Сейсмозащита каркасных железобетонных зданий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 марта, печатный экземпляр отправим 11 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №48 (286) ноябрь 2019 г.

Дата публикации: 30.11.2019

Статья просмотрена: 25 раз

Библиографическое описание:

Ноговицин А. Е. Сейсмозащита каркасных железобетонных зданий // Молодой ученый. — 2019. — №48. — С. 78-81. — URL https://moluch.ru/archive/286/64526/ (дата обращения: 24.02.2020).



Одним из наиболее популярных способов строительства сегодня является применение монолитного железобетонного каркаса.

Здания, построенные с использованием железобетонных каркасов, обладают рядом достоинств, касающихся дизайна внутренних помещений и технологической свободы в планировке. В связи с ускоренным развитием инфраструктуры сейсмоактивных районов решение проблемы защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий становится важной задачей. [1]

Пониженная сейсмостойкость каркасных зданий подтверждается рядом землетрясений, таких как Спитакское землетрясение (Армения, 1988 г), Кобе (Япония, 1995 г), Турция (1998 г) разрушительные последствия которых позволили сделать следующие выводы:

− Строительство железобетонных каркасных зданий без вертикальных диафрагм жесткости в сейсмически повышенных районах небезопасно, так как они подвергаются разрушению при воздействии землетрясения;

− Землетрясение — неконтролируемое стихийное бедствие, предсказать которое, даже при современном технологическом развитии, представляется трудной задачей, а расчет зданий осуществляется с применением данных о прошлых землетрясениях, следовательно, становится необходимым применение дополнительных средств активной сейсмозащиты.

Повышение сейсмостойкости каркасных зданий при постановке диафрагм жесткости (ДЖ) заключается в следующем: система с ДЖ характеризуется увеличением жесткости каркасной системы. Межкомнатные ограждения, лифтовые шахты и лестничные клетки являются вертикальными стенками жесткости, связанными с каркасом по всему периметру заполнения.

Различают два случая работы каркасного здания с диафрагмами жесткости:

1) каркас здания воспринимает только вертикальные нагрузки (собственный вес, полезная нагрузка), а усилиям, возникающим при землетрясениях, противостоят жесткие стенки (диафрагмы), которые должны быть рассчитаны и законструированы на действие всей расчетной сейсмической нагрузки;

2) прочность диафрагм жесткости недостаточна для восприятия сейсмической нагрузки. Тогда сейсмическая нагрузка воспринимается жесткими элементами до момента их повреждений, после этого включается в работу каркас. Поврежденные диафрагмы поглощают часть энергии, передаваемой колеблющимся основанием надземной части здания. Остальная часть энергии землетрясения передается на каркас здания, который должен быть на это рассчитан. [2]

Более того, существует ограничение по высоте для зданий без диафрагм жесткости — 14, 11 и 8 м для 7, 8 и 9 баллов соответственно. В то время как здания с ДЖ — 57, 43 и 34 м для 7, 8 и 9 баллов соответственно [5], что значительно повышает эффективность постройки за счет увеличения этажности.

Так же к методам пассивной сейсмозащиты монолитных зданий можно отнести повышение жесткости конструкции за счет увеличения сечений конструктивных элементов, сгущения армирования или разработку принципиально новых узлов армирования.

Но с точки зрения сейсмоизоляции, увеличение размеров сечений — наименее эффективный способ, т. к. увеличение сечения приводит к увеличению массы и, следовательно, сейсмической нагрузки. [2]

Поэтому целесообразно применять средства активной сейсмозащиты.

Один из эффективных методов сейсмоизоляции — включение средств повышенного демпфирования (искусственного подавления колебаний). При этом опорные части зданий колеблются относительно грунта со сниженной амплитудой, а спектр собственных колебаний здания может быть выведен далеко за пределы обычно встречающихся спектров землетрясений. В этом случае колебание грунта основания здания наименьшим образом зависит от массы здания за счёт устранения жесткой связи между ними. [1]

Таким образом понижается вероятность разжижения грунта основания здания, что могло бы повести за собой значительный крен.

