Статья: ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СИСТЕМ С ВЫКЛЮЧАЮЩИМИСЯ СВЯЗЯМИ (2025)

Введение. Вопросу разжижения песчаных грунтов в сейсмоопасных районах строительства посвящены работы отечественных и зарубежных ученых. В последние десятилетия эта важная тема получила особое развитие в США, а также в Японии. Зарубежными учеными разработана детальная методика оценки разжижения грунтов при землетрясении по данным динамического и статического зондирования, изменения скорости распространения поперечных волн. В расчетах используются эмпирические зависимости с учетом содержания пылеватых частиц в песчаных грунтах, подкрепленные опытными данными исследований.

Цель. Разработка методики и оценка разжижения грунтов после их уплотнения методом динамической консолидации по данным динамического и статического зондирования при техногенных динамических и сейсмических нагрузках.

Материалы и методы. В основу разработанной методики положены исследования зарубежных ученых по оценке разжижения грунтов при землетрясении, а также исследования и рекомендациями российских ученых, в том числе авторов статьи. При оценке возможности разжижения грунтов оснований фундаментов зданий использовались результаты динамического и статического зондирования грунтов, а также отбора проб грунта и осадок грунта после динамической консолидации песчаных грунтов оснований.

Результаты. Проведена оценка разжижения грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений по данным динамического и статического зондирования. Предложена таблица оценки вероятности разжижения песков при техногенных динамических и сейсмических нагрузках по данным динамического зондирования для включения в новые нормы по сейсмостойкому строительству для проектирования зданий и сооружений.

Выводы. При техногенных динамических и сейсмических нагрузках должна проводиться оценка разжижения песчаных грунтов в основании зданий и сооружений. По данным зарубежных ученых при коэффициенте FS безопасности от 1.0 до 1.2 возможно разжижение водонасыщенного слоя толщиной 1.5 м в пределах рассматриваемого основания мощностью 7.3 м (6.3 м водонасыщенного песка перекрытого слоем 1.0 м маловлажного грунта). По анализу результатов можно считать, что при динамическом сопротивлении рd более 5.0 МПа практически невозможно разжижение водонасыщенных песков основания. Оценка возможности разжижения песчаных грунтов по данным статического зондирования показала аналогичные закономерности результатов с данными динамического зондирования. Следует иметь в виду, что данная оценка проводилась по данным зондирования, полученным через 1–3 месяца после динамической консолидации песчаных грунтов оснований.

Введение. Сейсмическое микрорайонирование является необходимым этапом инженерных изысканий при строительстве в сейсмически активных районах. В настоящее время моделирование сейсмических воздействий на свободной поверхности становится все более распространенным методом оценки сейсмической опасности и поведения грунтов при землетрясениях. Критически важное значение имеет выбор математической модели поведения грунта. Представляемая работа посвящена обзору моделей связи напряжений и деформаций в грунтах. В рамках дальнейших исследований особое внимание уделяется возможности оценки поведения грунтов представленными моделями на основе данных сейсморазведки.

Материалы и методы. В обзоре представлены три математические модели: модель Кулона – Мора, гиперболическая модель Дункана – Чанга и новая гибридная гиперболическая модель. Модель Кулона – Мора является классической и включена в работу для введения читателя в специфику рассматриваемого вопроса. Модель Дункана –Чанга в лучшей степени, чем модель Кулона – Мора, описывает поведение исследуемого грунта и ранее широко использовалась в работах по инженерной сейсмологии. Представляемая новая гибридная гиперболическая модель особенно примечательна тем, что наилучшим образом описывает поведение грунта в широком диапазоне деформаций. Новая гибридная гиперболическая модель сформулирована авторами и валидирована лабораторными испытаниями грунтов на динамические нагрузки. Реальные записи землетрясений сети KIK-net в Японии сравниваются с синтетическими акселерограммами, рассчитанными на основе различных грунтовых моделей. Из представленных в работе грунтовых моделей, новая гибридная гиперболическая модель показывает наилучшие результаты. Авторами предлагаются корреляционные зависимости между скоростями поперечных упругих волн с инженерно-геологическими параметрами.

Результаты. Предлагаемая новая модель позволяет оценить инженерно-геологические параметры по данным сейсморазведки, производить моделирование сейсмических воздействий в широком диапазоне и является мощным инструментом оценки поведения грунтов при землетрясениях.

Выводы. Перечисленные преимущества открывают перспективы использования данной модели для решения практических задач сейсмического микрорайонирования.

Введение. Модульные здания в настоящее время имеют широкую географию применения. За счет своих преимуществ одной из областей их применения в Российской Федерации является строительство модульных зданий в труднодоступных регионах, которые зачастую являются сейсмическими. Широко востребованы модульные здания для промышленных объектов, например, для газо- и нефтеперерабатывающих заводов: здания диспетчерских и операторных, комплектные трансформаторные подстанции и здания распределительных устройств, газовые котельные, насосные и канализационные станции. Подобные сооружения требуют обоснования их надежности и соответствия нормам проектирования, в том числе и по сейсмике. При этом нормативная база как в целом по модульным зданиям, так в частности по их сейсмостойкости развита слабо.

