Главная страница
qrcode

Современные методы и системы сейсмозащиты


Скачать 33.04 Kb.
НазваниеСовременные методы и системы сейсмозащиты
Дата18.09.2019
Размер33.04 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаСовременные методы и системы сейсмозащиты111111.docx
ТипДокументы
#37470
Каталог

Современные методы и системы сейсмозащиты


Основные типы систем активной сейсмозащиты. Методы активной сейсмозащиты чрезвычайно разнообразны, поэтому их четкая классификация весьма затруднительна. Это обусловлено во многом тем, что большинство получивших практическое развитие систем относятся к комбинированным, в которых сочетаются разные технические устройства и средства. Тем не менее, можно выделить следующие основные группы систем:

1. Сейсмоизоляции, для которых характерно полное или частичное снижение кинематической связи между фундаментами и надземными конструкциями сооружений.

2. С односторонними выключающимися и (или) включающимися связями, обеспечивающими изменение жесткости несущих конструкций в процессе сейсмических колебаний.

3. С повышенными диссипативными характеристиками, в которых основной эффект достигается путем специальных устройств и узлов внешнего или внутреннего трения (вязкого, сухого, гистерезисного и др.).

4. Динамические гасители колебаний, эффективность которых обусловлена настройкой частоты дополнительно введенной массы на упругих связях и возникновением в процессе колебаний упругих и диссипативных сил между массой гасителя и конструкциями сооружения.

5. С регулированием внутренних усилий и перемещений, обеспечивающие изменение в требуемом направлении напряженно-деформированного состояния конструкций и внутренней динамической структуры сооружения в целом.

В пределах каждой группы систем можно выделить ряд подгрупп второго и третьего уровней, которые в значительно степени определяются конструктивными особенностями применяемых технических устройств и средств сейсмозащиты, а также их комбинациями.

К системам сейсмоизоляции предъявляются следующие требования:

- снижение сейсмических сил до определенного уровня

- обеспечение низкого уровня ускорений горизонтальных колебаний здания при сейсмических воздействиях;

- предотвращение усиления вертикальных колебаний здания при соответствующих колебаниях грунта;

- обеспечение удовлетворительной адаптации зданий при больших смещениях, имеющих место при сильных землетрясениях;

- обеспечение надежности работы в течение длительного времени под действием силы тяжести сооружения, при ветровом воздействии и при деформации основания;

- соблюдение требований, предъявляемых к материалам из которых изготовляются элементы сейсмоизоляции и долговечность которых проверена на практике;

- обеспечение в случае необходимости легкой заменяемости элементов системы сейсмоизоляции.

Системы сейсмоизоляции предусматриваются между фундаментом и надземными конструкциями сооружения или в конструкции фундамента (между верхней и нижней фундаментными плитами).

Системы с упругими амортизаторами и подвесками

Системы упругих амортизаторов (резиновых, резинометалических, пружинных, рессорных и др.) и подвесок для сейсмоизоляции зданий и сооружений разработаны в большинстве случаев по аналогии с устройствами по виброизоляции машин и механизмов, приборов, прецизионного оборудования, виброзащиты зданий и сооружений , которые широко используются в практике строительства. Известна широкая номенклатура виброизоляторов в виде цилиндрических и тарельчатых пружин, листовых рессор, резиновых резинометаллических параллепипедов, цилиндров, ковриков и т.п. Системы подвесок также применяются для виброзащиты технологического оборудования и измирительной аппаратуры.

В практике сейсмостойкого строительства указанные элементы используются, как правило, в сочетании с другими средствами сейсмозащиты. Благодаря этому обеспечивается отстройка изолируемого объекта от преобладающих частот колебаний грунта или поддерживающих конструкций.

В СНГ одной из первых разработок в этом направлении стала конструкция фундамента-сейсмоамортизатора, предложенная в работе. Она использована при строительстве в 1959 г. трехэтажного жилого дома со стенами из кирпичной кладки в Ашхабаде. Несущие стены здания свободно подвешены к ригелям специальной железобетонной рамы на стальных подвесках с пружинными рессорами. Благодаря достаточно длинному периоду собственных колебаний здания(около 3с) сейсмические нагрузки на его несущие конструкции существенно снижались по сравнению со зданиями жесткой конструктивной схемы. Широкого распространения указанная система сейсмозащиты не получила в связи с весьма сложной конструкцией фундамента и необходимостью дополнительного демпфирования колебаний здания при микросейсмических воздействиях, в том числе при движении автотранспорта.