Одной из эффективных средств активной сейсмозащиты является резино-металлическая опорная часть (РОЧ). РОЧ представляют собой многослойную конструкцию из двух опорных пластин и резиновой прокладки между ними. Более совершенной является резино-металлическая опора со свинцовым сердечником. Свинцовый сердечник рассеивает энергию, в то время как резино-металлический сейсмоизолятор обеспечивает перемещения и рецентрирование. Свинцовый сердечник сохраняет свои характеристики при неограниченном количестве циклов перемещения. [4]

C:\Users\Пользователь\Desktop\Учеба. Осень 2020\НИР\Статья в журнал\3.pngC:\Users\Пользователь\Desktop\Учеба. Осень 2020\НИР\Статья в журнал\2.png

Рис. 1. Резино-металлическая опора со свинцовым сердечником

Существуют так же вязкостные сейсмические демпферы. Демпферы серий MHD и MHD-R. Вязкостные демпферы Маурер — это устройства, которые дают возможность развиваться перемещениям (вследствие изменения температурных условий, ползучести, усадки и т. п.) в условиях эксплуатации, не вызывая значительной реакции усилий, но поглощая большое количество энергии в ходе сейсмического воздействия, причем преобразуя эту энергию в теплоту. Демпферы обычно располагаются в горизонтальных направлениях и не предназначены для восприятия вертикальных нагрузок. При малых перемещениях сооружения, например, при температурных изменениях, могут возникнуть значительные усилия внутри демпфера. Если в результате сейсмического воздействия или ветра между взаимосвязанными частями несущих конструкций возникнут неожиданные ударные ускорения, вызывающие при движении скорость в пределах от 0,1 мм /с до 1 мм /с, то демпферы типа MHD блокируются и работают жестко.

C:\Users\Пользователь\Desktop\Учеба. Осень 2020\НИР\Статья в журнал\5.jpgC:\Users\Пользователь\Desktop\Учеба. Осень 2020\НИР\Статья в журнал\6.jpg

Рис. 2. Вязкостные демпферы Маурер (слева) и вязкостные демпферы «Fip Industriale» (справа)

Другой вид вязкостных демпферов — демпферы от итальянской фирмы «Fip Industriale». Конструкции включают в себя цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью (масло или мастика) и поршень, который разделяет их на две камеры и свободно движется в обоих направлениях. В случае больших перемещений перетекание силиконовой жидкости через кольцо расчетного диаметра ведет к поглощению энергии. В случае малых перемещений жидкость перетекает из одной камеры в другую с минимальным сопротивлением. В эксплуатационном состоянии здания демпферы находятся в «жестком» режиме, т. е. перетекание жидкости заблокировано. Эти устройства имеют зависимость «сила-скорость». Настройка демпферов позволяет максимизировать энергию поглощения землетрясения и оптимизировать напряжения в несущих элементах сооружения. Как следствие, несущие элементы сооружения могут оставаться в упругой области деформирования даже во время сильных землетрясений.

Основная цель сейсмозащиты — обеспечение сохранности жизни людей и безопасности эксплуатации зданий и сооружений. Разработанные и применяемые различные типы демпферных устройств позволяют применять их в зданиях и сооружениях самого различного назначения. При введении системы сейсмозащиты обычно требуются лишь незначительные изменения в здании или сооружении, устройства легко монтируются при реконструкции. [3]

Вопрос сейсмозащиты зданий и разнообразие средств сейсмоизоляции влекут за собой необходимость в исследованиях и сравнительном анализе с точки зрения эффективности и экономической целесообразности.

Литература:

  1. Перспективы развития систем сейсмоизоляции современных зданий и сооружений. Джинчвелашвили Г. А., Колесников А. В., Заалишвили В. Б., Годустов И. С.
  2. Сейсмостойкие конструкции транспортных зданий и сооружений. Уздин А. М., Елизаров С. В., Белаш Т. А.
  3. Проектирование сейсмостойких зданий. В. Р. Мустакимов.
  4. Использование концепции спектров ответов для выбора и расчета опорных частей мостов в сейсмоопасных районах. Курбацкий Е. Н., Бахссас Фуад Хассан.
  5. СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах.
Основные термины (генерируются автоматически): MHD, свинцовый сердечник, демпфер, сейсмическая нагрузка, здание, сейсмическое воздействие, резино-металлическая опора, диафрагма жесткости, MHD-R, силиконовая жидкость.


Похожие статьи

Строительство зданий и сооружений из железобетона в зоне...

К строительству зданий и сооружений в зонах повышенной сейсмической активности

При возведении зданий и сооружений для определения мощности сейсмического воздействия

Принцип равномерного распределения жесткостей и масс в зданиях, т. е. несущие элементы...

Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений

Фундаменты первыми воспринимают сейсмические толчки и передают их в верхние части здания.

В системах сейсмогашения, включающих демпферы и динамические гасители

Здания на резинометаллических и резинопластиковых опорах сжатия получили широкое...

