CC BY
102. Клюева Н.В. Основы теории живучести железобетонных систем при внезапных запроектных воздействиях: Автореф. дис. д-ра техн. наук./ Н.В.Клюева. - ОГТУ. -Орел.. - 2009. - 33 с.
3.Назаров Ю.П. К проблеме обеспечения живучести строительных конструкций при аварийных воздействиях / Ю.П.Назаров, А.С.Городецкий, В.Н Симбиркин // Строительная механика и расчет сооружений. - 2009. - № 4. - С. 5 - 9.
4.Кудишин Ю.И., Дробот Д.Ю. К вопросу о живучести строительных конструкций // Строительная механика и расчет сооружений. - 2008. - № 2 (217). - С. 36 - 43.
5.Дьяков И.М. Виды и причины локального разрушения гравитационных подпорных стен в сложных инженерно-геологических условиях Крыма / И.М. Дьяков, Д. А.Мравец // Строительство и техногенная безопасность. Сб. науч. трудов. — Симферополь : НАПКС, 2011. -Вып. 37. - С. 80-88.
УДК 550.311:551.24
Ковалев А.А., аспирант
Национальная Академия природоохранного и курортного строительства.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗДАНИЯ СПОСОБОМ
ЕДИНИЧНОГО СКАЧКА
Экспериментальным путем определены динамические характеристики здания
способом единичного скачка
динамическая паспортизация, единичный скачек, спектр
Введение
По количеству жертв и пострадавших, вызванных природными катастрофами, лидирующие положение в этом «черном» списке принадлежит землетрясениям и вызванным ими последствиям. Человек не научился пока предотвращать или предсказывать землетрясения. Единственным средством защиты от них является обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений. В пределах Украины Крым является наиболее сейсмоуязвимым регионом, свидетельством чего служат каталоги сильных землетрясений прошлого и современные карты сейсмического районирований. Для обеспечения сейсмобезопастности объектов региона необходимо периодическое проведение "стресс-тестов", не допускающих остаточных деформаций. Особенно актуально это для объектов повышенной ответственности, но нужн о' также для существующих и строящихся гражданских и промышленных зданий. Динамическая паспортизация (ДП), включенная в строительные нормы (ДБН В.1.1-12:2006 - п. 1.3.3) [1], призвана быть эффективным средством контроля сейсмической и механической устойчивости зданий и сооружений.
Для разработки методики ДП и ее успешного применения необходимо решить ряд задач: выбор способа возбуждения сооружения, совмещение территориального зонирования с динамическими характеристиками конструкций, разработка рекомендаций по локальному усилению конструкций, обработка данных в единицах измерения, удобных для конструкторов и проектировщиков. Необходимо разносторонне проработать каждую из этих задач, решив ее экспериментальным и аналитическим путями. Требуется объединить полученные результаты в единый инструмент, который позволит надежно, быстро и точно определять (и прогнозировать) поведение конструкций сооружения в динамике, наблюдать динамику изменения однородности конструкции, выявлять напряженности в материале [2].
Цель и постановка задачи исследований
При выборе способа возбуждения конструкции необходимо учитывать его аналитическую обоснованность, экономичность, удобство использования. Опыт наших работ позволяет рекомендовать в данном случае "способ единичного скачка". С одной стороны, он может быть реализован для конкретного сооружения, с другой - имеет достаточно строгое теоретическое обоснование.
В предыдущих работах с применением калиброванной аппаратуры экспериментальным путем было показано, что отклик на единичный скачек приводит непосредственно к определению частотной характеристики [3].
г
Решение уравнения свертки |К(г- т )х(г')ёт = у(г) соответствующее возбуждению
0
, ч , ч Г0 при г < 0
х (г)° и (гН , (1)
[1 при г>0
называется откликом q(t) на единичный скачок, описывающим переход системы под влиянием скачкообразного воздействия из состояния покоя в состояние возбуждения. В соответствии с этим
г г
Ч(г) = |К (г-т)и(т)ёт =|К(т)ёт,
0 0
откуда следует простая связь между откликом на единичный скачок и импульсной переходной характеристикой:
К (г) = ^ч(г) (2)
В случае, когда отклик на единичный скачок известен аналитически, численно или экспериментально, можно определить отклик у^) на любое возбуждение x(t), что
непосредственно следует из формулы (1) после подстановки в нее значения определяемого формулой (2).[4]
Рассмотрим возможность получения частотной характеристики объекта с помощью единичного скачка на примере реального здания в северо-восточном районе г. Симферополя (рис. 1).
Рис.1.Объект исследования
Исследуемое здание является частным жилым домом для одной семьи. Характеристика объекта: двухэтажное здание с мансардой и подвальным этажом (высота этажа 3.000), размеры в плане 9х10 м, фундамент ленточный, заглубленный на 3,8 м,
конструктивная схема - каркасно-каменная, заполнитель - блоки из пиленого ракушника,
на полу залита цементно-песчаная стяжка ^ 5 0 м м и устроены «теплые полы».