За рубежом идея сейсмоизоляции с помощью подвесок получила конструктивное воплощение в виде зданий с подвесными этажами, построенных в ряде стран, подвесными перекрытиями промышленных и общественных зданий, а также подвесными котлоагрегатами мощных ТЭС и ТЭЦ. В США подобные системы применяются для изоляции оборудования.

Системы с односторонними выключающимися и включающимися связями

Системы односторонних выключающихся и включающихся связей, располагаемых между элементами каркаса и диафрагмами жесткости нижнего этажа или двух этажей здания, предназначены для изменения его динамических характеристик после превышения определенного порогового усилия в конструкциях или сопряжениях. При этом за счет увеличения периодов собственных колебаний зданий происходит их отстройка от максимальных амплитуд колебаний грунта, и усилия в конструкциях резко снижаются, предотвращая повреждения.

В ЦНИИСК им. Кучеренко проведены расчетные и экспериментальные исследования на сейсмоплатформе моделей зданий с системами выключающихся связей, а совместно с НИИОСП им. Герсеванова-систем с включающимися связями (упорами). Разработана методика расчета зданий на сейсмические воздействия, в том числе с использованием инструментально зарегистрированных и синтезированных акселерограмм. Совместно с рядом научно-исследовательских и проектных институтов (ЛенЗНИИЭП, Киргизгипрострой, Фрунзегопроект, Таджикгипрострой, ТбилЗНИИЭП, Камчатскгражданпроект идр.) разработаны проекты крупнопанельных домов высотой 5-9 жтажей с системами выключающихся связей и связей переменной жесткости. В Северобайкальске построено 18 семисекционных пятиэтажных домов серии 122 с такими системами.

На одном из первых экспериментальных домов в Северобайкальске проведены вибрационные испытания. По результатам испытаний разработаны рекомендации и мероприятия по корректировке и совершенствованию конструктивных решений зданий серии 122 для строительства в сейсмических районах с вечномерзлыми грунтами (по принципу 1-с сохранением вечной мерзлоты).

В г. Бишкек осуществлено строительство трех домов высотой пять-семь этажей с несущими стенами из кирпичной кладки и системой связей переменной жесткости в местах соединения междуэтажных перекрытий с перегородками.

В 1981 г. в г. Бишкек проведены статические и вибрационные испытания

фрагмента дома с системой выключающихся связей в виде чугунных эллипсоидов вращения и ласточкина хвоста с бетонными шпонками. В ЦНИИСК и ЛенЗНИИЭП разработана и экспериментально исследована на моделях конструкция выключающегося элемента, представляющего собой две стальные пластины, соединенные между собой электрозаплепками. Разрушения соединения предусматривается по заклепкам при специально регулируемом зазоре между рамой каркаса и ограничителем (упором). Аналогичная конструкция выключающихся связей характера для большинства разработанных проектных решений.

На моделях диафрагм выполнена экспериментальная проверка их работы при соударениях с упорами-ограничителями. По результатам испытаний составлены рекомендации по учету переходных процессов колебаний при соударениях.

ЛенЗНИИЭП совместно с ЦНИИСК предложена новая конструкция крупнопанельных домов высотой до девяти этажей с сухими стыками, в которых выключение связей происходит за счет продергивания в специальных каналах стержней арматуры а также предусматривается возможность раскрытия горизонтальных стыков.

Предполагается, что за счет применения систем выключающихся связей может быть достигнуты снижение на 1 балл расчетной сейсмичности надземных конструкций, экономия стали 5-10 кг/м2 общей площади и снижение стоимости зданий.

Различные конструктивные решения сейсмостойких зданий с системами односторонних связей рассматривались за рубежом. К.Муто и др. (Япония) предложили принцип проектирования железобетонных стен с вертикальными прорезями, в которых схема армирования предусматривает образование процессе сейсмического воздействия на одной диагональной трещины, характеризующей исчерпание несущей способности, а системы менее опасных трещин, создающих условия для совместной пластической работы каркаса и заполнения, а также диссипации энергии сейсмических колебаний. Этот принцип использован при проектировании одного из первых в Японии высотных зданий в 36 этажей.

При проектировании здания "Ясуда-Касаи" в г. Токио (Япония) высотой более 200 м применен принцип парных или нескольких сопряженных колонн. Для снижения амплитуд ускорений при высокочастотных воздействиях и амплитуд перемещений при низкочастотных колебаниях система несущих конструкций проектировалась с нелинейно-упругими характеристиками. Это достигалось тем, что на первом этапе изгибающие моменты и осевые усилия воспринимают только внутренние колонны. Когда перемещения достигают значительных величин, в работу включаются также наружные колонны, а диаграмма деформирования системы характеризуется нелинейностью жесткого типа. Для регулирования параметров диаграммы изменяются зазоры между внутренними и наружными колоннами, а также используются расширяющиеся узлы и демпферы разрывного типа.

