Олег Вартанович Мкртычев — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой сопротивления материалов, директор НИЦ «Надежность и сейсмостойкость сооружений»
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ ID: 386561, Scopus: 56449249100, ResearcherID: Q-2370-2017
Oleg V. Mkrtychev — Doctor of Technical sciences, Professor, Head of the Department of Strength of Materials, Director of the Research Center “Reliability and Seismic Resistance of Structures”
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
ID RSCI: 386561, Scopus: 56449249100, ResearcherID: Q-2370-2017
Роман Александрович Зайцев — аспирант, инженер НИЦ «Надежность и сейсмостойкость сооружений»
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Roman A. Zaitsev — postgraduate student, engineer of the Research Center “Reliability and Seismic Resistance of Structures”
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Введение. Цель исследования — изучение влияния деградации частотных параметров железобетонных зданий при действии сейсмической нагрузки и оценка характера разрушения в зависимости от этажности здания с помощью численных экспериментов в программном комплексе LS-DYNA. Для получения собственных частот и форм в определенные моменты времени в задаче, решаемой явной схемой интегрирования, ищется решение с использованием неявной схемы.
Материалы и методы. Рассмотрены пять сооружений разной этажности. В расчетных схемах зданий используется непосредственное армирование несущих элементов. Для моделирования бетона применяется модель материала Continuous Surface Cap Model (CSCM). Данный материал позволяет учитывать накопление повреждений. Моделирование арматуры осуществляется с помощью идеально упругопластической модели Прандтля. Арматура моделировалась стержнями и была непосредственно погружена в бетон. Для этого использовалась лагранжево-эйлерова связь. Расчет производился на жестком основании с учетом физической, геометрической и конструктивной нелинейностей. Сейсмическое воздействие задавалось в виде двухкомпонентных акселерограмм, нормированных на 8 баллов по шкале MSK-64.
Результаты. Получены кривые изменения и деградации собственных частот для каркасов разной этажности, а также кривые накопления повреждения для всего каркаса.
Выводы. Анализ полученных результатов показывает, что при землетрясении интенсивностью 8 баллов имеет место существенное (до 30 %) снижение частот собственных колебаний рассмотренных каркасов. Наибольшее количество повреждений возникает на стадии активной фазы сейсмического воздействия. С увеличением этажности интенсивность деградации собственных частот растет, скорость накопления и объем повреждений возрастают.
Introduction. The objectives of this work are to study the influence of degradation of the frequency parameters of reinforced concrete buildings under the action of seismic loading and to evaluate the nature of destruction depending on the number of storeys of the building itself, using numerical experiments in the LS-DYNA software package. To obtain natural frequencies and forms at certain times in a problem solved by an explicit integration scheme, solutions are sought using an implicit scheme.
Materials and methods. Five structures of different storeys are considered. The design schemes of the buildings use direct reinforcement of load-bearing elements. The Continuous Surface Cap Model (CSCM) is used to model the concrete. This material allows the accumulation of damage to be taken into account. The ideal elastic-plastic Prandtl model is used to model reinforcement. The reinforcement was modelled with rods and was directly immersed in concrete. To implement this, the Euler-Lagrange equation was used. The calculation was carried out on a rigid base, taking into account physical, geometric and structural non-linearities. The seismic impact was specified in the form of 2-component accelerograms normalized to 8 points on the MSK-64 scale.
Results. Various results of the study were obtained. Curves of change and degradation of natural frequencies for frames of different number of storeys are obtained. Damage accumulation curves for the entire framework were also obtained.
Conclusions. The analysis of the obtained results shows that during an earthquake with an intensity of 8 points, there is a significant (up to 30 %) reduction of frequencies of natural oscillations of the considered frames. The greatest amount of damage occurs at the stage of active phase of seismic impact. With the increase in the number of storeys, the intensity of degradation of natural frequencies increases, the rate of accumulation and the amount of damage increase.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.