авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Материалы и конструкции для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений (системный подход)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МАЖИЕВ Хасан Нажоевич

Материалы и конструкции для повышения

сейсмостойкости зданий и сооружений

(Системный подход)

Специальности:

05.23.05 – Строительные материалы и изделия;

05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Махачкала – 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова»

Научные консультанты: - доктор технических наук, профессор Айзенберг Яков Моисеевич; доктор технических наук, профессор Батаев Дена Карим-Султанович
Официальные оппоненты: - член-корреспондент РААСН,
доктор технических наук, профессор Меркулов Сергей Иванович;
Ведущая организация - - - доктор технических наук, профессор Ахматов Мусса Ахматович; доктор технических наук, профессор Курочка Павел Никитович Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева

Защита состоится « 17 » декабря 2011 года в 14.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.052.03 при ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» по адресу: 367015, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70, ауд. 202. Факс (8722) 623761, e-mail: dstu@dstu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет».

Автореферат разослан “____”______________2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук Х.Р. Зайнулабидова

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Развитие методов, способов и средств обеспечения надежности зданий и сооружений в сейсмических районах и снижение затрат, связанных с сейсмической опасностью, является глобальной проблемой, решение которой имеет важное научно-прикладное значение.

Важным компонентом, обеспечивающим надежность зданий и сооружений при сейсмических воздействиях является, как известно, материал конструкций. Основными свойствами, обеспечивающими сейсмостойкость конструкций зданий и сооружений, являются прочность при повторных нагружениях, ударная и динамическая прочность, выносливость, деформативность, энергопоглощаемость и пр.

В сейсмически опасных районах эффективным для строительства материалом может быть мелкозернистый бетон, полученный из техногенного сырья, который обладает рядом свойств, обеспечивающих сейсмостойкость конструкций.

Традиционные методы повышения сейсмостойкости бетонных и железобетонных конструкций сводятся, в основном, к наращиванию новых армированных слоев бетона, созданию стальных обойм или полной замене конструкций, что достаточно трудоемко и приводит к дополнительным материальным затратам.

Рассматриваемые в работе методы повышения сейсмостойкости зданий и сооружений с применением мелкозернистых пропитанных бетонов, многокомпонентных бетонов, фибробетонов, шлакозолобетонов, безусадочных и расширяющихся бетонов являются более эффективными и способствуют повышению качества и производительности труда.

Очевидно, что разработка и широкое применение сейсмостойких мелкозернистых бетонов, в том числе на основе использования техногенного сырья, является задачей весьма важной и актуальной.

Оценить в целом поведение зданий и сооружений при сейсмических воздействиях невозможно без анализа реального характера разрушения, сведений о свойствах материала конструкций и расчетных схемах. Исследования по дальнейшему развитию методов расчета зданий и сооружений на сейсмические воздействия с учетом антисейсмических свойств материалов несущих конструкций актуальны как для теории, так и для практики строительства. Другое важное направление оптимизации объемов антисейсмических мероприятий - снижение сейсмических нагрузок на сооружение за счет рационального выбора его динамических характеристик.

В условиях неопределенности характеристик сейсмического воздействия эффективными оказываются сейсмостойкие строительные материалы, конструкции и системы сейсмозащиты, параметры которых могут меняться в процессе землетрясения, приспосабливаясь к сейсмическим воздействиям. Речь идет в частности о системах с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами (СТФ) и выключающимися связями (ВС), применение которых обеспечивает дополнительные резервы несущей способности конструкций и значительно повышает сейсмостойкость зданий и сооружений.

При использовании в городской застройке зданий повышенной этажности в случаях, когда они строятся в районах, подверженных не только высоким сейсмическим, но и значительным ветровым воздействиям, возникает необходимость статистического сочетания этих двух видов нагрузок. Поскольку спектры сейсмических колебаний грунта и флуктуации ветра существенно различны, эффективной защитой зданий от сейсмических и ветровых воздействий является использование систем с СТФ и ВС с перестраивающимися динамическими характеристиками.

Таким образом, в диссертационной работе проблема повышения сейсмостойкости зданий и сооружений решается на основе единого комплексного подхода к системе «сейсмостойкие строительные материалы – строительные конструкции – грунтовое основание – сейсмические, ветровые и другие воздействия» и является актуальной, имеющей важное хозяйственное значение.

