Данные эксперимента на виброплатформе модели дома из железобетонного каркаса со стенами из глиноматериалов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 550.343.9:699.841; 550.343.9

^амчыбеков М.П., ^гембердиева К.А., 1 Камчыбеков Ы.П.,

2Маматов Ж.Ы., 2Шамшиев Н.У.

1 Институт сейсмологии НАН КР, Бишкек, Кыргызстан.

2Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры имени Н. Исанова, Бишкек, Кыргызстан.

ДАННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТА НА ВИБРОПЛАТФОРМЕ МОДЕЛИ ДОМА ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО КАРКАСА СО СТЕНАМИ ИЗ ГЛИНОМАТЕ-

РИАЛОВ

Аннотация: В статье приведены результаты обработки записи эксперимента на модели дома с железобетонным каркасом с ненесущими стенами из глиноматериалов

Ключевые слова: сейсмостойкое строительство, виброплатформа, колебания, амплитудно-частотный спектр.

ТЕМИРБЕТОН КАРКАС ТОПУРАК МЕНЕН ТОЛТУРУЛУП ТУРГУ-ЗУЛГАН УЙ МОДЕЛИНИН ВИБРОПЛАТФОРМАДАГЫ ЭКСПЕРИ-

МЕНТИНИН ЖЫЙЫНТЫГЫ

Кыскача мазмууну: Бул макалада темирбетон каркас топурак менен толтурулуп тургузулган моделдеги y^o жазып алынган экспериментин жыйынтыктары чагылдырылган.

Негизги сездер: сейсмотуруктуу курулуш, виброплатформа, олку-солкулуктар, амплитудалуу-жыштык спектри.

EXPERIMENTAL DATA ON THE VIBROPLATFORMY OF THE MODEL OF THE REINFORCED CONCRETE CONSTRUCTION WITH THE WALLS OF THE CLAY

MATERIAL

Abstract: The results of processing of the record of the experiment on the model of the house of the reinforced concrete frame with non-load bearing of the cob wall.

Keywords: earthquake engineering, vibration platform, oscillation, amplitude-frequency spectrum

Для решения вопроса сейсмостойкости зданий и сооружений широко применяются новые, все более совершенные, строительные конструкции и материалы. Однако, в Кыргызстане на сегодняшний день все еще широко используется при строительстве частных домов местные материалы: железобетонный каркас с глинобитными ненесущими стенами [14,6,8,9].

Так как территория Кыргызстана относится к сейсмоактивным регионам, то существует практическая необходимость в исследовании таких домов с целью решения проблемы их усиления от сейсмических воздействий и других природных явлений. С этой целью были проведены испытания такой модели дома на воздействие вынужденных колебаний, создаваемых виброплатформой.

Модель дома представляет собой железобетонный каркас, состоящий из колонн и сердечников по краям дверного и оконных проемов, по периметру стен из верхнего обвязочного пояса и заполнением стен из глиноматериалов (рисунок 1).

При возведении домов подобной конструкции в фундамент по углам вертикальных колонн закладываются четыре арматуры; в дверных и оконных проемах - две арматуры. Кроме того, железобетонные опоры в местах сопряжения стен протянуты до уровня ригеля (горизонтальные железобетонные элементы, несущие нагрузку от балок перекрытия и связывающие в горизонтальной плоскости вершины колонн). С шагом 60 см по высоте на месте соединения опор со стеной заложены две арматуры.

Рис. 1. Фрагмент модели дома с железобетонным каркасом и заполнением из глиномате-риалов.

Стены дома сооружаются с помощью опалубки высотой 60см поэтапно до уровня ригеля, которые заполняются глиноматериалом и связываются на каждом этапе выходящими из опор арматурами при помощи разных поперечных сетей. В качестве сейсмопояса служит железобетонный пояс, связывающий вкруговую верх железобетонных опор и несущих стен. Выступающие из фундамента по краям дверей и окон две арматурные конструкции заделываются в круговой пояс и с помощью опалубки также заливаются бетоном. Данный конструктивный элемент называется монолитным или железобетонным сердечником. Размер модели дома в плане по осям - 3750х2750 мм, высоте - 2600 мм, толщина стен - 250 мм, вес - около 15 тонн.

