Radin V.P., Chirkov V.P. Modelirovanie Dinamicheskikh Protsessov v Elementakh Stroitel'nykh Konstruktsiy pri Zemletryaseniyakh. Izvestiya Vuzov. Seriya «Stroitel'stvo». 1999;5:17—21. (in Russian).
10. Bolotin V.V., Radin V.P., Chirkov V.P. Issledovanie Povedeniya Zdaniy i Sooruzheniy so Snizheniem Zhestkosti pri Seysmicheskikh Vozdeystviyakh. Izvestiya Vuzov. Seriya «Stroitel'stvo». 2003;7:6—10. (in Russian).
11. Apostolakis G., Dargush G.F. Optimal Seismic Design of Moment-resisting Steel Frames with Hysteretic Passive Devices. Earthquake Eng. & Structural Dynamics. 2010;39(4):355—376. www.doi.org/10.1002/eqe.944.
---
For citation: Radin V.P., Poznyak E.V., Novikova O.V., Chirkov V.P. Development and Study of a Building Model on Lead Rubber Bearings. Bulletin of MPEI. 2022;2:105—112. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-2-105-112.