Проблемы проектирования сейсмостойких зданий

Способность здания или сооружения противостоять сейсмическим воздействиям называют

Кладка печей и дымовых труб должна быть укреплена металлическим каркасом и

Для деревянных зданий (бревенчатых и брусчатых) жесткость углов обычно обеспечивают...

Разработка элементов автоматизации сейсмического...

Представлена методика проведения сейсмического микрорайонирования (СМР) с использованием географических информационных систем (ГИС). Использование ГИС технологий существенно облегчает и ускоряет создание карт СМР – конечного результата работы.

Воздействие сейсмических волн на сооружения...

Библиографическое описание: Жураев Т. О. Воздействие сейсмических волн на сооружения в

В случае достаточно протяженных подземных сооружений и воздействия, направленного

В области длинных волн распределения напряжения трубы с жидкостью и без жидкости...

Воздействие сейсмической волны на цилиндрическую трубу...

Джумаев З. Ф., Фатиллоев С. З., Абдумуродов А. Воздействие сейсмической волны на цилиндрическую трубу с жидкостью

Увеличение жесткости тоннеля или ее толщины приводит к снижению прогибов и к увлечению усилий. Причем с увеличением толщины усилия...

Результаты исследования характеристик амортизаторов из...

Важной характеристикой виброизоляторов, определяющей их эффективность, является частота свободных колебаний. Частотой свободных колебаний называется частота колебаний пружины с установленной на ней номинальной нагрузкой и выведенной из равновесия [3]. Расчет частоты...

Опыт модификации конструкции антенного сооружения

Напряжения при расчетном сейсмическом нагружении (8 баллов) оказались ниже предела текучести материала. При оценке усталостной прочности предполагалось, что нагружение, в общем случае носящее нерегулярный характер, можно заменить блоками, в пределах которых...

Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий.

Статья посвящена тенденциям в области строительства фундаментов многоэтажных зданий, их

Основными тенденциями современного строительства общественных и жилых зданий в

Такие тенденции требуют сооружения фундаментов повышенной жёсткости, которые будут...

Похожие статьи

Строительство зданий и сооружений из железобетона в зоне...

К строительству зданий и сооружений в зонах повышенной сейсмической активности

При возведении зданий и сооружений для определения мощности сейсмического воздействия

Принцип равномерного распределения жесткостей и масс в зданиях, т. е. несущие элементы...

Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений

Фундаменты первыми воспринимают сейсмические толчки и передают их в верхние части здания.

В системах сейсмогашения, включающих демпферы и динамические гасители

Здания на резинометаллических и резинопластиковых опорах сжатия получили широкое...

Проблемы проектирования сейсмостойких зданий

Способность здания или сооружения противостоять сейсмическим воздействиям называют

Кладка печей и дымовых труб должна быть укреплена металлическим каркасом и

Для деревянных зданий (бревенчатых и брусчатых) жесткость углов обычно обеспечивают...

Разработка элементов автоматизации сейсмического...

Представлена методика проведения сейсмического микрорайонирования (СМР) с использованием географических информационных систем (ГИС). Использование ГИС технологий существенно облегчает и ускоряет создание карт СМР – конечного результата работы.

Воздействие сейсмических волн на сооружения...

Библиографическое описание: Жураев Т. О. Воздействие сейсмических волн на сооружения в

В случае достаточно протяженных подземных сооружений и воздействия, направленного

В области длинных волн распределения напряжения трубы с жидкостью и без жидкости...

Воздействие сейсмической волны на цилиндрическую трубу...

Джумаев З. Ф., Фатиллоев С. З., Абдумуродов А. Воздействие сейсмической волны на цилиндрическую трубу с жидкостью

Увеличение жесткости тоннеля или ее толщины приводит к снижению прогибов и к увлечению усилий. Причем с увеличением толщины усилия...

Результаты исследования характеристик амортизаторов из...

Важной характеристикой виброизоляторов, определяющей их эффективность, является частота свободных колебаний. Частотой свободных колебаний называется частота колебаний пружины с установленной на ней номинальной нагрузкой и выведенной из равновесия [3]. Расчет частоты...

Опыт модификации конструкции антенного сооружения

Напряжения при расчетном сейсмическом нагружении (8 баллов) оказались ниже предела текучести материала. При оценке усталостной прочности предполагалось, что нагружение, в общем случае носящее нерегулярный характер, можно заменить блоками, в пределах которых...

Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий.

Статья посвящена тенденциям в области строительства фундаментов многоэтажных зданий, их

Основными тенденциями современного строительства общественных и жилых зданий в

Такие тенденции требуют сооружения фундаментов повышенной жёсткости, которые будут...

Задать вопрос