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:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

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

-- [ Страница 4 ] --

Для испытания мелкозернистого бетона на объемное сжатие разработана автоклавная установка (рисунок 2), позволяющая создавать давление в рабочей камере до 2500 атм.

а)

 б)  Автоклав высокого-53

б)

  Автоклав высокого давления: -54

Рисунок 2

Автоклав высокого давления:

а) принципиальная схема; б) общий вид

Исследование работы специальных мелкозернистых бетонов при сжатии и растяжении проводились в двух режимах испытаний образцов призм размером 10х10х40 см и «восьмёрок» (с постоянной скоростью нагружения и с постоянной скоростью деформирования). На рисунках 3 и 4 приведены диаграммы деформирования специальных мелкозернистых бетонов, которые показывают, что исследованные бетоны обладают повышенной деформативностью и способны эффективно воспринимать сейсмические воздействия.

  Режимы испытания различных-55

Рисунок 3

Режимы испытания различных видов бетона

а) с постоянной скоростью нагружения;

б) с постоянной скоростью деформирования.

1 обычный бетон по Беккиеву М.Ю.;

2 мелкозернистый бетон;

3 мелкозернистый шлакозолобетон;

4 безусадочный и расширяющийся бетон;

5 стеклофибробетон;

6 пропитанный бетон.

  Диаграммы деформирования-56

Рисунок 4

Диаграммы деформирования различных видов бетона в абсолютных (а)
и относительных (б) координатах

1 обычный бетон по Беккиеву М.Ю.;

2 мелкозернистый бетон;

3 мелкозернистый шлакозолобетон;

4 безусадочный и расширяющийся бетон;

5 стеклофибробетон;

6 пропитанный бетон.

В четвертой главе «Экспериментальные исследования динамической жесткости элементов системы сейсмозащиты с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами и выключающимися связями» выполнены экспериментальные исследования динамической жесткости элементов системы сейсмической защиты и дана методика расчета сейсмоизолирующего тарельчатого фундамента в зависимости от действующих на него нагрузок.

Поиск рациональных конструктивных решений сооружений для районов, где сейсмологическая информация отсутствует вообще или же имеются предположения о том, что возможны землетрясения с существенным отличием по частотному составу, привел к созданию адаптивных систем сейсмической защиты. К их числу относятся системы, которые в процессе землетрясения могут перестраивать свою динамическую структуру, адаптируясь (приспосабливаясь) к землетрясению. Для определения систем сейсмозащиты, направленных на снижение сейсмической нагрузки за счет применения специальных конструктивных приемов, проф. С.В. Поляковым введен термин «активные системы сейсмозащиты».

В настоящее время большое распространение получили две системы сейсмической защиты: нестационарные системы – в таких системах предусматриваются специальные выключающиеся элементы, которые могут отключаться при некоторых разновидностях сейсмических воздействий и вызывать этим перестройку (самонастройку) динамических характеристик в желательном направлении и нелинейные системы различного вида (включающиеся связи, упоры-ограничители и т.д.).

Нестационарные адаптивные системы (системы с выключающимися связями) перестраивают свои динамические характеристики за счет выключения из работы сооружения специально предусмотренных связей. Ими могут быть резервные элементы или же отдельные элементы несущих конструкций: перегородки и т.д. Кроме того, может быть предусмотрено появление шарниров в определенных местах конструкции при определенной интенсивности сейсмических воздействий. Устройство выключающихся связей не требует создания принципиально новых элементов из дорогостоящих материалов.

Вопросы сейсмической реакции нелинейных систем общего вида, в частности, упруго-пластических систем и некоторых типов нестационарных систем, рассматривались в работах И.И. Гольденблата, С.С. Дарбиняна, Т.Ж. Жунусова, Г.Н. Карцивадзе, И.Л. Корчинского, А.Г. Назарова, Ш.Г. Напетваридзе, Н.А. Николаенко, С.В. Полякова, В.Т. Рассказовского, Э.Е. Хачияна, А.И. Цейтлина, Г. Хаузнера, П. Дженингса, Р. Клафа и других.

Существенный вклад в исследовании различных нестационарных систем с выключающимися связями внесен работами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (работы Я.М. Айзенберга и др.). Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что применение систем с выключающимися связями рационально в сейсмических районах, где возможны землетрясения с существенным различием в доминантных частотах, и где нет достаточно полной информации о возможном спектральном составе землетрясений.

К системам с жесткой нелинейной характеристикой относятся системы с выключающимися связями (ВС). Исследованию систем с включающимися связями, систем с гасителями колебаний и включающимися связями посвящены работы С.В. Полякова, В.С. Полякова.

Эффективными оказываются системы, образующиеся при использовании в одном и том же сооружении выключающихся связей и упоров-ограничителей. Существует и ряд других разработок, направленных на снижение сейсмической нагрузки на сооружение.

