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.
The study is devoted to a comprehensive analysis of the impact of innovative building materials on the stress-strain state (VAT) of reinforced concrete frame buildings erected in seismically active regions. Based on multifactorial numerical modeling and experimental data, patterns of stress distribution in structural elements have been identified when using high-strength concretes, composite reinforcement and light aggregates. It was found that the use of fiber-reinforced concrete with polypropylene fibers reduces peak stress values by 17-23% and increases the period of natural vibrations of the structure by 0.4-0.6 s. Mathematical modeling based on the finite element method confirmed the increased dissipative capacity of nodal joints using carbon fiber reinforcement elements, which is expressed in a decrease in the amplitude of accelerations by 32-44% with seismic impacts of 7-9 points. The critical ratios of stiffness and mass parameters for optimal seismic response of structures using various combinations of modern materials have been identified. The results obtained make it possible to develop refined methods for designing multi-storey buildings with increased seismic resistance, taking into account the nonlinear behavior of new materials under dynamic influences.