Ensuring Seismic Resistance of Reinforced Concrete Buildings

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

There are a large number of works on a comprehensive assessment of the seismic resistance of buildings and structures. However, these studies, as a rule, do not take into account the random nature of the seismic impact, which is a pronounced non-stationary random process. An adequate assessment of the seismic resistance of buildings and structures is possible only on the basis of methods that allow taking into account the large variability of seismic impact parameters. The article presents a probabilistic method for calculating multi-storey reinforced concrete buildings designed in seismic regions, taking into account the interaction of a building with a non-linearly deformable foundation. The developed technique makes it possible to provide the required level of seismic resistance for the designed buildings based on the non-collapse criterion. As an ex-ample, the calculation of a multi-storey reinforced concrete building is considered. External seismic action is represented as a non-stationary random process. The external seismic action is considered as a non-stationary random process, which is obtained by multiplying the stationary random process by a deterministic envelope function. The parameters necessary for constructing the envelope and the stationary random process were obtained from the results of processing the available database of intense earthquakes. The stationary random process was generated by the shaping filter method. The impact parameters are based on the results of processing the available database of intense earthquakes. When modeling reinforced concrete structures, a concrete model is used with the function of damage accumulation under cyclic loads, as well as taking into ac-count the degradation of the strength and stiffness of the material during an intense earthquake. Accounting for the interaction of the building with the soil base is implemented using the SSI interface (Soil Structure Interaction). To prevent the influence of waves reflected from the boundaries of a limited ground massif, a PML layer (Perfectly Matched Layer) is used. The calculation was carried out using explicit methods for integrating the equations of motion on a computing cluster using parallel computing technology. The presented technique makes it possible to investigate the nature of the destruction of reinforced concrete structures during intense earthquakes and to identify zones with a deficiency in bearing capacity. The proposed probabilistic approach to modeling seismic impact as an implementation of a non-stationary random process with given parameters, together with taking into account the nonlinear deformation of the reinforced concrete structures of the building and foundation, allows you to control the level of reliability and design buildings with a given seismic resistance.

About the authors

O. V. Mkrtychev

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: mkrtychev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2828-3693
SPIN-code: 9676-4986

A. A. Reshchetov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: andrew331@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8267-2665

References

  1. Wolf J.P. Dynamic Soil–Structure Interaction. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1985. 481 p.
  2. Basu U. Explicit finite element perfectly matched layer for transient three-dimensional elastic waves // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2009. No. 77(2). P. 151–176.
  3. Tamrazyan A. G. Reduce the Impact of Dynamic Strength of Concrete Under Fire Conditions on Bearing Capacity of Reinforced Concrete Columns // Applied Mechanics and Materials Collection of papers from 2nd ICSMIM, November 16-17, 2013, Guangzhou, China ed. Yun-Hae Kim and Prasad Yarlagadda Vol 1 pp 475–476.
  4. Cun H., Haixiao L. Implicit and explicit integration schemes in the anisotropic bounding surface plasticity model for cyclic behaviours of saturated clay // Computers and Geotechnics. 2014. Vol. 55. P. 27-41.
  5. Krysl P., Bittnar Z. Parallel explicit finite element solid dynamics with domain decomposition and message passing: dual partitioning scalability, Computers & Structures, Volume 79, Issue 3, January 2001, Pages 345-360.
  6. París J., Colominas I., Navarrina F., Casteleiro M. Parallel computing in topology optimization of structures with stress constraints // Computers & Structures. 2013. Volume 125. September 2013. Pp. 62-73.
  7. Jin H., Jespersen D., Mehrotra P., Biswas R., Huang L., Chapman B. High performance computing using MPI and OpenMP on multi-core parallel systems // Parallel Computing. 2011. Volume 37. Issue 9. September 2011. Pp. 562-575.
  8. Basu U., Chopra A.K. Perfectly matched layers for transient elastodynamics of unbounded domains // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2004. No. 59(8). P. 1039–1074.
  9. Murray Y.D. User’s Manual for LS-DYNA Concrete Material Model 159. McLean. Report No. FHWA-HRT-05-062. Federal Highway Administration, 2007. 77 p.
  10. Mkrtychev O.V., Reshetov A.A. Modeling Worst-case Earthquake Accelerograms for Buildings and Structures // Advances in Engineering Research. 2016. Volume 72. Pp. 89-94.
  11. Мкртычев О.В., Решетов А.А. Синтезирование наиболее неблагоприятных акселерограмм для линейной системы с конечным числом степеней свободы // International Journal of Computer and Communication System Engineering. 2015. Volume 11, Issue 3. Pp. 101-115.
  12. Мкртычев О. В., Решетов А. А. Представительный набор акселерограмм для расчета на сейсмические воздействия // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 9. С. 43-50. doi: 10.33622/0869-7019.2023.09.43-50
  13. Reshetov A.A, Lokhova E. M. Assessment of the influence of the rotational components of seismic action on the SSS of a multistorey reinforced concrete building (assessment of the influence of the rotational components of seismic action on the SS of a multistorey reinforced concrete building // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Iss. 1. Pp. 82-91.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».