Мониторинг технического состояния зданий сейсмическим методом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объектом исследования стали резонансные частоты собственных колебаний зданий институтов УрО РАН в г. Екатеринбурге и их распределение в точках наблюдения. Для анализа резонансных характеристик применяется метод спектральных отношений (HVSR, или метод Накамуры), который позволяет выявить скрытые дефекты конструкции. Периодический мониторинг технического состояния строительных объектов позволяет вычислить и оценить изменение динамических характеристик объекта с течением времени. Одинаковые значения амплитуд экстремумов кривой спектральных отношений и равномерное распределение значений в объеме здания свидетельствуют о нормальном работоспособном состоянии конструкции. Присутствие в некоторых точках аномально высоких значений может быть обусловлено наличием скрытых дефектов и подлежит дополнительному изучению. Демонстрируется способ расчета и распределения коэффициента уязвимости в объеме исследуемых зданий. По результатам периодического мониторинга (проводится ежегодно с 2017 г.) демонстрируется устойчивое состояние здания Института геофизики УрО РАН и приводится сравнение резонансных частот, полученных в здании с типовым проектом (Институт геологии и геохимии УрО РАН). В представленной работе описан метод оценки сейсмической устойчивости здания с применением расчета ускорения в горизонтальной плоскости ( ) в точке наблюдения. Рассчитывается ускорение при максимально возможном сейсмическом событии в регионе исследования (44 см/с2). Вычисляется возможное максимальное ускорение с учетом характеристик грунта, для точки наблюдения с наибольшим , = 30,6 см/с2, что соответствует интенсивности землетрясения 5,6 балла.

Об авторах

Алёна Алексеевна Курданова

Институт геофизики имени Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.truuuuman@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1582-8113
SPIN-код: 7695-6043

младший научный сотрудник лаборатории сейсмометрии

Екатеринбург, Россия

Михаил Николаевич Воскресенский

Институт геофизики имени Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук

Email: voskresenskiy.mn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6222-7265
SPIN-код: 4710-9710

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией сейсмометрии

Екатеринбург, Россия

Елена Александровна Косоротова

Институт геофизики имени Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук

Email: kosorotiha30@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1445-7250
SPIN-код: 9804-6660

