TWO-STEP-STATE REINFORCEMENT ESTIMATION TECHNIQUE OF THE ELEMENTS OF RC FRAME BUILDINGS AND STRUCTURES UNDER SEISMIC LOADS USING PUSHOVER ANALYSIS CONCEPT. PART 1: RESEARCH OBJECTIVE, TECHNIQUE FRAMEWORK, RESEARCH INFORMATION BASE AND STRATEGY OF DETERMINING OF HINGE ZONES FEATURES
Keywords:
методика оценки сейсмостойкости, каркасные здания и сооружения, двухстадийная оценка армирования, кривая несущей способности, метод нелинейного статического анализа, зоны пластичностиAbstract
Review of techniques considering the definitions of a Pushover curve concept of nonlinear
system under seismic loads is accomplished. A pattern of an applied two-step-state reinforcement
estimation technique of the elements of RC frame buildings and structures containing a theoretical
basis of the nonlinear static (Pushover) analysis concept is presented by the author. It is suggested to
determine longitudinal reinforcement according to daily loads and weak (frequent) earthquakes using
the Response Spectrum Method in Seismic Building Design Code SNiP II-7–81* (rev. 2000)
formulation (with Seismic-Force-Reduction Factor K1 equal to unity). And under strong (rare) seismic
loads the author offers to estimate the adequacy of the accepted hinge zones computational parameters
and sufficiency of their web reinforcement congestion. Meanwhile, any most suitable nonlinear
static procedure can be used. On a particular example, the need for a clear justification of consistency
of hinge zones design characteristics and their design parameters adopted at a conceptual
design stage is explained. It is explained that length of an RC member end intended for arranging
strengthened web reinforcement and a plasticity length of hinge zone may in fact have different values
for the same element. And that an evaluating method of the web reinforcement near frame rigid
(moment) joint of the research objects using only a shear force criterion is applicable solely for short
RC elements. The contribution of the Soviet scientific school (1936–1975) to development of estimation
concept of earthquake-resistance structures using a Pushover curve is noted by the author.
References
Соснин, А.В. Об уточнении коэффициента допускаемых повреждений K1 и его согласованности с концепцией редукции сейсмических сил в постановке спектрального метода (в порядке обсуждения) / А.В. Соснин // Вестник граждан-
ских инженеров. – 2017. – № 1(60). – С. 92–116.
Джинчвелашвили, Г.А. Анализ основных положений СП 14.13330.2011 «СНиП II-7–81*. Строительство в сейсмических районах» / Г.А. Джинчвелашвили, О.В. Мкртычев, А.В. Соснин // О возможных принципиальных ошибках в нормах проектирования, приводящих к дефициту сейсмостойкости сооружений в 1-2 балла. Сб. тр. семинара, 15 сент. 2011 г. – М.: МГСУ, 2011. – С. 19–27.
Джинчвелашвили, Г.А. Анализ основных положений СП 14.13330.2011 «СНиП II-7–81*. Строительство в сейсмических районах» / Г.А. Джинчвелашвили, О.В. Мкртычев, А.В. Со-
снин // Промышленное и гражданское строитель-
ство. – 2011. – № 9. – С. 17–21.
Особенности учёта допускаемых повреждений конструкций в регламентах некоторых стран по сейсмостойкому строительству / Г.А. Джинчвелашвили, А.В. Соснин, Ю.А. Рыбаков, А. Рауаби // Инновационные технологии в развитии строительства, машин и механизмов для строительства и коммунального хозяйства, текущего содержания и ремонта железнодорожного пути. Сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф.,
–30 марта 2012 г. – Смоленск: СФ МИИТ, 2012. – С. 210–218.
Руководство для проектировщиков к Еврокоду-8: Проектирование сейсмостойких конструкций: Руководство для проектировщиков к EN 1998-1 и EN 1998-5 Еврокод 8: Общие нормы проектирования сейсмостойких конструкций, сейс-
мические воздействия, правила проектирования зданий и подпорных сооружений / Пер. с англ. М. Фардис и др.; ред. серии Х. Гульванесян; М-во образования и науки Росс. Федерации, МГСУ; науч. ред. перевода Г.А. Джинчвелашвили. – М.: МГСУ, 2013. – 484 с.
