Новости науки в АО «КазНИИСА»

Продолжается публикация результатов грантовых и сопутствующих исследований сотрудников АО КазНИИСА в престижных международных научных журналах, индексируемых в различных библиометрических базах. Публикации в таких журналах являются рецензируемыми. Публикация научных материалов есть важнейшая часть деятельности научных работников.

В немецком журнале Smart Innovation, Systems and Technologies опубликована статья Lapin, V., Yerzhanov, S., Kassenov, K., Kassenov, D., Omarov, Z. Mathematical Simulation of Seismic Impact for Seismic Zones, 2022г, том 247, стр. 519–529 doi: 10.1007/978-981-16-3844-2_47. Журнал индексируется в престижной библиометрической базе Scopus, процентиль журнала 29. Для сейсмически активного региона южной части Республики Казахстан разработана математическая модель сейсмического воздействия, основанная на представлении сейсмического воздействия нестационарным случайным процессом, который получается стационарным умножением на детерминированную огибающую. функция. Для территории города Тараз изучен сейсмический режим его территории и грунтовые условия. Акселерограммы сильных землетрясений были выбраны из мировой базы данных, исходные параметры которых соответствуют параметрам прошлых землетрясений. Оказалось, что в расчетную выборку акселерограмм для района Тараза должны входить инструментальные записи с максимумами ускорений в диапазоне 124-275 см / с2, зафиксированные на грунтах П категории. Для каждой акселерограммы определены параметры корреляционных функций случайного процесса, значения эффективной продолжительности и частотные характеристики сейсмического воздействия. Эта информация позволяет выполнять цифровое моделирование сейсмического воздействия, заданного как случайный процесс. Результаты могут быть использованы для расчета зданий с различными системами сейсмоизоляции, многоэтажных и протяженных зданий, в том числе запроектированных по Еврокоду 8.

Во швейцарском журнале Lecture Notes in Civil Engineering опубликована статья авторов Makish, N., Yerzhanov, S., Lapin, V., Kassenov, D. Strength and Deformability of the Dome of the Mausoleum of Khoja Ahmed Yasavi, 2022 год, том 180, стр. 137–148, https://doi.org/10.1007/978-3-030-83917-8_13. (процентиль 9 по библиометрической базе Scopus). Впервые проведено изучение прочности и деформативности  купола помещения «Казанлык» Мавзолея Ходжи Ахмеда Ясави, включенного в Список Всемирного Наследия Организацией Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры. Мавзолей возведен в 14 веке. Проведено визуальное обследование технического состояния купола,  получены инструментальные записи микроколебаний, выполнена расчетно-аналитическая оценка несущей способности конструкций декоративного купола при сейсмическом и статическом воздействиях. Техническое состояние купола не удовлетворительное, имеются множественные трещины по наружной поверхности купола.Техническое состояние деревянных балок не удовлетворительное. Наличие гнилых балок, в местах заделки в каменную кладку и наличие балок пораженных грибком и воздействием насекомых ослабляет несущую способность декоративного купола. При расчете на сейсмическое воздействие сейсмичность площадки строительства принималась равной 7 баллам. Расчет выполнялся методом конечных элементов. Выполнено два варианта расчета – без повреждений и с учетом моделирования  горизонтальной трещины между 16 и 17 рядами сталактитов протяженностью ¼ периметра купола. Установлено, что появление трещины влияет на прочностные и деформативные характеристики купола. Величины перемещений с учетом моделирования трещины изменились - максимальное значение перемещений увеличилось в 2,7 раза с 0,0256 мм до 0,0629 мм. По сути разрабатывается новый раздел науки, связанный с сейсмостойкостью исторических памятников.

 

В немецком журнале опубликована статья авторов Lapin, V., Yerzhanov, S., Makish, N., Kassenov, K., Kassenov, D., Omarov, Z. COMPARATIVE ANALYSIS OF THE REACTIONS OF LOW-STOREY AND MULTI-STOREY BUILDINGS DURING AN EARTHQUAKE, Lecture Notes in Networks and Systems, 2022 год, том 247,  doi: 10.1007 / 978-3-030-80946-1_27, процентиль журнала по базе Scopus 13. Во время землетрясения 31 августа 2018 года с очагом в Алматинской области станциями инженерно-сейсмометрической службы зарегистрированы инструментальные записи на жестком и гибком зданиях. Акселерограммы были получены на четырехэтажном каркасном и 11-этажном зданиях со стальным каркасом. Анализируется реакция двух зданий на данное воздействие. Спектральные кривые построены в точках регистрации на крышах и цокольных частях зданий. Спектральные кривые на уровне фундамента различаются спектральным составом и неравномерностью спектра. Впервые выявлено влияние тектонического разлома на реакцию 11-этажного дома и предложен критерий определения действия тектонического разлома. Установлено наличие резонансных явлений для жесткого здания. Инструментальные записи внесены в базу данных акселерограмм АО «КазНИИСА». Это позволит учесть местные особенности сейсмического воздействия. Результаты будут использованы для уточнения динамических моделей зданий.

