Развитие методов расчета и математических моделей сейсмозащитных устройств и сейсмического воздействия для оценки сейсмостойкости зданий и сооружений

Цель исследования - развитие математических моделей сейсмоизолирующих устройств и модели сейсмического воздействия, позволяющих подбирать параметры сейсмоизоляции и оценивать ее эффективность при отсутствии необходимой информации о сейсмическом воздействии на площадке строительства. Актуальность избранной темы обусловлена отсутствием в действующих нормах рекомендаций по расчету нелинейных систем сейсмоизоляции, тогда как в настоящее время сейсмоизоляция является основным способом сейсмозащиты сооружений в районах с сейсмичностью более 8 баллов. Исследованы сейсмоизолирующие опоры с гидравлическими демпферами, при этом использованы методы динамического расчета сооружений, численное моделирование колебаний на ЭВМ, имеющиеся записи акселерограмм землетрясений и апробированные исследования других авторов. Выполнена линеаризация уравнений движения сейсмических колебаний сейсмоизолированных систем с демпфирующими устройствами, допускающая применение линейно-спектральной методики для предварительного анализа работы сейсмоизоляции. Разработана математическая модель демпфирующего устройства сейсмоизолирующих опор в виде двух параллельно установленных демпферов: вязкого и сухого трения. Установлено значение необходимого демпфирования в системе сейсмоизоляции, исключающее возможность параметрического резонанса при одновременном действии вертикальной и горизонтальной компонент сейсмического воздействия. Построены: асимптотический портрет уравнения сейсмических колебаний сейсмоизолированных систем, позволяющий установить области применения упрощенных (укороченных) уравнений движения; новая математическая модель сейсмического воздействия для рассчитываемого сооружения с учетом сейсмологических характеристик площадки строительства (магнитуды, глубины очага, эпицентрального расстояния). Разработана методика определения опасных частот и амплитуд расчетного воздействия для сейсмоизолированного сооружения. Теоретическая и практическая значимость результатов исследования заключается в разработке моделей сейсмоизолирующих устройств и модели сейсмического воздействия, позволяющих подбирать параметры и оценивать эффективность сейсмоизоляции в условиях ограниченной информации о сейсмологических особенностях площадки строительства. В частности, результаты исследования позволяют подбирать параметры сейсмоизоляции на ранних стадиях проектирования, а также проектировать типовые конструкции фундаментов.