Степень изученности проблемы. Проведенный анализ позволил сделать вывод, что методы ремонта и усиления железобетонных конструкций с применением мелкозернистых составов пропитанных бетонов, фибробетонов, шлакозолобетонов, композиционных бетонов, а также расширяющих и напрягающих составов не достаточно отработаны и свидетельствует об актуальности проблемы разработки сейсмостойких строительных материалов и поиска рациональных динамических характеристик высоких зданий с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами и выключающимися связями (СТФ и ВС) в условиях вероятности возникновения воздействий с существенно различающимися характеристиками (сейсмические и ветровые воздействия).

Целью диссертационного исследования является разработка и исследование материалов, конструкций и устройств для обеспечения и повышения сейсмостойкости зданий и сооружений в системе «сейсмостойкие строительные материалы – строительные конструкции – грунтовое основание – сейсмические, ветровые и другие воздействия».

В диссертации ставятся и решаются следующие задачи:

- теоретические и экспериментальные исследования стойкости и структурообразования, физических и физико-механических свойств мелкозернистых бетонов для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений;

- разработка и исследование безусадочных и расширяющихся мелкозернистых бетонов, пропитанных бетонов, а также мелкозернистого бетона с дисперсным армированием и мелкозернистого шлакозолобетона;

- теоретические и экспериментальные исследования механизма обеспечения связи старого бетона с новым и омоноличивания контактной зоны;

- исследования реальных зданий с СТФ и ВС;

- построение расчетных моделей для определения динамической реакции высоких зданий с СТФ и ВС, в том числе с учетом результатов экспериментальных исследований для случая расположения СТФ и ВС в нижнем этаже;

- анализ динамической реакции высоких зданий с СТФ и ВС при действии сейсмической и ветровой нагрузок;

- анализ статистического сочетания сейсмической и ветровой нагрузки для зданий с СТФ и ВС;

- исследование задачи выбора рациональных динамических характеристик зданий с СТФ и ВС в зависимости от конструктивного решения и высоты здания, а также от интенсивности ветровой и сейсмической нагрузки и составление практических рекомендаций;

- разработка методики оценки степени повреждений зданий и сооружений;

- исследование грунтового основания разрушенных зданий и сооружений с помощью современных геофизических методов.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов.

Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, подтверждены исследованиями, выполненными с применением современных методов и технических средств, а также практическими результатами внедрения теоретических положений и сопоставлением с данными других авторов.

Достоверность положений и выводов диссертационной работы подтверждена также патентами РФ и положительными результатами их внедрения на ряде строительных предприятий.

Научная новизна:

- разработаны теоретические положения повышения сейсмостойкости зданий и сооружений за счет использования мелкозернистых пропитанных бетонов, фибробетонов, шлакозолобетонов и безусадочных и расширяющихся бетонов на основе комплексного использования вторичного сырья;

- разработаны положения целенаправленного управления техническими, технологическими и эксплуатационными свойствами мелкозернистых бетонов для ремонта и восстановления конструкций с применением эффективных модификаторов;

- разработаны теоретические положения повышения сейсмостойкости мелкозернистых бетонов;

- установлены закономерности структурообразования мелкозернистых бетонов;

- установлены закономерности сцепления старого бетона с новым и омоноличивания контактной зоны;

- установлены многофакторные математические зависимости кинетики пропитки материалов;

- установлен механизм разрушения слоистых систем при механическом воздействии и действии окружающей среды;

- разработана методология оценки степени повреждений и состояния зданий и сооружений;

- впервые осуществлены экспериментальные исследования на реальных объектах с выключающимися связями, исследована динамическая жесткость конструктивных элементов системы сейсмической защиты;

- на основании экспериментальных исследований сформулированы рекомендации по усовершенствованию конструктивных решений системы сейсмозащиты;

- предложены теоретические расчетные модели и исследована задача определения сейсмической реакции зданий типа исследовавшихся в эксперименте, а также высоких зданий с выключающимися связями;

- выполнен параметрический анализ динамической реакции зданий с СТФ и ВС на сейсмические и ветровые воздействия;

- разработан алгоритм расчета, с учетом реальных акселерограмм, сооружений с выключающимися связями, расположенными в нижней части и по высоте здания;

- выполнен анализ статистического сочетания сейсмических и ветровых нагрузок применительно к зданиям с СТФ и ВС;

- разработана методика и выполнен расчет высокого здания с выключающимися связями, проектируемого с учетом сейсмических и ветровых воздействий.