Для регистрации вынужденных колебаний модели дома была установлена цифровая измерительная аппаратура вшБЮ с акселерометром Оига1р СМО-5Т в двух точках [4]: на виброплатформе; уровне перекрытии (рисунок 2). Регистрация записи ускорений проводилась по трем составляющим: Ъ - вертикальная, горизонтальные: X - восток-запад и У - север-юг.

№2

модель дома

№1

виброплатформа

Рис.2. Схема расположения приборов на модели дома. №1-виброплатформа; №2-уровень покрытия [3].

На рисунках 3 и 4 приведена запись колебаний виброплатформы на исследуемой модели дома. Для построения амплитудного спектра выделены 3 участка записи: 1 участок - от

7900 до 9900 (рисунки 5,6), 2 участок - от 12900 до 14900 (рисунки 9,10), 3 участок - от 22200 до 24200 (рисунки 13,14), т.е. в интервале 10 секунд для каждого отрезка записи.

Амплитудно-частотные спектры колебаний модели дома на уровне виброплатформы в пределах трех выбранных участков приведены на рисунках 7,11,15. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,6 Гц; 15,3 Гц; 22,3 Гц; 30,0 Гц.

Амплитудно-частотные спектры колебаний модели дома на уровне покрытия в пределах трех выбранных участках приведены на рисунках 8,12,16. Преобладающие частоты по трем составляющим для 1 участка (2; В-З; С-Ю): 7,6 Гц; 15,3 Гц; 22,3 Гц; 30,0 Гц. Преобладающие частоты по трем составляющим 2 участка (2; В-З; С-Ю): 7,6 Гц; 15,0 Гц; 22,7 Гц. Преобладающие частоты по трем составляющим для 3 участка (2; В-З; С-Ю): 7,4 Гц; 14,9 Гц; 22,2 Гц; 29,8 Гц.

Рис.3. Запись колебаний на уровне виброплатформы модели дома. Участки записи: 1 - с 7900 до 9900, 2 - с 12900 до 14900, 3 - с 22200 до 24200, т.е. в интервале 10 секунд каждый участок записи.

Рис.4. Запись колебаний на уровне покрытия модели дома. Участки записи: 1 - с 7900 до 9900, 2 - с 12900 до 14900, 3 - с 22200 до 24200, т.е. в интервале 10 секунд каждый участок записи.

бНАЯЯ

Рис.5. Запись колебаний на уровне виброплатформы модели дома. Участок записи: 1 - с 7900 до 9900

Рис.6. Запись колебаний на уровне покрытия модели дома. Участок записи: 1 - с 7900 до 9900

Рис.7. Амплитудно-частотный спектр 1 участка. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,6Гц; 15,3Гц; 22,3Гц; 30,0Гц._

Рис.8. Амплитудно-частотный спектр 1 участка. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,6Гц; 15,3Гц; 22,3Гц; 30,0Гц.

Рис.9. Запись колебаний на уровне виброплатформы модели дома. Участок записи: 2- 12900-14900

Рис.10. Запись колебаний на уровне покрытия модели дома. Участок записи: 2- 12900-14900

■4'

Г

— -

1 Клг'ЦГ

I

Рис.11. Амплитудно-частотный спектр 2 участка. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,6Гц; 15,3Гц; 22,3Гц; 30,0Гц._

Рис.12. Амплитудно-частотный спектр 2 участка. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,6Гц; 15,0Гц; 22,7Гц.

Рис.13. Запись колебаний на уровне виброплатформы модели дома. Участок записи: 3- 22200-24200

ЯП

Рис.14. Запись колебаний на уровне покрытия модели дома. Участок записи: 3- 22200-24200

¡1 1

Рис.15. Амплитудно-частотный спектр 3 участка. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,4Гц; 14,9Гц; 22,2Гц; 30,0Гц.

