Методика двухстадийного расчёта армирования элементов железобетонных каркасных зданий и сооружений на действие сейсмических сил с применением концепции нелинейного статического анализа. Часть 1: постановка задачи, структура методики, информационная база исследования и стратегия определения параметров зон пластичности.

Abstract

Выполнен обзор техник расчёта, рассматривающих понятийный аппарат кривой равновесных состояний (кривой несущей способности) упруго-пластической системы при действии на неё сейсмических сил. Представлена структура прикладной методики двухстадийного расчёта армирования элементов сейсмостойких железобетонных каркасных зданий и сооружений, в основу которой заложен теоретический базис концепции нелинейного статического анализа. Предлагается продольное армирование несущих конструкций назначать от действия эксплуатационных нагрузок и слабых (частых) землетрясений с применением расчётов по линейно-спектральному методу (при K1=1,0) в редакции СНиП II-7–81* (2000 г.). А при действии сейсмических сил, характерных сильному (редкому) событию, оценивать корректность принятых расчётных параметров зон пластичности и достаточность их насыщения поперечной арматурой. При этом допускается использовать любую наиболее подходящую нелинейную расчётную процедуру. На частном примере показана необходимость чёткого обоснования согласованности расчётных параметров зон пластичности с их конструктивными ха- рактеристиками, принимаемыми на стадии концептуального проектирования. Поясняется, что длина приузлового участка, предназначенного для расстановки усиленного поперечного армирования, и длина зоны пластичности в действительности могут иметь разные значения для одного и того же элемента. А способ оценки параметров замкнутых хомутов в месте примыкания к жёсткому узлу рам объектов исследования, только по критерию предельной поперечной силы в наклонном сечении, применим исключительно для коротких конструкций. Отмечается вклад советской научной школы (1936–1975) в развитие методологии оценки сейсмостойкости конструктивных систем с применением кривой несущей способности. 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.