Анализ влияния современных строительных материалов на напряженно-деформированное состояние многоэтажных каркасных зданий в сейсмически активных регионах
Ключевые слова:
напряженно-деформированное состояние, сейсмостойкость, каркасные здания, высокопрочные бетоны, композитная арматура, нелинейное моделирование, динамический откликАннотация
Исследование посвящено комплексному анализу влияния инновационных строительных материалов на напряженно-деформированное состояние (НДС) железобетонных каркасных зданий, возводимых в сейсмически активных регионах. На основе многофакторного численного моделирования и экспериментальных данных выявлены закономерности распределения напряжений в конструктивных элементах при использовании высокопрочных бетонов, композитной арматуры и легких заполнителей. Установлено, что применение фибробетона с полипропиленовыми волокнами снижает пиковые значения напряжений на 17-23% и увеличивает период собственных колебаний конструкции на 0,4-0,6 с. Математическое моделирование на основе метода конечных элементов подтвердило повышенную диссипативную способность узловых соединений с использованием углеволоконных элементов усиления, что выражается в снижении амплитуды ускорений на 32-44% при сейсмических воздействиях 7-9 баллов. Идентифицированы критические соотношения параметров жесткости и массы для оптимального сейсмического отклика конструкций при использовании различных комбинаций современных материалов. Полученные результаты позволяют разработать уточненные методики проектирования многоэтажных зданий с повышенной сейсмостойкостью, учитывающие нелинейное поведение новых материалов при динамических воздействиях.
Библиографические ссылки
Ahmad N., Ali Q., Ashraf M., Alam B., Naeem A. Seismic performance evaluation of modern bare and masonry‐infilled RC SMRF structures // Advances in civil engineering, 2019. рр. 465-657.
Arroyo O., Liel A., Gutiеrrez S. Practitioner-friendly design method to improve the seismic performance of RC frame buildings // Earthquake spectra. 2021. 8755293020988019.
Beschi, C. (2010). High performance fiber reinforced concrete jacketing in a seismic retrofitting application // Improving the seismic performance of existing buildings and other structures. 2020. рр. 249-260.
Elnashai A.S., Papanikolaou V., Lee D. Seismic performance and cost-effectiveness of high-rise buildings with increasing concrete strength // The structural design of tall and special buildings. 2014. № 24(4). рр. 257-279.
Gao W., Jia J., Wang B., Chen Y., Tian Z. Seismic performance of precast concrete frame beam-column connections with high-strength bars // Materials. 2022. № 15(20). рр. 27-71.
Hemmati, A., Kheyroddin, A., Sharbatdar M.K. Plastic hinge rotation capacity of reinforced HPFRCC beams // Journal of structural engineering. 2015. № 141(2). рр. 111-401.
Joyner M.D., Puentes B., Gardner C., Steinberg S., Sasani M. Multiobjective optimization of building seismic design for resilience // Journal of structural engineering. 2022. № 148(4). рр. 206-402.
Karimi F., Hoseini Vaez S.R. Two-stage optimal seismic design of steel moment frames using the LRFD-PBD method // Journal of constructional steel research. 2019. № 155. рр. 77-89.
Li X., Chen J., Li J. Dynamic behavior of high-rise buildings constructed with high-performance concrete under seismic excitation // Structural engineering and mechanics. 2021. № 77(5). рр. 605-621.
Nuryadin A.R., Ramli M., Bayu H. Impact of fiber on the confinement of beam and column members towards seismic performance of RC building // Journal of building pathology and rehabilitation. 2024. № 9. рр. 13.
Padal P.K.V.R., Surana M. An overview of performance-based seismic design framework for reinforced concrete frame buildings // Iranian journal of science and technology, transactions of civil engineering. 2024. № 48. рр. 635-667.
Shafaei J., Hosseini A., Marefat M.S. Seismic behavior of high-performance fiber-reinforced cement composites beam-column connection with high damage tolerance // International journal of concrete structures and materials. 2019. № 13. Р. 45.
Suliman M., Zhou L., Sun Z., Yang G. A comparative study of seismic performance evaluation of reinforced concrete frame structures using chinese and african seismic codes // Advances in civil engineering, 2024. рр. 558-833.
Zameeruddin M., Sangle K.K. Review on recent developments in the performance-based seismic design of reinforced concrete structures // Structures. 2016. № 6. рр. 119-133.
Zhang Y., Liu X., Wang Y., Kang L. Seismic behavior of ultra-high performance concrete elements: State-of-the-art review and test database and trends // Journal of building engineering. 2021. № 41. рр.102766.