Цель. Изучение вопроса применения модульных зданий в сейсмических регионах.

Методы. Для оценки возможности применения модульных зданий в сейсмических регионах выполнены изучение и анализ существующих экспериментальных исследований данных зданий и их узлов на сейсмические воздействия.

Результаты. Испытания полноразмерных модулей и зданий выполняются в России и за рубежом. Испытания по акселерограммам и по воздействиям, соответствующим нормам землетрясениям показывают довольно высокий уровень сейсмостойкости модульных зданий, вплоть до расчетной сейсмичности в 9 баллов. Исследования узловых соединений на циклические нагрузки демонстрируют довольно высокую способность узлов к рассеиванию энергии, что приводит к снижению реакции при сейсмическом воздействии. Логарифмические декременты колебаний в рассмотренных исследованиях лежат в пределах 0,2÷0,3, что близко к железобетонным сооружениям. При этом различные демпферы в узлах могут использоваться для увеличения сейсмостойкости модульного здания.

Обсуждение. Модульные здания имеют широкую географию строительства, в том числе в сейсмических регионах. Сертификационные и лабораторные испытания полноразмерных модулей и зданий показывают их довольно высокий уровень сейсмостойкости, вплоть до расчетной сейсмичности в 9 баллов. Также высокими диссипативными свойствами обладают внутримодульные узлы, при этом для повышения сейсмостойкости возможно применение различных демпферов.

Введение. Рассматривается актуальная проблема повышения сейсмостойкости деревянных конструкций, выполненных из перекрестно-клееных деревянных плит (ДПК), в условиях сейсмической активности.

Цель. Создание конструктивного решения узла сопряжения ДПК-панелей с балками перекрытия, включающего упруго-деформируемый вкладыш из полиуретана, для повышения сейсмостойкости и ремонтопригодности зданий.

Материалы и методы. Выполнено численное моделирование в программном комплексе ANSYS, а также статические испытания на образцах с различными конфигурациями узлов. Экспериментальные исследования показали, что внедрение вкладыша снижает пластические деформации в древесине, увеличивает разрушающую нагрузку на 12 %, повышает деформативность узлов, а также способствует более равномерному распределению усилий в нагельном соединении. Варьирование модуля упругости вкладыша и его диаметра позволяет регулировать пространственную жесткость здания, тем самым подстраивая сооружение под конкретные условия строительства.

Результаты. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного решения и позволяют рекомендовать его для практического применения в строительстве многоэтажных и высотных зданий из деревокомпозитных элементов. Разработанное конструктивное решение способствует повышению эксплуатационной надежности, сейсмостойкости и ремонтопригодности деревянных конструкций, что особенно важно для строительства в сейсмически опасных районах.

Введение. В статье выполнены исследования свойств огнезащитных составов иностранного и отечественного производства, широко использующихся для обработки несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, выполненных из дерева. Подробные исследования взаимодействия составов различных производителей необходимы для последующей эксплуатации подобных объектов, так как огнезащитное покрытие необходимо выполнять с заданной периодичностью.

Методы. Для исследования взаимодействия было использовано различное оборудование, позволяющее изучить свойства огнезащитных материалов. Также был проведен натурный эксперимент по взаимодействию образцов, покрытых исследуемыми составами с водой и влиянию на них влажности.

Результаты. Химический анализ огнезащитных составов, выполненный на волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС-GVM» показал, что они отличаются в части неорганической составляющей. Термогравиметрическое исследование, выполненное на термогравиметрическом анализаторе HQG-2, выявило, что образцы ведут себя практически одинаково. В начальный период времени образцы стремительно теряют массу: потеря массы при сушке составила 14,53 % для образца «Феникс ДП» и 13,75 % для «Пирилакс»-К45. Особого влияния влажности на исследуемые образцы не выявлено. Постоянное воздействие воды приводит к разрушению покрытия практически одновременно образцов, покрытых обоими исследуемыми составами. Испытание образцов в специализированной лаборатории подтвердило работоспособность огнезащитных составов.

Обсуждение. Несмотря на то, что состав огнезащитных покрытий несколько отличается в части неорганической составляющей и при нагревании огнезащитный состав иностранного производства, очевидно, вступает в химическое взаимодействие с воздухом, либо компоненты этого состава взаимодействуют между собой, чего не наблюдается для состава отечественного производства, огнезащитные и водоотталкивающие свойства образцов одинаковые. К тому же при нагревании растворитель удаляется из составов в одинаковом диапазоне температур, что свидетельствует о том, что в одинаковых условиях скорость высыхания покрытий будет соизмерима. Проведенные испытания указывают на химическую совместимость составов. Реакция составов и их комбинации на воздействие экстремально влажной среды и прямого попадания воды, а также сохранение огнезащитных свойств в результате взаимодействия составов указывает на то, что их можно использовать при покрытии деревянных конструкций как вместе, так и по отдельности, но при соблюдении условий эксплуатации.