Рис.16. Амплитудно-частотный спектр 3 участка. Преобладающие частоты по трем составляющим (2; В-З; С-Ю): 7,4Гц; 14,9Гц; 22,2Гц; 29,8Гц.

I,

I ¡1

Х-'— __ -----------х

-I \ ^^

. /

Рис.17. Максимальные значения интенсивности на уровне виброплатформы, выраженные в ускорениях.

Рис.18. Максимальные значения интенсивности на уровне покрытия, выраженные в ускорениях.

Максимальные значения амплитуд ускорения на уровне виброплатформы: В-З -1,755%, С-Ю - 1,391%, Ъ - 2,0%. Эти значения соответствуют 8-9 баллам по шкале сейсмической интенсивности МБК-64 [5], а по европейской шкале БМ8-92 [7] - 6-7 баллам (рисунок

17).

Максимальные значения амплитуд ускорения на уровне покрытия: В-З - 2%, С-Ю -1,347%, Ъ - 1,927%. Эти значения соответствуют 8 баллам по шкале сейсмической интенсивности МБК-64, европейской шкале ЕМБ-92 - 6-7 баллам (рисунок 18).

Следует заметить, что поскольку виброплатформа является искусственным источником вынужденных колебаний, то предполагает наличие определенных ограничений, т.е. ускорения колебаний виброплатформы находятся в обратной зависимости от массы испытываемой модели: чем меньше нагрузка на виброплатформу, тем больше создаваемые ею величины ускорений и смещений (рисунок 19).

Кроме того, колебания виброплатформы имеют строго горизонтальную направленность, тогда как реальные сейсмические колебания имеют разнонаправленный характер в среде.

/(Гц)

Рис.19. Зависимость частот и амплитуд колебаний виброплатформы от массы модели

Таким образом, по результатам проведенного эксперимента можно сделать следующий вывод. Испытание модели дома из железобетонного каркаса со стенами из глиномате-риалов показывает, что, так как масса модели дома составляет около 15 тонн, то колебания виброплатформы не могли достичь максимальных значений ускорений, соответствующих 9 баллам по шкале сейсмической интенсивности МБК-64. Поэтому в железобетонном каркасе никаких повреждений (трещин) не возникло. Видимые трещины появились только на стыках стен с колоннами.

Литература

1. Архипов И.И. Механизированное производство и применение самана в сельском строительстве. М.: Госиздат, по строительству, арх-ре и строймат, 1963. -134 с.

2. Камчыбеков М.П., Егембердиева К.А. Исследование взаимодействия колебаний грунта и трехэтажного дома, расположенного в зоне свыше 9 баллов. // Проблемы механики. Ташкент: ФАН АН Республики Узбекистан, 2004.- №4.- С.27-30.

3. Камчыбеков М.П., Егембердиева К.А. Определение собственных периодов колебаний существующих зданий и сооружений. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений - М.: ВНИИНТПИ, 2004.- №5.- С.55-57.

4. Маматов Ж.Ы., Камчыбеков М.П., Куликов В.И., Егембердиева К.А., Камчыбеков Ы.П., Шамшиев У., Андашев А.Ж., Сансызбаев С.М. Результаты экспериментального исследования на сейсмоплатформе моделей домов из кирпича сырца, «сынча» и «сокмо».// Вестник КГУСТА, Бишкек: 2012.- №3(37) .- С.57-66.

5. Медведев.С.В., Шпонхойер В., Карник В. Шкала сейсмической интенсивности MSK-64// В кн.Сейсмическое районирование СССР. Под.ред. С.В.Медведева. М.: Наука, 1968.- С.158-162.

6. Туполев М.С. Конструкции зданий из глиносырцового и саманного кирпича. М.: Изд. Академии архитектуры СССР, 1944. -64 с.

7. Grunthal, G. European Macroseismic Scale 1998. Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie 1998.- Vol.15.- P.1-99.

8. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения во-допоглощения, плотности и контроля морозостойкости. М.: Издательство стандартов, 1991.-10 с.

9. СНиП КР 20-02:2009. Сейсмостойкое строительство. Нормы проектирования. Бишкек, 2009.- 103 с.