CC BY
182
USE OF COMPOSITE REINFORCEMENT IN MARINE FACILITIES
'Okolnikova G.E. 2Nurkhonov R. Kh, 3Kurbanmagomedov A. K., 4Pronin G.S., 5Novikov N.V.
1,2, 4, 5 Department of Construction, Peoples' Friendship University of Russia (PFUR), Moscow, Russia
'Mathematics Department, Moscow Polytechnic University, Moscow, Russia
Abstract:
In this article the prospects for the use of non-metallic reinforcement in hydraulic engineering construction were analyzed, the durability problems of reinforced concrete structures built and operated in aggressive environmental conditions were considered, as well as possible ways to solve them, composite reinforcement was defined and its varieties were discussed, the advantages and disadvantages of reinforcement of this type were given and also was considered the possibility of replacing steel reinforcement with the composite one.
Key words:
composite reinforcement, marine structures, hydraulic structures, concrete. Date of receipt in edition: 25.04.19 Date of acceptance for printing: 28.04.19
УДК 699.841
СИСТЕМА СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ И СЕЙСМИЧЕСКИЕ ДЕМПФЕРЫ
М. Алипур, Гусман Курай Ф.Р, М.И. Абу Махади
Российский университет дружбы народов, Инженерная академия,
Департамент архитектуры и строительства,
Аннотация
В данной стати рассматривается самые популярные варианты повышения сейсмостойкости строительного объекта (сооружения или здания). На основе этих методов мы обеспечиваем сейсмостойкости здания(сооружений). В статьи показаны разновидность демпферы и система сейсмической изоляции, их преимущества и недостатков.
Ключевые слова:
сейсмические нагрузки, демпферы, сейсмическая изоляция, сейсмостойкости, землетрясения, сооружения, повышение, динамическая энергия, колебания. История статьи:
Дата поступления в редакцию: 04.05.19 Дата принятия к печати: 08.05.19
Введение
Одним из главных вопросов в строительстве является вопрос о повышении устойчивости зданий и сооружений.
Инженеры и конструкторы нашли несколько методов погашения динамических нагрузок от сейсмических воздействий.
Под воздействием мощной динамической нагрузки в сооружении, которое имеет коэффициент демпфирования равным нулю, происходит критическое перемещение.
Самый лучший способ погашения колебательной энергии (от сейсмических воздействий) принимать инерционных демпферов.
Если посмотрим историю, то мы узнаем, что эти способы почти 100 лет назад исследовались, например Йенс Фрам[1] после долгих исследований о погашении динамические нагрузки в 1909. г свои результаты опубликовал и в след за него Ден-Хартог и Ормондройд в 1928 г.[2] и Фалькон в 1967 г.[3] и Рандал в 1981 г.[4] и в итоги после стольких попыток представлен был инерционный демпфер.
Сейсмическая изоляция
Одним из самых известных методов увлечения сейсмостойкости здания — система сейсмической изоляции.
Первые свидетельства применения сейсмической изоляции были найдены в Персии и относятся к VI веку до н.э. Это применялось для повышения устойчивости зданий во время землетрясения, а также для сохранения памятников.
Система сейсмической изоляции — это метод повышения сейсмостойкости зданий, с целью выдержать землетрясение без полного разрушения и минимальных человеческих потерь, с помощью применения специальных конструкций.
Виды изоляции:
1. Изоляция этажа
2. Изоляция фундамента
Изоляция этажа очень редко принимается из-за высокой стоимость возведения. Но с большой популярностью применяют изоляцию фундамента в сейсмических странах как в Японии, США, Турции, Иране и т.д.
Изолирующие устройства устанавливают между фундаментом и надземной частью здания. [5]
и г
ни
а
Технология сейсмической изоляции
На данный момент используется два вида систем: эластомерная и скользящая система. В состав эластомерной системы входит натуральный каучук, натуральный каучук со свинцовым сердечниками, а также высокодемпфирующая резина из смесей натуральных и синтетических соединений. Системы скольжения, включают в себя плоские слайдеры, которые применяют в сочетании с эластомер-ными подшипниками и маятниковыми опорами с узлом трения. [5]
Рис. 1а. Здание без изоляции фундамента б-С использовании изоляции фундамента
й- а
Я * X и
< Ф
> : ш и
С я " ф
2 и
а 5
е?
1 5 &;
* о I *
I
и 5
£ 2 I- и
, >5 С! ф > У С га
С Ф
2 и
Применяются эти две системы в современном строительстве по-разному. Эластомерная система лучше работает в больших зданиях, которые имеют высокие осевые нагрузки, а скользящая система более эффективно работает как при высоких, так и при низких осевых нагрузках во всех типах зданиях. [5]
Деформация и дефекты здания при мощной динамической нагрузке (землетрясение) невозможно предотвратить. Однако при применении изоляции фундамента все динамические нагрузки и деформации от воздействия землетрясения проходят через изоляции, что приведёт к тому, что ограничивается повреждение большой части здания. Как показано на рис.1.
