Забезпечення стійкості великих будівельних конструкцій в умовах статичних і вібраційних навантажень

Мета статті – визначити оптимальні, економічно обґрунтовані рішення щодо забезпечення стійкості великогабаритних будівельних конструкцій в умовах статистичних і вібраційних навантажень. Фокус дослідження – розробка адаптивних до умов України рішень із підвищення сейсмостійкості будівельних об’єктів на етапі проєктування і будівництва, що визначає новизну дослідження, оскільки аналогічні дослідні рішення сфокусовані на постфактумних заходах, що впроваджуються для реконструкції наявного будівельного фонду. Для моделювання використано український програмний продукт – ПК ЛІРА САПР. Моделювання проводиться для будівельного об’єкта масового будівництва житлового призначення, що зводиться на території сейсмоактивного регіону. Після моделювання будівельного об’єкта житлового призначення, який будується на території із сейсмічною активністю в 9 балів, розглянуто такі рішення для підвищення його сейсмостійкості: підсилення за допомогою інтеграції діафрагм та ядер жорсткості в каркас; підсилення за допомогою інтеграції металевих хрестових зв’язків у каркас; підсилення за допомогою інтеграції металевих портальних зв’язків у каркас; підсилення за допомогою комбінованого рішення. Під час моделювання сейсмічної дії на досліджуваний об’єкт установлено, що без посилення будівельні конструкції переміщуються до 1 м. У разі посилення діафрагмами та ядрами жорсткості цей показник знизився до 375 мм із наступним загасанням до нуля. У разі посилення хрестовими металевими зв’язками зазначений параметр набув значення 393 мм, проте згасання сейсмічного впливу не було. При посиленні моделі, що моделюється, портальними металевими зв’язками показник абсолютного переміщення зменшився (проти схеми без посилення) до 178 мм із поступовим загасанням до 10-20 мм. Комбіноване рішення (діафрагми жорсткості й портальні зв’язки) знизили фокусний показник до 0 на першій хвилі сейсмічного обурення. Отже, щоб максимально захистити будівельний об’єкт, який будують на сейсмоактивних територіях України, доцільно використовувати посилення комбінованим методом.

The purpose of the article is to determine optimal, economically justified solutions for ensuring the stability of large-scale building structures under statistical and vibrational loads. The focus of the research is the development of solutions that are adaptive to the conditions of Ukraine to increase the seismic resistance of building objects at the design and construction stage, which determines the novelty of the research, since similar research solutions are focused on post-factum measures implemented for the reconstruction of the existing building stock. The Ukrainian software product ‒ PC LIRA CAD was used for modeling. Modeling is carried out for a construction object of mass residential construction, which is being built in the territory of a seismically active region. After modeling a residential construction object, which is being built in an area with a seismic activity of 9 points, the following solutions were studied to increase its seismic resistance: reinforcement by integrating diaphragms and stiffening cores into the frame; strengthening by integrating metal cross links into the frame; reinforcement by integrating metal portal connections into the frame; reinforcement using a combined solution. When modeling the seismic action on the research object, it was established that without reinforcement, building structures move up to 1 m. When reinforced with diaphragms and stiffening cores, this indicator decreased to 375 mm, with subsequent attenuation to zero. When reinforced with cross metal ties, the indicated parameter took on a value of 393 mm, but no attenuation of the seismic impact was observed. When strengthening the simulated model with portal metal ties, the absolute displacement index decreased (compared to the scheme without strengthening) to 178 mm with a gradual attenuation to 10  – 20 mm. The combined solution (diaphragms of rigidity and portal connections) reduced the focal index to a value of 0 at the first wave of seismic disturbance. Thus, for the purposes of maximum protection of the building object, which is erected in the seismically active territories of Ukraine, it is advisable to use reinforcement by a combined method.