При проектировании зданий с выключающимися связями возникает вопрос, теоретический анализ которых затруднителен или вообще невозможен. Поведение при сейсмических воздействиях конструктивных узлов собственно выключающихся элементов и связанных с ними конструкций изучены пока недостаточно. Это относится к прочности колонн, ограничителей. Не ясен вопрос влияния элементов, считающихся ненесущими. Наличие нелинейности в шарнире колонны системы сейсмической защиты оказывает влияние на поведение здания в различных состояниях (до выключения связей, после выключения связей). Не изучены динамические характеристики натурных объектов с выключающимися связями. В настоящей диссертационной работе для изучения поведения таких конструкций проведены натурные динамические и статические испытания элементов системы сейсмической защиты зданий, построенных в г. Грозном и районе БАМ.

Общий вид сейсмоизолирующего тарельчатого фундамента (СТФ) во время испытания показан на рисунках 5 и 6.

  Общий вид СТФ -57

Рисунок 5

Общий вид СТФ

  Верхние и нижние части СТФ -58

Рисунок 6

Верхние и нижние части СТФ

Натурные экспериментальные исследования проводились с целью определения динамической жесткости (частот свободных колебаний) основных элементов системы сейсмической защиты – жестких контрфорсов, колонн нижнего этажа и приближенной оценки на этой основе динамических характеристик зданий с СТФ и ВС при включенных и выключенных связях и анализа сравнения экспериментальных и проектных величин динамических характеристик возможных отклонений от проекта при строительстве зданий.

Объектом исследований служила система сейсмической защиты зданий, построенных в 9-ти балльной сейсмической зоне. Здания представляют собой 5-ти этажные, шести- и семисекционные дома серии 92 и 122, разработанных ЛенЗНИИЭПом и ЦНИИЭПжилища с использованием разработок и при участии ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Надземная часть здания представляет собой пространственную многосвязную коробчатую систему открытого профиля, состоящую из совокупности продольных и поперечных несущих стен и плоских панелей перекрытий. Особенностью конструктивного решения исследуемого здания является наличие каркасного этажа с ВС, которые дают возможность изменять жесткость нижнего яруса за счет их выключения.

Для возбуждения свободных колебаний использовался простой и удобный способ импульсивного воздействия, допускающий многократное повторение. Динамические колебания здания вызывались вибрационной машиной инерционного воздействия ВИД – 12М. Измерение характеристик свободных колебаний блок-секций, вызванных микросейсмами и импульсами, а также вынужденных колебаний, вызванных вибромашиной производилось высокочувствительной многоканальной аппаратурой, включавшей сейсмографы ВЭГИК и ВБП.

С целью выявления эффектов, характерных для колебаний систем с выключающимися связями использовалось несколько схем расстановки сейсмодатчиков. Свободные колебания блок-секций вызывались в продольном и поперечном направлениях. Различие блок-секций по архитектурно-планировочному решению привело к разному количеству необходимых выключающихся связей на каждой блок-секции. Объектом вибрационных испытаний явилась «рядовая» блок-секция с выключающимися связями. Вынужденные колебания блок-секции вызывались вибромашиной при различном вылете дебалансов в диапазоне частот 0,4-20 гц. Резонансная частота первой формы колебаний при включенных связях отмечалась в области 4,2-4,5 гц.

Результаты исследования свободных колебаний показали, что периоды колебаний различных блок-секций в начальном состоянии в начальном с состоянии (когда связи включены) находятся в пределах Т = 0,22-0,23 сек. Периоды колебаний зданий (блок-секций) в конечном состоянии, когда все связи выключены оказались ниже расчетных. Это объясняется тем, что на жесткость зданий в условиях относительно малого нагружения и при малых амплитудах оказывает влияние «нерасчетные» элементы – панели наружных стен, кирпичные перегородки, примыкающий к колонне ригель лестничной клетки, резко повышающий жесткость колонн и др. В связи с этим, периоды свободных колебаний блок-секций в конечном состоянии (связи выключены) получены косвенным путем с использованием результатов динамических испытаний отдельных колонн и контрфорсов. Полученные таким образом значения периодов колебаний блок-секций при выключенных связях, оказались близки к проектным величинам и для первой формы колебаний в зависимости от типа блок-секции находятся в пределах 0,6-0,8 с. С использованием формулы Донкерлея, производилась приближенная оценка величины периода собственных колебаний здания при включенных контрфорсах. Эти величины близки к расчетным значениям по проекту. Исследования показали, что в состоянии до включения контрфорсов величина жесткости нижнего этажа определялись главным образом, «нерасчетными» элементами, включающимися в работу здания.

Расчетная величина уровня усилий, отвечающих выключение связей, определяется условием максимального использования резервов прочности основных несущих конструкций во время сейсмического воздействия. Проведенные натурные динамические и статические испытания показали, что фактическая нагрузка, отвечающая пределу упругих деформаций колонн системы сейсмической защиты, на 10-15% выше расчетной прочности, определенной по методике, регламентированной нормами. Периоды собственных колебаний колонн находятся в пределах 0,038 с, жестких контрфорсов – 0,02 с, что отвечает проектным величинам.

На основании экспериментальных исследований были разработаны и внедрены рекомендации по корректировке проекта и технологии строительства зданий.