младший научный сотрудник лаборатории сейсмометрии

Екатеринбург, Россия

Геннадий Иванович Парыгин

Институт геофизики имени Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук

Email: usc_gena@mail.com
ORCID iD: 0009-0009-8401-3450
SPIN-код: 4262-8937

научный сотрудник лаборатории сейсмометрии

Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Davydov V.A. Study of seismic response of soils in microseismic soundings of dams. Bulletin of Kamchatka regional association «Educational-scientific center». Earth sciences. 2023;2(58):90–100. (In Russ.) https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-2-58-90-100
  2. Romanov V.V., Mal’skiy K.S., Dronov A.N. Selection of optimum parameters of microseismic vibration recording in underground excavations. Mining Informational and Analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2016; (7):101–107. (In Russ.) EDN: WGBLZJ
  3. Gorbatikov A.V., Stepanova M.Yu., Korablev G.E. Microseismic field affected by local geological heterogeneities and microseismic sounding of the medium. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2008;44:577–592. https://doi.org/10.1134/S1069351308070082
  4. Kalinina A.V., Ammosov S.M., Tatevosjan R.Je., Turchkov A.M. On the use of microseisms for seismic microzonation. Issues of engineering seismology. 2022;49(1):5–17. (In Russ.) https://doi.org/10.21455/VIS2022.1-1
  5. Kashubin S.N., Druzhinin V.S., Guljaev A.N., Kusonskij O.A., Lomakin V.S., Malovichko A.A., Nikitin S.N., Parygin G.I., Ryzhij B.P., Utkin V.I. Seismicity and seismic zoning of the Ural region. Ekaterinburg: UrO RAN, 2001. (In Russ.) ISBN: 5-7691-1212-3
  6. Kuderin M.K., Eremin K.I., Fomenko A.A., Nesipbaeva Zh.K. Continuous monitoring and introduction of the perspective estimation methods of the technical condition ofthe objects — deposit protection of buildings and facilities ofaccidents. Science and technology of Kazakhstan. 2016;(3–4):113–116. (In Russ.) EDN: YMHAOO
  7. Emanov A.F., Skljarov L.A. Technology of diagnostics and monitoring of the condition of building structures based on the study of microseismic vibrations. Prevention of accidents of buildings and structures. 2009. (In Russ.) Available from: https://pamag.ru/src/pressa/141.pdf (accessed: 04.05.2024).
  8. Jiang H., Lu X., Chen L. Seismic Fragility Assessment of RC Moment-Resisting Frames Designed According to the Current Chinese Seismic Design Code. Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 2012;11(1):153–160. https://doi.org/10.3130/jaabe.11.153
  9. Ahmad N. Fragility Functions and Loss Curves for Deficient and Haunch-Strengthened RC Frames. Journal of Earthquake Engineering. 2019;26(2):1010–1039. https://doi.org/10.1080/13632469.2019.1698478
  10. Karapetjan Dk.K., Ajrapetjan O.Ju., Matevosjan G.M., Karapetjan R.K. Investigation of the dynamic characteristics of the road bridge in Yerevan by recording microseisms. Geology and geophysics of the South of Russia. 2022;12(2):67–77. (In Russ.) http://doi.org/10.46698/VNC.2022.25.25.005
  11. Senin L.N., Senina T.E., Voskresenskij M.N. Hardware and software complex “Register-SD” for studying the seismodynamic characteristics of objects under the influence of elastic vibrations. Instruments and experimental techniques. 2017;(4):157–158. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S0032816217040115
  12. Sharov N.V., Malovichko A.A., Shhukin Ju.K. Earthquakes and microseismicity in the problems of modern geodynamics of the East European Platform. In 2 books. Book 2: Microseismicity. Petrozavodsk, 2007. (In Russ.) ISBN: 978-5-9274-0282-3
  13. Voskresenskij M.N., Parygin G.I., Senina T.E., Senin L.N. Expositional dynamic engineering-seismometricmonitoring of the building of the institute of geophysics UB RAS with use of the hardware-software complex “Register-SD”. Bulletin of Perm University. Geology. 2019;18(1):38–42. (In Russ.) https://doi.org/10.17072/psu.geol.18.1.38
  14. Nakamura Y. What Is the Nakamura Method? Seismological Research Letters. 2019;90(4):1437–1443. https:// doi.org/10.1785/0220180376
  15. Nakamura Y. A method for dynamic characteristic estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly report of Railway Technical Research Institute. 1989;30(1):25–33. Available from: https://www.sdr.co.jp/papers/hv_1989.pdf (accessed: 04.05.2024).
  16. Putti S.P., Satyam N. Evaluation of site effects using HVSR microtremor measurements in Vishakhapatnam (India). Earth Systems and Environment. 2020;4:439–454. https://doi.org/10.1007/s41748-020-00158-6
  17. Neukirch M., García-Jerez A., Villaseñor A., Luzón F., Ruiz M., Molina L. Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio of Ambient Vibration Obtained by Hilbert–Huang Transform. Sensors. 2021;21(9):3292 https://doi.org/10.3390/s21093292
  18. Karapetyan Dk.K., Hayrapetyan O.Ju., Matevosyan G.M., Karapetyan R.K. Comparative analysis of the dynamic characteristics of various types of buildings during microseismic vibrations. Geology and geophysics of the South of Russia. 2021;11(3):103–114. (In Russ.) http://doi.org/10.46698/VNC.2021.70.17.009
  19. Voskresenskiy M.N., Kurdanova A.A. Optimal Duration of Observations During Seismic Inspection of Buildings. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2024;20(2):182–194. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2024-20-2-182-194
  20. Anosov G.I., Drobiz M.V., Konovalova O.A., Sotnikov D.S., Chugaevich V.J. Evalution of seismic stability of the educational building 3 of Immanuil Kant russian state university using the Nakamura method. Bulletin of Kamchatka regional association «Educational-scientific center». Earth sciences. 2010;1(15):223–231. (In Russ.) EDN: MSVNNR
  21. Nakamura Y. Real-time information system for seismic hazards mitigation UrEDAS, HERAS and PIC. Quarterly Report of the Railway Technical Research Institute.1996;37:112–127. Available from: https://www.sdr.co.jp/papers/rtis_1996.pdf (accessed: 04.05.2024).
  22. Nakamura Y., Gurler E., Dilek, Saita J., Donati S. Vulnerability investigation of Roman Coliseum using microtremor. Proceeding, 12th WCEE 2000 in Auckland. NZ. 2000. Available from: https://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/2660.pdf (accessed: 04.05.2024).
  23. Nakamura Y. Seismic vulnerability indisec for ground and structures using microtremor. World Congress on Railway Research. Florence, Italy. 1997. Available from: https://www.sdr.co.jp/papers/wcrr_vulnerability_indices.pdf (accessed: 04.05.2024).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

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».