Джинчвелашвили, Г.А. Анализ некоторых особенностей учёта нелинейной работы конструкций в нормативных документах по сейсмостойкому строительству / Г.А. Джинчвелашвили,
А.В. Соснин // Подсекц. «Строительная механика и теория надёжности конструкций» 71-й науч.- метод. и науч.-исслед. конф. (с международным молодёжным участием). Тез. докл., 29 янв.– 7 февр. 2013 г. – М.: МАДИ, 2013. –С. 67–69.
Соснин, А.В. Об одной методике двойного расчёта железобетонных каркасных зданий в сейсмических районах с применением концепции нелинейного статического анализа (формула и основная информационная база методики) /
А.В. Соснин // Жилищное строительство. – 2017. – № 12. –С. 17–25.
Paulay, T. Shear Effect on Plastic Hinges of Earthquake Resisting Reinforced Concrete Frames, Structural Concrete under Seismic Actions / T. Paulay, I.N. Bull // Bulletin "D", Information No. 132,
Comite Euro-International du Beton. – Paris, 1979. – P. 165−172.
Соснин, А.В. К вопросу учёта диссипативных свойств многоэтажных железобетонных каркасных зданий массового строительства при оценке их сейсмостойкости / А.В. Соснин // Современная наука и инновации. – 2017. № 1(17). – С. 127–144.
Сейсмостойкое строительство зданий / И.Л. Корчинский, Л.А. Бородин, А.Б. Гроссман и др.; под ред. И.Л. Корчинского. – М.: Высшая школа, 1971. – 320 с.
Золотков, А.С. Сейсмостойкость монолитных зданий / А.С. Золотков. – Кишинёв: Картя Молдовей, 2000. – 284 с.
Мартемьянов, А.И. Инженерный анализ последствий землетрясений 1946 и 1966 гг. в Ташкенте / А.И. Мартемьянов. – Ташкент: ФАН, 1967.
Соснин, А.В. Об особенностях методологии нелинейного статического анализа и его согласованности с базовой нормативной методикой расчёта зданий и сооружений на действие сейсмических сил / А.В. Соснин // Вестник ЮУрГУ.
Серия «Строительство и архитектура». – 2016. – Т. 16, № 1. – С. 12–19. DOI:10.14529/build160102.
Соснин, А.В. О параметрах диафрагм жёсткости железобетонных каркасных зданий для строительства в сейсмических районах (по результатам расчётов многоэтажного жилого здания методом нелинейного статического анализа в SAP2000) / А.В. Соснин // Жилищное
строительство. – 2016. – № 4. – С. 17–25.
Freeman, S.A. Evaluations of Existing Buildings for Seismic Risk: A Case Study of Puget Sound Naval Shipyard, Bremerton, Washington / S.A. Freeman, J.P. Nicoletti , J.V. Tyrell // Proceedings
of the U.S. National Conference of Earthquake Engineering, EERI. – Berkeley, California, 1975. – P. 113–122.
Тян, А.С. О расчёте конструкций на сейсмостойкость за пределом упругости / А.С. Тян // Строительная механика и расчёт сооружений. – 1965. – № 4. – С. 31–36.
Вибрационные испытания зданий / Госкомитет по делам строительства и архитектуры при Госстрое СССР, ЦНИИЭП жилища; под ред. Г.А. Шапиро. – М.: Стройиздат, 1972. – 160 с.
Егупов, В.К. Расчёт зданий на сейсмические воздействия / В.К. Егупов, Т.А. Камандрина. – К.: Будiвельник, 1969. – 208 с.
Складнев, Н.Н. Предложения по корректировке основных расчётных положений главы СНиП II-7-81 / Н.Н. Складнев, О.О. Андреев, В.И. Ойзерман // Строительная механика и
расчёт сооружений. – 1990. – № 10. – С. 10–14.
Расчетно-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. – Томск: STT,
– 292 с.