В качестве примера опоры с включающимися и выключающимися связями, разработанной за рубежом, можно привести конструкцию, являющуюся в период между землетрясениями неподвижной пространственно-жесткой, а при землетрясении- податливой. Конструкция состоит из жесткого стального разборного цилиндрического кожуха, внутри которого помещена многослойная резинометаллическая опора.

По принципу опор с выключающимися связями в СРР разработана система сейсмоизоляции с опорами маятникового типа, состоящая из нескольких вертикальных коротких качающихся железобетонных опор-стоек ромбической формы, расположенных в замкнутом пространстве, заполненном неопреновой массой. В конструкциях фундамента этого типа могут быть предусмотрены упоры из хрупкого материала , которые в период между землетрясениями ограничивают горизонтальные перемещения надземной части здания относительно фундамента, а при землетрясении разрушаются(т.е. выполняют функцию выключающихся связей).

Специалистами Технологического института в г. Лозанна (Швейцария) разработана система полной сейсмоизоляции, основными элементами которой являются амортизаторы (упругие элементы, работающие в трех направлениях) и стабилизаторы (жесткие связи, передающие на фундамент динамические воздействия умеренной интенсивности и хрупко разрушающиеся при сейсмическом воздействии большой интенсивности. В качестве амортизаторов могут использоваться опоры из натуральной резины или пружинные амортизаторы, совмещенные с трехмерным демпфером (резиновым опорам отдается большее предпочтение). В качестве стабилизаторов применены хрупкие стеклопластиковые элементы, которые при разрушении не создают дополнительных импульсивных воздействий на конструкции сооружения (это является их преимуществом по сравнению с металлическими шпильками). Система сейсмоизоляции включается в работу после разрушения стеклопластиковых элементов. В отсутствие землетрясений расчетной интенсивности срок службы резиновых амортизаторов и стеклопластиковых стабилизаторов оценивается в 50-100 лет. Полная гарантия на амортизаторы и стабилизаторы по основным их характеристикам дается на 20 лет эксплуатации.

Система полной сейсмоизоляции позволяет исключить следующие нежелательные последствия землетрясений.

- разрушение сооружений с низкими частотами собственных колебаний;

- повреждение сооружений, частоты собственных колебаний которых близки к резонансным;

- хрупкие разрушения в сооружениях с высокой частотой собственных колебаний;

- перегрузки в рамных конструкциях, вызванные несинфазностью смещения отдельных опор;

- повреждения оборудования, размещенного в зданиях и сооружениях.

По мнению специалистов Швейцарии, система полной сейсмозащиты наиболее эффективна и экономически целесообразна при защите таких ответственных сооружений, как здания больниц, школ, станций энергоснабжения (особенно АЭС), химических предприятий, пожароопасных сооружений и др.

Аннотация

Алардын бөлмөсүнө активдүү сейсмикалык имараттарды жана курулуштарды, жабдууларды ыкмалары жакынкы жана алыскы КМШ дагы көп пайдалануу болуп саналат. Бул ыкмалар жаңы объекттерди куруу боюнча да, ошондой эле иштеп жаткан курулмалардын сейсмикалык туруктуулугун жогорулатуу үчүн иш-чаралар үчүн колдонулат.



Аннотация

Методы активной сейсмозащиты конструкций зданий и сооружений , размещенного в них оборудования находят все более широкое применение как в СНГ, так и за рубежом. Эти методы применяются как при строительстве новых объектов, так и при проведении мероприятий по повышению сейсмостойкости существующих сооружений.

Наиболее эффективны системы сейсмозащиты, состоящие из сейсмоизолоирующих опор в сочетании с демпферами сухого или вязкого трения, гасителями колебаний или энергопоглотителями различных типов. За рубежом наибольшее распространение получили системы сейсмозащиты, включающие сейсмоизолирующие многослойные резинометаллические опоры, в Кыргызстане и СНГ- системы со скользящими опорами.

Annotation

      Methods of active seismic protection of structures of buildings and structures, equipment placed in them find an increasing application both in the CIS and abroad. These methods are used both in the construction of new facilities, and in carrying out measures to improve the seismic stability of existing structures.

The most effective seismic protection systems, consisting of seismically insulating supports in combination with dampers of dry or viscous friction, vibration dampers or energy absorbers of various types. Abroad, seismic protection systems, including seismically insulating multilayer rubber-metal bearings, were most widely used in Kyrgyzstan, and in CIS-systems with sliding supports.

перейти в каталог файлов


связь с админом