."П1- '-i.il ПГ с>.ги 1.Ц..ШЦ.-' '.чи.и.' |_<.еп-иг<1.&
">"=т _п "птгипч" |>Г|"" п"' н-ш-.--Г
лпн - -|гл±а
1__к
Г -■■ ■: ■■ „ I <и им >41= '1 .0. III
,
I -.а чп 1 -+11J ? :м 1-. >1
+ ф + 4
111 н-1
' к-- -г .1
: ¡..т.- га:
Г- 1-.1 ^ .Г
: 1.1111: М
1 '• 1 5 1 1.1
* *
» к : - т
Чг
■1: 1 1+ 14.■ • ч Г Ч Л 1 г. ■ г с.м у У
II ч" к" I" к ш:.л
Рис. 2 Схемы расстановки сейсмоприемников
Методика исследований. результаты и их анализ
Для применения способа единичного скачка здание в уровне пола первого этажа обвязывалось стальным тросом 0=5 мм, на втором конце которого были последовательно закреплены металлическая вставка, динамометр и лебедка. Лебедка крепилась к бетонному блоку на расстоянии 30 м от здания. Посредством лебедки задавалось натяжение троса с заданным усилием 4 кН, затем перерезалась металлическая вставка, и происходил резкий сброс нагрузки. После этого вставка обновлялась и эксперимент повторялся. В результате такого скачкообразного воздействия здание переходило из состояния покоя в состояние возбуждения, что позволяло регистрировать его собственные затухающие колебания. Регистрация велась при помощи двух комплектов сейсмоприемников СМ3-КВ, которые устанавливались согласно нанесенной сетке (3х2,7 м) в 16 точках на первом и втором этажах и в 8 точках на мансардном этаже (рис.2). Пример записей, полученных одним комплектом, представлен на рис.3.
Ц^,,) 0
5000 п
Р
Рис. 3. Копия записи отклика здания на единичный скачек в точке 3.3 на мансардном этаже двумя параллельными индентифицированными
сейсмоприемниками.
В результате обработки этих записей были полученны спектры откликов здания (рис.4) на динамическую нагрузку. Приведены примеры спектров, полученных на разных этажах. Несмотря на наличие в доме теплых полов, которые могли бы играть роль
0
000
2000
3000
4000
6000
7000
8000
9000
1-10
механичской развязки между железобетонным перекрытием и поверхностью пола, полученные спектры являются весьма информативными. На них четко видны два максимума: первый на частоте 0,7 Гц, что соответствует собственной частоте маятника сейсмоприемника; второй на частоте 6 Гц, которая характеризует основную коллебательную систему - здание. Достоверность полученных результатов подтверждается высоким качеством настройки идентичности двух параллельных каналов, установленных в каждой точке наблюдений (см. рис.3 и 4).
|ш„|
1ип|
а)
б)
|&1п|
и
в)
Рис. 4. Спектры отклика здания в точках 4.2 на первом этаже - а; 2.2 на втором этаже - б; 3.3 (мансардный этаж) - в.
Выводы
Экспериментально с применением способа единичного скачка проведено обследование и получены с высокой степенью надежности динамические характеристики реального здания. Результаты справедливы для зданий малой этажности правильной формы, что является первым шагом к разработке методики ДП. Изучение зданий сложной конфигурации и большей этажности будет темой дальнейших исследований.
Список литературы
1. ДБН В.1.1-12: 2006. 84 с. «Строительство в сейсмических районах Украины». ГП «Укрархбудинформ».
2. Бугаевский Г.Н., Волосович О.В., Бугаевский А.Г. «Динамическая паспортизация зданий и сооружений - основа повышения качества строительства объектов». НАПКС сборник научных трудов выпуск №24-25. с. 10-13.
3. Разработка методики возбуждений колебаний зданий и сооружений для проведения динамической паспортизации./ Ковалев А.А., Агапов В.Н.//- Симферополь: НАПКС, 2011.- Вып. 35.- С. 157-166).
4. 4. Шулбаев А.Н. «Алгоритмы решения обратной задачи сейсмометрии». , Диссертация на соискание научной степени кандидата физ.-мат. наук. Киев, 1982 г., 105 с. Спецсовет Института геофизики АН УССР по защитам диссертаций; научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор Бугаевский Г.Н.
УДК 699.841:624.042.8 Литвинова Э.В. , Литвинов Б.А.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
ИННОВАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЕЙСМОЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ЗА РУБЕЖОМ
Приведены классификация и инновационные конструктивные решения систем сейсмозащиты зданий и сооружений. В настоящее время наиболее эффективным и экономически целесообразным инструментом в сейсмостойком строительстве является контроль сейсмической нагрузки и, в частности, сейсмическая изоляция, позволяющая возводить сравнительно легкие и недорогие постройки. сейсмозащита, сейсмоизоляция, сейсмостойкость, конструктивная сейсмобезопасность, пространственная фундаментная платформа (ПФП), стационарные и адаптивные системы
Введение
Задачу уменьшения материального и социального ущерба от сильных землетрясений решают двумя путями: развитием прогноза землетрясения и строительством сейсмостойких зданий и сооружений.
Методы обеспечения сейсмостойкости [4]:
1. организационные - защита от землетрясений;
2. инженерные - сочетание расчетов и эмпирических решений: особых конструктивных и объемно-планировочных схем;
3. экономические;
4. комбинированные.
Строительство в сейсмических районах требует строгого подхода и повышенного контроля к качеству работ, поэтому антисейсмические мероприятия необходимо строго выполнять в процессе возведения и в ходе эксплуатации объекта