Мкртычев, О.В. Проблемы учёта нелинейностей в теории сейсмостойкости (гипотезы и заблуждения) / О.В. Мкртычев, Г.А. Джинчвелашвили. – М.: изд-во МГСУ, 2012. – 192 с.
Ахвледиани, Н.В. Статический классический и сингулярный предельный анализ идеально-жёстко-пластических механических систем в условиях не вполне достоверной информации о внешней нагрузке / Н.В. Ахвледиани, А.Н. Ахвле-
диани. – Тбилиси-Кармиэль: МНТО «INCOL», 2010. 99 с.
Оганян, А.А. Рекомендации по расчёту прочности и жёсткости железобетонных рам с нелинейными диаграммами деформирования узлов и элементов на горизонтальные нагрузки / А.А. Оганян, М.Я. Фрайнт; ЦНИИЭП Жилища. – М.: Гос-
комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1976. – 34 с.
Курзанов, А.М. Ещё раз об актуализированной редакции СНиП II-7–81* «Строительство в сейсмических районах» / А.М. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. –
– № 8. – С. 45–48.
Аминтаев, Г.Ш. Опыт применения СП 14.13330.2014. Строительство в сейсмических районах / Г.Ш. Аминтаев // Материалы 5 общего заседания Научного совета Российской академии архитектуры и строительных наук по Сейсмоло-
гии и сейсмостойкому строительству (исх. № 62-С-05.2015 от 11.05.2015): Тез. докл., 21 мая 2015 г. – М.: РААСН, 2015. – 4 с.
Jain, S.K. Proposed Draft Provisions and Commentary on Indian Seismic Code IS1893. (Part 1. Criteria for Earthquake resistant design of structures and buildings. General provisions) /
S.K. Jain, C.V.R. Murty. – 2002. – 158 p.
Соснин, А.В. Об алгоритме уточнения коэффициента допускаемых повреждений K1 по кривой несущей способности для проектирования железобетонных каркасных зданий массового строительства в сейсмических районах / А.В. Со-
снин // Жилищное строительство. – 2017. – № 1-2. – С. 60–70.
Zhang, Zh. Experimental Study on Damping Ratios of In-Situ Buildings / Zh. Zhang, Ch. Cho // World Academy of Science, Engineering and Technology, 2009. 5 p.
Paulay, T. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings / T. Paulay, M.J.N. Priestley. – New York: John Wiley & Sons, Inc., 1992. – 744 p.
Ньюмарк, Н. Основы сейсмостойкого строительства / Н. Ньюмарк, Э. Розенблюэт; сокр. пер. с англ. Г.Ш. Подольского; под ред. Я.М. Айзенберга. – М.: Стройиздат, 1980. – 344 с.
Арнольд, К. Архитектурное проектирование сейсмостойких зданий / К. Арнольд, Р. Рейтерман; пер. с англ. Л.Л. Пудовкиной; под ред. С.В. Полякова, Ю.С. Волкова. – М.: Стройиздат,
195 с.
Килимник, Л.Ш. К разработке методики оценки предельных состояний многоэтажных каркасных зданий при сейсмических воздействиях / Л.Ш. Килимник // Тр. Центр. науч.-исслед. ин-та
строит. конструкций им. В.А. Кучеренко. – 1975. – Вып. 44. – С. 66–82.
Исследование влияния основных параметров диафрагм, принятых на стадии концептуального проектирования, на реакцию многоэтажного железобетонного рамно-связевого каркаса методом нелинейного статического анализа (для района с умеренной сейсмичностью): отчёт о проведении НИР / Кафедра зданий и сооружений на транспорте Смоленского филиала Московского государственного университета путей сообщения (МГУПС (МИИТ)); Руководитель А.В. Соснин,
соисполн. А.В. Ильющенков, А.А. Абросов. – Смоленск, 2015. 48 с.
Reinforced Concrete Moment Frame Building without Seismic Details: Report No. 111-2004 / H. Faison, C.D. Comartin, K. Elwood, Earthquake Engineering Research Institute (EERI) and International Association for Earthquake Engineering (IAEE). – University of British Columbia, 2004. – 26 p.