Практическая значимость диссертационного исследования:

- получены мелкозернистые безусадочные и расширяющиеся бетоны, пропитанные бетоны, бетоны с дисперсным армированием и шлакозолобетоны для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений;

- разработаны конструкции СТФ и ВС для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений;

- предложена методика оценки степени повреждения зданий и сооружений;

- разработаны технические условия ТУ 5745-001-45267841-10 «Мелкозернистый ремонтный бетон класса В20 на основе портландцемента, кварцевого песка и органической добавки»;

- разработаны технические условия ТУ 5711-001-02066501-08 «Мелкозернистый бетон класса по прочности до В30-В45 на золошлаковых смесях, портландцементе и органоминеральной добавке»;

- разработана инструкция РДС РК-01-07-10 «Инструкция по проектированию зданий с использованием сейсмоизолирующих кинематических фундаментов»;

- получены патенты на сейсмоизолирующий тарельчатый фундамент (RU 2007146296 А), универсальный сейсмоизолирующий фундамент (RU 2406804 А) и др.

Апробация результатов исследования.

Разработанные составы, технологии и технические средства нашли применение при ремонте, восстановлении и реконструкции зданий и сооружений Чеченской Республики (ГУП «Чеченское управление строительства», ГУП «Чеченгражданстрой», ООО «Модернпроект» (генеральная проектная организация выполнения ФЦП «Социально-экономическое развитие ЧР на 2008-2012 гг.»), ПРСК «Лам», Сейсмофонд, ООО «СК «Чеченстрой», ООО «Интер­стройхолдинг», ЗАО «Внешторгсервис», ООО «Импексстрой»).

Результаты диссертационной работы внедрены и используются на объектах Министерства строительства ЧР, Министерства жилищно-коммунального хозяйства ЧР и УНР 328 Минобороны РФ.

Работа выполнялась в соответствии с федеральными целевыми программами «Сейсмобезопасность территории России» (2002-2010 гг.), «Восстановление экономики и социальной сферы Чеченской Республики на 2002 и последующие годы», «Социально-экономическое развитие Чеченской Республики на 2008-2011 гг.» и «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.».

Ориентировочные расчеты показали, что экономический эффект за десять лет составит 240-250 млн. руб. Получен также социальный эффект – экологи­ческое оздоровление окружающей среды за счет утилизации отходов.

Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались с 1982 по 2010 гг. на всемирных, европейских, международных, всесоюзных и всероссийских научно-технических симпозиумах, конференциях, совещаниях и семинарах по проблемам сейсмостойкого строительства и сейсмостойких материалов, в том числе:

- на Всесоюзных, Всероссийских, региональных и республиканских конференциях (Алма-Ата – 1989 г., Москва – 1985 г., Махачкала – 1987, 2006, 2009 г., Симферополь – 1988 г., Ташкент – 1988 г., Владикавказ – 1992, 2005, 2007, 2009 г., Ростов-на-Дону – 2006 г., Сочи – 1997, 2001, 2005, 2007, 2008 г., Ялта – 2005 г.);

- на европейских конференциях по сейсмостойкому строительству (Москва – 1990 г., Париж – 1998 г., Лондон – 2002 г.);

- на всемирных конференциях по сейсмостойкому строительству (Мадрид – 1992 г., Акапулько – 1996 г., Ванкувер – 2004 г.);

- на международных конференциях (Анкара – 1997 г., Стамбул – 2006 г., Москва – 2008, 2009 г., Сочи – 2009 г., Владикавказ – 2009, 2010 г., Санкт-Петербург – 2010 г.).

Материалы диссертации опубликованы в 74 работах, в том числе 9 статьях в научных изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационного исследования на соискание ученой степени доктора наук, 6 монографиях, 9 описаниях изобретений к патентам и учебном пособии с грифом УМО.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Объем работы – 452 стр. машинописного текста, содержит 68 таблиц, 144 рисунка, список литературы включает 441 наименование.

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «Анализ состояния проблемы» проведен анализ основных материалов, используемых для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений, который показал, что традиционные методы ремонта и восстановления бетонных и железобетонных конструкций, применяемые в отечественной практике, сводятся, в основном, к наращиванию новых слоев бетона, созданию стальных или железобетонных обойм или полной замене конструкций, что, как правило, весьма трудоемко и не обеспечивает достижение поставленной в диссертационной работе цели. Изучены опыт повышения прочности материалов при немногочисленных повторных нагружениях, а также особенности поведения различных строительных материалов при сейсмических воздействиях.