В пятой главе «Теоретические исследования статистического сочетания сейсмических и ветровых нагрузок для зданий с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами и выключающимися связями» выполнен анализ статистического сочетания сейсмических и ветровых нагрузок применительно к зданиям с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами и выключающимися связями.

В отечественных нормах при расчете конструкций на особые сочетания кратковременные нагрузки умножают на понижающий коэффициент. Когда речь идет об учете сейсмических и ветровых нагрузок при расчете сооружений с выключающимися связями, расчет на основное и особое сочетание нагрузок приобретает специфику. Возникают трудности в определении нормативной величины ветровой нагрузки, которая для различных состояний сооружения, т.е. до и после выключения связей будет различной. Величина ветровой нагрузки для здания в начальном состоянии (связи включены) будет ниже, чем для конечного состояния, когда связи выключены в результате сейсмического воздействия. Другими словами, если произойдет ветер расчетной величины, то сооружение в состоянии после выключения связей (до их восстановления) может испытывать перегрузку при низкочастотных флуктуациях ветра. В связи с этим в работе исследована оценка вероятности того, что расчетное ветровое воздействие наступит за определенный промежуток времени, когда в сооружении связи выключились в результате сейсмического воздействия, но еще не восстановлены. С учетом этой оценки исследована задача определения необходимых сроков восстановления связей и придания сооружению первоначальной жесткости. Установлено, что с точки зрения надежной работы здания с СТФ и ВС при ветровых воздействиях, время восстановления выключенных связей, находятся для различных ветровых районов в пределах 30-60 дней. Сроки проведения восстановительных работ должны уточняться путем учета региональных особенностей сейсмического и ветрового режима, поскольку статистическое осреднение может приводить к погрешностям.

В шестой главе «Исследование динамической реакции зданий повышенной этажности с сейсмоизолирующими тарельчатыми фундаментами и выключающимися связями» изучена динамическая реакция зданий повышенной этажности с СТФ и ВС.

Для оценки динамической реакции зданий повышенной этажности использована расчетная модель сооружения в виде трехмассовой системы с тремя степенями свободы. Рассмотрены варианты решений, когда выключающиеся связи расположены в нижнем этаже и по высоте здания. Учтены наряду с сейсмическими и ветровые воздействия. Использованы две разновидности расчетной модели сооружения с выключающимися связями, которые условно названы модель «А» и модель «Б».

Модель «А». Нижний этаж здания снабжен системой выключающихся связей. При превышении сейсмической реакции сооружения заданного уровня, отвечающего уровню перемещений связей Х1 > Хувс хотя бы один раз, происходит выключение связей, т.е. происходит перестройка внутренней структуры, связанная с изменением жесткости и частот собственных колебаний, жесткость каждого этажа верхней части считается постоянной и принимается равной жесткости нижнего этажа в начальном состоянии (когда связи включены).

Модель «Б». Выключающиеся связи расположены по высоте здания в уровне каждой массы. При превышении реакцией сооружения заданного уровня относительных перемещений хотя бы один раз, происходит выключение связей и соответственно изменение динамических характеристик системы. Выключение связей может произойти в уровне любой массы. В какой именно – зависит от динамических характеристик исследуемого сооружения и заданных параметров выключающихся связей. Движение сооружения, представленного расчетной моделью «А» или «Б», описывается системой дифференциальных уравнений.

При исследовании сейсмической реакции систем с выключающимися связями в качестве расчетной модели сейсмического воздействия рассмотрен случайный процесс. Спектральные характеристики процесса получены на основе обработки инструментально зарегистрированных землетрясений. Модель ветрового воздействия принята также в виде случайного процесса. При этом использован эмпирический спектр Давенпорта, полученный на основе анализа спектров продольной пульсации скорости при сильных ветрах.

Высокие здания с СТФ и ВС, расположенными на нескольких уровнях по высоте во время интенсивного сейсмического воздействия могут перестроить свою динамическую структуру, вследствие выключений связей одновременно в одном или нескольких уровнях. В принятой расчетной модели сооружения (модель «Б») при переходе такой системы из начального состояния (НС) в конечное состояние (КС) возможны шесть промежуточных состояний. В том случае, когда сооружение находится в одном из таких промежуточных состояний и не происходит дальнейшее выключение связей в каком-либо уровне, то такому состоянию будет, по существу, соответствовать система, имеющая в резерве невыключенные связи. Процесс перехода системы из начального состояния в любое промежуточное или конечное состояние зависит как от динамических характеристик самого сооружения, так и от особенностей сейсмического воздействия. В связи с этим исследованы системы с различными динамическими характеристиками при сейсмических воздействиях с разными доминантными частотами. Варьировались основные параметры сейсмической реакции таких систем. Результаты анализа позволяют оценить целесообразность использования той или иной системы в условиях сейсмического воздействия.

Рассмотрено поведение сооружений с выключающимися связями, расположенными только в первом ярусе (расчетная модель «А») при сейсмических воздействиях. Жесткость первого яруса менялась при выключении связей. При этом круговая частота первой формы собственных колебаний уменьшалась с до Для исследуемых систем уровень выключения связей, соответствующий нагрузке, при которой происходит изменение жесткости, варьировался.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 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.