Сейсмические демпферные системы Инерционный демпфер
Инерционный демпфер это демпфер также называется инерционный гаситель, который выполняет функцию контроля вибрации здания. Он обычно возводится из массивного блока, устанавливающегося на высотном здании или сооружении, совершает колебания с резонансной частотой данного сооружения с помощью специального пружиноподобного механизма под сейсмическими воздействиями. В качестве примера можно привести небоскрёб с названием Тайбэй 101 (рис.2 а) в китайской республике, который имеет высоту 509,2 м и 101 этаж. Здесь применен инерционный демпфер в виде стального шара-маятника (660 тонн) (рис.2 б), с диаметром 5,4 метра, который расположили между 87 и 91 этажами (рис.2 в).
Рис. 2.: а) общий вид здания; б) стальной шар-маятник; в) расположение шар-маятник
Гистерезисный демпфер
Можно сказать, что такой тип демпфера (гаситель) служит в сооружениях, чтобы стал лучше работать объект под серьезными сейсмическими нагрузками за счёт диссипации сейсмической энергии, которая проходит через здания или же сооружения. Имеется 4 группы у этого демпфера:
1. Жидкостный вязкоупругий демпфер.
2. Твёрдый вязкоупругий демпфер.
3. Металлический вязкотекучий демпфер.
4. Демпфер сухого трения.
Жидкостный вязкоупругий демпфер
Идея такого демпфера получена из тормозной системы автомобиля(рис.3). Конструкция включает в себя цилиндр, поршень и вязкую жидкость. Эта жидкость в цилиндре выжимается под давлением поршнем за счёт колебания здания и поглощает динамическую энергию.
В основном место расположения и установки такого демпфера это проем каркаса здания, как показано на (рис.4).
Преимущества жидкостного вязкоупругого демпфера:
1. удобство в монтаже;
2. устойчивость к перепадам температуры;
3. простота в обслуживании.
Единственным недостатком является относительно маленький срок службы и частое обслуживание.
(b) Working principle
Рис. 3. Составляющий конструкции
Рис.4. Расположение демпфера
Твёрдый вязкоупругий демпфер
Довольно интересный вид демпфера за счет вида конструкции. Пластик и эластомер — это материал, используемый для возведения.
Между 2 металлическими листами положен достаточно вязкоупругий материал (рис. 5). Применение такого вида демпфера дает возможность:
1. увеличить амортизационную энергию здания;
2. увеличить жёсткость здания.
и
Z ни
О
Рис. 5. Составляющий твердого вязкоупругого демпфера (материал) Демпфер сухого трения
Вид демпфера, поглощающий динамическую энергию вовремя появления серьезного землетрясения. по сравнению с другими методами повышения сейсмостойкости здания и сооружения экономичен и имеет простой принцип работы (рис.6).
й- и 3 s S * X и < ф
*5
>1 Z
Ш <J
С >s - ф
s и
a s
е?
1 s £ 5
£ 1
и S
h 2 L- и
ж , >S d ф > W С л S 2
Ч и
z <5
Рис. 6. Демпфер сухого трения
Многочастотный успокоитель колебаний
При проектировании высотного сооружения могут разрабатывать группу устройств, которая назначена для того, чтобы повысить сейсмостойкости здания как инерционный демпфер и работать как единая система.
Такая система называется многочастотным успокоителем колебаний. Она стоит из множества устройств, установленных на высотном здании и совершающих колебания с известными резонансными частотами по сейсмической нагрузке. В нее также входит ряд междуэтажных диафрагм, обрамленных набором выступающих консолей с различными периодами собственной колебаний. Самое интересное, что эти консоли кроме того, что выполняют очень важную функцию (повышение сейсмостойкости), еще придают зданию интересный архитектурный вид.
Приподнятое основание здания
При рассмотрении вариантов повышения сейсмостойкости здания и снижения процента разрушения после землетрясения, встречается такое понятие как приподнять основание здания (рис.7.). Этот метод относится к вибрационному контролю при сейсмическом строительстве. Принцип действия и работы этого метода заключается в том, что в результате многократных отражений, дифракций и диссипаций сейсмических волн внутри такого основания передать энергию в верхнюю часть здания оказывается ослабленной. Чтобы достигнуть такого эффекта нам необходимо выполнить специальный комплект расчетов по подбору материалов, конструктивных размеров и конфигурации приподнятого основания здания. Такой метод не так часто при-Рис 7 Приподнятое меняется, как например применение гистерезисный демпфер. основание здания
Свинцово-резиновая опора
Этот метод относится к сейсмической изоляции здания и сооружения. Весь смысл этого метода заключается в том, что резинометаллическая опора имеет упругие свойства резины, следовательно, обладает высокой прочностью при сжатии, растяжении и кручении. Поэтому такая опора может снизить сейсмическую энергию в 2-3 раза(рис.8).