Методы ремонта и усиления железобетонных конструкций с применением полимерных материалов, композиционных бетонов, мелкозернистых составов, фибробетонов, пропитанных бетонов, а также расширяющих и напрягающих составов более эффективны. Проведенный анализ позволил сделать вывод, что технологии их использования не достаточно отработаны, поэтому разработка и широкое применение технологичных и эффективных методов повышения сейсмостойкости конструкций зданий и сооружений является проблемой весьма важной и актуальной. Решению ее может в значительной степени содействовать использование различных современных материалов на основе мелкозернистых наполнителей.

В главе отмечается большой вклад в области исследования сейсмостойкости зданий и сооружений советских и российских ученых К.С. Завриева, А.Г. Назарова, В.А. Быховского, И.И. Гольденблата, И.Л. Корчинского, Ш.Г. Напе­тва­ридзе, Б.К. Карапетяна, Н.А. Николаенко, С.В. Полякова, В.Т. Рас­сказовского, О.О. Савинова, А.П. Синицина, Я.М. Айзенберга, Т.Ж. Жунусова, В.А. Ильичева, Ю.В. Измайлова, Э.Е. Хачияна, В.Д. Райзера, Г.Л. Коффа, А.Д. Абакарова, Т.А. Абаканова, К.С. Абдурашидова, Ф.Ф. Аптикаева, М.У. Ашимбаева, В.А. Бабешко, В.С. Беляева, Т.А. Белаш, К.В. Егупова, В.Б. Заалишвили, М.А. Клячко, Э.Н. Кодыша, П.А. Коновалова, Ю.П. Назарова, Ю.И. Немчинова, С.Х. Нигматуллаева, Т.Р. Рашидова, В.А. Ржевского, А.М. Уздина, А.М. Жарова, Г.В. Мамаевой, А.М. Мелентьева, В.И. Смирнова, И.Е. Ицкова, А.В. Перельмутера, В.И. Римшина, Л.Р. Ставницера, А.Г. Тяпина, В.И. Уломова, Ш.А. Хакимова, К.Ш. Шадунца, А.К. Юсупова, и др.

Значительные по объему экспериментальные и теоретические исследования различных видов сейсмоизоляции выполнялись в последние десятилетия В.В. Назиным, Ю.Д. Черепинским, С.В. Поляковым, Л.Ш. Килимником, Л.А. Солдатовой, А.Г. Яременко, А.М. Курзановым, С.Ю. Семеновым и др.

Проведенный анализ состояния исследования вопроса свидетельствует об актуальности проблемы разработки сейсмостойких строительных материалов и поиска рациональных динамических характеристик высоких зданий с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами и выключающимися связями (СТФ и ВС) в условиях вероятности возникновения воздействий с существенно различающимися характеристиками (сейсмические и ветровые воздействия).

Следует отметить в данной области работы А.В. Александрова, М.Г. Алишаева, В.О. Алмазова, Ю.М. Баженова, В.М. Бондаренко, М.М. Батдалова, Д.К.-С. Батаева, В.В. Болотина, Г.В. Василькова, Г.А. Гениева, Н.И. Карпенко, Б.А. Крылова, И.А. Иванова, В.А. Ивовича, Р.Л. Маиляна, Л.Р. Маиляна, С.И. Меркулова, С.-А.Ю. Муртазаева, И.Е. Путляева, М.З. Симонова, А.Ф. Смирнова, Н.Н. Стрелецкого, Н.Н. Складнева, Б.С. Расторгуева, П.А. Реквава, В.В. Ремнева, А.Г. Тамразяна, В.И. Травуша, В.П. Чиркова, Г.И. Шапиро, А.И. Цейтлина, М.А. Ахматова, П.Н. Курочки, Г.В. Несветаева, Л.В. Моргун, С.Х. Байрамукова, М.Ю. Беккиева, М.Н. Кокоева, Е.Н. Пересыпкина, Б.Г. Печеного, С.И. Полтавцева, В.А. Пшеничкиной, Ш.М. Рахимбаева, Т.А. Хежева, О.М. Устарханова, Г.Н. Хаджишалапова и др.

Во второй главе «Мелкозернистые бетоны для сейсмостойких конструкций» проведено исследование физико-механических свойств обычных мелкозернистых бетонов для ремонтно-восстановительных работ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.