Bettinger, S. Concrete Buildings Damaged in Earthquake (A Collection of Case Studies) / S. Bettinger. – URL: http://db.concretecoalition.org
The Northridge, California Earthquake of 17 January 1994: A Field Report By Earthquake Engineering Field Investigation; by ed. A. Blakeborough, P.A. Merriman, M.S. Williams. – University of Oxford,
– 195 p.
Panagiotakos, T.B. Deformations of RC Members at Yielding and Ultimate / T.B. Panagiotakos, M.N. Fardis // ACI Structural Journal. – 2001. – Vol. 98, No. 2. – P. 135–148.
Mander, J.B. Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete / J.B. Mander, M.J.N. Priestley, R. Park // Journal of Structural Engineering. ASCE. – 1988. – Vol. 114(3), No. 8. – P. 1804–1826.
Соснин, А.В. О прогнозировании потерь от повреждения землетрясением объектов массового строительства / А.В. Соснин // Проблемы анализа риска. – 2017. – № 4. – С. 68−75.
Paultre, P. Confinement Reinforcement Design for Reinforced Concrete Columns / P. Paultre, F. Légeron // Journal of Structural Engineering (ASCE). – 2008. – No. 5. – P. 738–749.
Giannopoulos, I.P. Seismic Assessment of a RC Building according to FEMA 356 and Eurocode 8 / I.P. Giannopoulos // The 16-th Concrete Contest, TEE, ETEK, 21–23 October 2009. – Paphos, Cyprus. – 12 p.
Sheikh, S.A. Analytical Model for Concrete Confinement in Tied Columns/ S.A. Sheikh , S.M. Uzumeri // ASCE Journal of the Structural Division. – 1982, Vol. 108(12). – P. 2703–2722.
Mander, J.B. Seismic Design of Bridge Piers: Research Report No. 84-2 / J.B. Mander, M.J.N. Priestley, R. Park. – University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, 1984.
Fardis, M.N. Practical Implementation of Seismic Assessment Method in Eurocode-8 – Part 3, With Linear or Nonlinear Analysis and Deformation-Based Verification Using Empirical Chord Rotation
Capacity Expressions / M.N. Fardis, A.J. Kosmopoulos
// The 6-th National Conference on Earthquake Engineering, 16–20 October 2007. – Istanbul, Turkey, 2007. – P. 69–101.
Moehle, J.P. Special Moment Frames / J.P. Moehle // Prepared for CE 244, Reinforced Concrete Structures, a graduate class taught at the University of California, Berkeley, 2008. – 33 p.
Kaar, P.H. Properties of Confined Concrete for Design Earthquake Resistance Structures / P.H. Kaar, W.G. Corley // The VIth International Сonference on Seismic Buildings, New Delhi, 1977.
Priestley, M.J.N. Seismic Design and Retrofit of Bridges / M.J.N. Priestley, F. Seible, G.M.S. Calvi. – New York: John Wiley & Sons, Inc., 1996. – 705 p.
Inel, M. Effects of Plastic Hinge Properties in Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Buildings / M. Inel, H.B. Ozmen // Engineering Structures. – 2006. – No. 28. – P. 1494–1502.
Gorji, M.S. Analysis of the Resistance of Joints in Reinforced Concrete Strengthened by FRP Sheets against Released Forces of Earthquake / M.S. Gorji, M.Z. Moghaddam // Journal of American
Science. – 2011. – No. 7(9). – P. 995–999.
Paulay T., Park R., Birss G.R. Elastic BeamColumn Joints for Ductile Frames / T. Paulay, R. Park, G.R. Birss // Proceedings the 7th World Conference on Earthquake Engineering. – Istanbul, 1980.
– Vol. 6. – P. 331−338.
Comerio M. et al. The M 6.3 Christchurch, New Zealand, Earthquake of February 22, 2011. Learning from Earthquakes, EERI Special Earthquake Report, May 2011. 16 p.
Поляков С.В. Последствия сильных землетрясений / С.В. Поляков. – М.: Стройиздат, 1978. – 311 с.