Основной недостаток метода заключается в том, что у опоры жесткость в горизонтальном направлении в 10 раз меньше, чес в вертикальном направлении.
Пружинный демпфер
Известный метод и он тоже относится к сейсмоизолирующим устройствам (рис.9). Но метод не оправдал себя после землетрясения в Калифорнии в1994 году. Расчетная устойчивость пружинного гасителя оказалась гораздо меньше ожидаемой.
Рис. 8. Свинцово-резиновая опора
и
Z м
О
-I
м
D CD
Рис. 9. Вид конструкции пружинного демпфера
Выводы
При строительстве в сейсмическом районе необходимо проводить сейсмические анализы, чтобы выбрать подходящий и одновременно экономичный вариант повышения сейсмостойкости строительного объекта.
Как ранее сказано, что при появление серьезное землетрясения невозможно полностью обезопасить сооружения и деформация неизбежна. Если объект спроектирован правильно и сейсмостойкость повышена надлежавшим способом, то довольно большой процент человеческих жизней можно сохранить.
Но на сегодняшний день не все методы усовершенствованы.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Frahm, H., (1909)"Device for damping vibrations of bodies", US patent #989958, Oct. 30.
2. Ormondroyd, J. and Den Hartog, J. P., (1928)"The theory of dynamic vibration absorber", Trans. ASME,
3. Falcon, K. C., Stone, B. J., Simcock, W. D. and Andrew, C., (1967)" Optimization of vibration absorbers: a
4. Randall, S. E., Halsted, D. M. and Taylor, D. L., (1981) "Optimum vibration absorbers for linear damped
5. https://dmstr.ru/articles/10-samykh-bolshikh-po-ploshchadi-zdaniy-v-mire-s-izolirovannymi-oporami/
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Алипур М., Гусман Курай Ф.Р, Абу Махади М.И. Система сейсмической изоляции и сейсмические демпферы — Системные технологии. — 2019. — № 31. — С. 58—63
Л- и 5 s
< ¡е X и
< (U
М * 2
Ш и С >s
^ s
z *
, s
CL S
а. * w к
1 5
I «
* о i *
I?
и S L- U
d <U
> О
с to
s z
5<u
13
s: 5
SEISMIC ISOLATION SYSTEM AND SEISMIC DAMPERS
Alipour M, Guzman Curay F.R, Abu Mahadi M.I.
Peoples Friendship University of Russia, Department of Architecture and Construction
Abstract:
This article discusses the most popular options for improving the seismic stability of a building object (structure or building). Based on these methods, we ensure the seismic resistance of the building (s). The article shows a variety of seismic dampers and seismic isolation system, their advantages and disadvantages.
Key words:
seismic load, dampers, seismic isolation, seismic resistance, earthquake, construction, increase, dynamic energy, fluctuations. Date of receipt in edition: 04.05.19 Date of acceptance for printing: 08.05.19
УДК 624.012
АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МОНОЛИТНЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ НА СКАЛЬНОМ И ДИСПЕРСНОМ ОСНОВАНИИ С УЧЕТОМ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Д.В. Морозова, Ю.С. Литвиченко
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Аннотация
Приведены результаты и анализ напряженно-деформированного состояния несущих конструкций многоэтажного жилого здания на скальном основании и на дисперсных грунтах с учётом сейсмических воздействий. Представлены результаты расчетов, выполненных на конечно-элементных моделях здания, разработанных в программном комплексе ЛИРА САПР, в виде изополей изгибающих моментов, эпюр продольных усилий и в табличном виде.
Ключевые слова:
напряжённо-деформированное состояние, монолитные железобетонные несущие конструкции, конечно-элементные модели, скальное основание, дисперсные грунты, сейсмические воздействия, изо-поля усилий, армирование. История статьи:
Дата поступления в редакцию 11.04.19 Дата принятия к печати 15.04.19
Задача обеспечения надежной несущей способности и устойчивости зданий и сооружений при сейсмических воздействиях остаётся нерешённой по настоящее время [1.. .8]. Поэтому для каждого конкретного сооружения, возводимого в сейсмическом районе, требуются исследования напряжённо-деформированного состояния несущих конструкций.