        В этом же немецком журнале опубликована статья авторов Lapin, V., Yerzhanov, S., Makish, N. Method for Generating Artificial Accelerograms of Regional Earthquakes for Calculating Buildings and Structures,  Lecture Notes in Networks and Systems, 2022 год, том 247,  doi: 10.1007 / 978-3-030-80946-1_23. Очень актуальны методы расчета зданий и сооружений, основанные на прямом численном интегрировании уравнений динамики. Для этого был предложен новый метод создания искусственных акселерограмм. Метод основан на представлении корреляционной функции в виде суммы косинус-экспоненциальных членов. Параметры аппроксимации определяются на основе метода наименьших квадратов с использованием пакета Curve Fitting Toolbox SCM MATLAB. Искусственные акселерограммы создаются с использованием формулы расчета авторегрессии (скользящего среднего). Точность генерации иллюстрируется расчетом спектральных кривых. В качестве примера взята акселерограмма Байсорунского землетрясения 1990 года. Области применения полученных таким образом акселерограмм - сейсмостойкое строительство и сейсмическое микрорайонирование, расчет систем с амортизаторами вязкого и сухого трения, системы сейсмоизоляции, различные нелинейные системы.

В российском журнале «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений», № 3, 2021 год опубликована статья В.А.Лапина, Е.С.Алдахова, С.Д.Алдахова, А.Б. Али  Вероятностная оценка величин надежности для каркасных зданий по результатам паспортизации с учетом тектонических разломов, doi: 10.37153/2618-9283-2021-3-49-60. Указанный журнал индексируется в библиометрической базе РИНЦ и является ваковским РФ. При бюджетном финансировании в течение двух лет в 2017-2018 годы впервые выполнена тотальная паспортизация жилого фонда многоквартирных зданий. Внесено в базу данных всего 8171 здание, из которых 1847 являются многоэтажными каркасными зданиями различной этажности и конструктивных решений. Установлено, что 1628 каркасных зданий являются сейсмостойкими, 59 зданий с первым гибким этажом являются не сейсмостойкими и 160 – находятся в зоне тектонических разломов на территории города. Принята гипотеза, что здания, расположенные в зоне тектонических разломов, будут разрушены. В этих условиях впервые получены количественные оценки величин вероятности отказа и надежности для каркасных зданий различных типов. Учитывается повторяемость землетрясений согласно действующей «Карты сейсмического зонирования Республики Казахстан». Результаты оценок величин надежности и отказа используются для практических рекомендаций по уменьшению риска и ожидаемых потерь при возможных землетрясениях. Предлагается тотальное усиление каркасных зданий с первым гибким этажом (59 зданий). Однако при этом условная вероятность отказа по группе жилых каркасных зданий останется ненулевой. Способ усиления должен определяться по результатам экспериментальных исследований.

В украинском журнале опубликована статья Bulat A.F., Dyrda V.I., Novikova A.V., Grebenyuk S.M., Lapin V.A.,Marienkov M.H. Calculation Of Thin-Layer Rubber-Metal Elements Of Machines And Buildings Considering The Compressibility Of The Material. «Geo-Technical Mechanics», 2021, v.157, pp.19-28. doi:10.15407/geotm2021.157.019. Это очередная работа в рамках уточнения способов расчета резинометаллических элементов строительных конструкций.  В некоторых конструкциях с резинометаллических элементами резина нагружается таким образом, что гидростатическое напряжение в десятки раз больше напряжения сдвига. В этом случае игнорирования сжимаемости резины может привести к большим ошибкам при расчете упругих и прочностных параметров резиновых изделий. К упругим элементов, для которых учет сжимаемости материала является существенным, относятся тонкослойные резинометаллические элементы, в которых размеры в плане значительно больше толщины. Такие резинометаллические элементы используются для вибросейсмозащиты тяжелых машин, зданий и сооружений. В данной работе рассмотрены сжатие тонкослойного цилиндрического резинометаллических элемента с учетом стесненности материала. При расчете приняты предположение, что скоростью изменения компонент перемещения в срединной поверхности слоя можно пренебречь в сравнении с соответствующей скоростью в направлении нормали к слою. Эти предположения обоснованы в результате анализа геометрии деформации и условий равновесия тонкого слоя резины, скрепленного с металлической арматурой. В результате применения этих предположений к решению поставленной задачи получено предельная задача для обычного неоднородного линейного дифференциального уравнения второго порядка. Соответствующее однородное уравнение решено с помощью степенного ряда, коэффициенты которого выражены через предыдущие с помощью рекуррентной формулы. Окончательно для гидростатического напряжения получена формула с модифицированной функцией Бесселя первого рода. Анализ полученной формулы приводит к некоторым упрощений для различных значений безразмерного параметру, что связывает объемный модуль и модуль сдвига резины, а также радиус цилиндрического элемента и его толщину.

До конца 2021 года предполагаются публикации в журналах, индексируемых в базе  Scopus - AIP Conference Proceeding, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. В начале следующего года выйдут публикации в американском журнале Civil Engineering and Architecture и английском журнале IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.