Оцінювання сейсмостійкості та динамічної міцності навісних вентильованих фасадів із кам'яним облицюванням

Abstract

UA: Стаття присвячена дослідженню сейсмостійкості навісних вентильованих фасадів типів «KMD VF» і «АКАМ» із облицюванням плитами Vratza. Методологія поєднує натурні випробування на віброплатформі та чисельне моделювання в ПК Ліра-САПР (похибка до 9 %). Встановлено, що система «KMD VF» зберігає 35 % запасу міцності за дев’ятибального сейсмічного впливу. Для системи «АКАМ» виявлено критичну залежність надійності від кроку кронштейнів: крок 1 м забезпечує стійкість, тоді як крок 3 м призводить до руйнування кріплень. Доведено, що конструкції навісних вентильованих фасадів здатні розсіювати енергію сейсмічного поштовху. Сформовано практичні рекомендації щодо обмеження вертикального кроку кріплень для висотного будівництва в сейсмоактивних зонах.

EN: The article investigates the pressing issue of ensuring the seismic resistance of curtain wall ventilated facades (CWVF) in the seismically active regions of Ukraine. The primary objective of the study is to evaluate the dynamic strength of non-structural building elements to prevent economic losses and threats to human life. The objects of detailed analysis include the «KMD VF» and «AKAM» facade systems equipped with massive Vratza stone cladding. The research is based on a comprehensive approach that combines full-scale experiments and theoretical calculations. The experimental phase involved testing fragments of facade structures on a specialized vibration platform. The LIRA-SAPR software package was utilized for numerical modeling of the stress-strain state of the systems. The authors applied the finite element method to accurately reproduce the behavior of the fastening units under load. Comparative analysis showed high convergence of results, with a margin of error not exceeding nine percent. It was established that the «KMD VF» system demonstrates a thirty-five percent safety margin under a nine-point seismic impact. It was found that the reliability of the «AKAM» system directly depends on the selected vertical pitch of the brackets. Calculations proved that a bracket pitch of one meter ensures the necessary stability of the structure during an earthquake. Conversely, increasing the pitch to three meters leads to critical deformations and the failure of the main connecting elements. An important conclusion was the confirmation of the facade systems' ability to dissipate the energy of mechanical vibrations acting as dampers. Based on the data obtained, practical recommendations were formulated for designing high-rise objects in challenging seismic conditions. This work creates the necessary scientific foundation for increasing the operational safety of modern ventilated facades in domestic construction.