автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследование сейсмостойкости силосных сооружений с различными конструктивными решениями подсилосных этажей

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЗБЕКСКОЙ ССР

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ТАШКЕНТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

На правах рукописи УДК 699.841:624.954

АСАНБЕКОВ АБУТАЛИП ХАМЗАЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СИЛОСНЫХ СООРУЖЕНИЙ С РАЗЛИЧНЫМИ КОНСТРУКТИВНЫМИ РЕШЕНИЯМИ ПОДСИЛОСН11 ЭТАЖЕЙ

Специальность 05.23.01 - строиуельныо конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЧЯикёнт - 1991

Л >

Работа выполнена в проектном и научно-исследовательском ;

институте "Госниис^едазпромзернопроект"

Научный руководитель: кандидат технических наук

М.У.АЮМБАЕВ

Официальные оппоненты: действительный член Инженерной Акаде-

мии Наук СССР, доктор технических наук, профессор Т.Е.ЖУНУСОВ

. кандидат технических наук, доцент Л.Г.ЕШЯУБАЕВ

Ведущая организация: Институт механики и сейсмоотойностя

соорукекий имени М. Т.УразбаеВа Академии Наук Узбекской ССР

Защита состоится " /Т " ^¿¿^Л 1991 г» в У* часов на заседании специализированного Совета К 067.03.II по защитам диссертаций на соискание ученой степени .кандидата технических наук при ордена Дружбы Народов Ташкентском политехническом институте смени Абу рнйхана Беруни по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания я сооружения» по адресу: г.Т&щкент, ул.Якуба йоласа, 16» ауД.49

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЯашПИ им.А. Р. Беруни по адресу: г.Ташкент, ул.А.Навоя, 13

Просим Вас принять участие в защите я направить Вал отвыв по• адресу: 700095, г.Ташкент, ВУЗгородок, ул.йпоакина, 2, Главный учебный корпус ЦашПИ им.А.Р.Беруни

Автореферат разослан " " 1991 г>

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат

А

РНИК0В

АННОТАЦИЯ Диссертационная работа посвякена исследованию сейсмостойкости силосных сооружений с различивши вариантами подсилосных этажей. С целью снижения материальных я трудлзых затрат при строительстве типовых силосных сооружений с обеспечением мХ сейсмостойкости предложено рациональное конструктивное решение попсилссного этажа сооружения о применением рамно-ссяэевых - онструкций,

С помощью вибрационных испытаний силосного корпуса исследована его работа при динамическом воздействии. Опытным путем получены оо-новныв динамические характеристики натурных силосных сооружений с различными конструктивными решениями подсилосной части. Экспериментально получены диаграммы деформирования для рвмно-связевых конструкций подс«хлосных этажей о дальнейшим использованием их в расчетах по разработанной методике нелинейного расчета силосных сооружений на реальные сейсмические воздействия»

у

Предложена уточненная динамическая расчетная модель силосного сооружения и разработаны рекомендации по ее расчету на сейсмические нагрузки в упругой постановке. Дана численная оценка эффективности применения рамно-связевых конструкций для районов с высокой сейсмичностью.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

- результаты расчетно-экспериментальных исследований эффективности применения рамно-свяэовых конструкций в подсилосных этажах силоо-иык корпусов элеваторов для сейсмических районов}

- предложение по рациональному и эффективному применению рамно-свяэевнх решений в силосных Соор} .ениях;

- рекомендации по уточнению расчетной динамической модели силосных сооружений;

- методику расчета силосных корпусов на сейсмические воздействия

о учетом неупругоЕ работы подсилосных конструкций, ошя харангешсшка РАБОТЫ Актуальность. Значительный фонд существующих и огноящихся предприяий по хранению и переработке сельскохозяйственной продукции приходится на сейсмоактивные районы нашей страны» Это района Средней Азия, Юго-Воеточного Казахстана, Вакавкавья, Молдавии и др. В связи с этим, проблема обеспечения сейомосюйкооги сооружений силосного типа, в следовательно сохранности,зерна является, актуальной.

Силосные корщза элеваторов и комбикормовых заводов предста»-ляюг сойой сложные инженерные сооружения, состоящие из комплексных конструкций. Оценка их сейсмостойкости расчетным путем не в полной мере является достоверной, что Требует проведения специальных экспериментальных исследований. Степень сейсмостойкости подобных сооружений во многом определяется,конструктивным решением подсилосной -част,

Опыт сильных землетрясений последних лет в ряде случаев выявил недостаточную эффективность применения традиционных решений подсилосных этажей, В практике типового проектирования, сейсмостойких с/лосных сооружений принят в основном упрощенный и не . совсем рациональный подход в конструктивном исполнении нижнего атака - простое увелячекие сечения подсилосных колонн (для каркасной схемы) до размеров, необходимых для восприятия усилий от сейсмических и вертикальных статических нагрузок. Такой Подход преимущественно обоснован требованиями технологичности, взрыво-и покаробе?опаснсстй, но является экономически неоправданным, особенно для районов с высокой сейсмичностью, поскольку приводит к существенным материальным и трудоинм затратам на антисейсмические ''восприятия при возведении подсилосных этажей сооружений. Поэ". "у такое конструктивное решение с существенным недо-

использованием прочностных резервов несуших конструкций в перлод эксплуатации сооружения в делом но решает проблемы его сейсмостойкости. К тому же такой подход ставит невозможным использование индустриальных методов возведения подсилосных этажей, что в коночном счете отражается на сроках и трудоемкости строительства всего сооружения.

В связи с этим лримененпе при строительстве силосных сооружений рациональны* конструктивных ьлиений подсилосных этзкей, позволяющих с наибольшей эффективностью обеспечить статическую и динамическую работу сооружения без снижения его сейсмостойкости и с минимальным объемом материальных затрат, также является актуальной проблемой.

Существующие метода расчета силосных сооружений на сейсмические воздействия нуаапются в дальнейшей их соверяенсгвовании, особенно в связи с изменением конструктивных схем сооружений, что также представляет собой актуальность задач исследования.

Выбор темы диссертации был определен в соответствии с планом нвучно-исслсдовательсяих работ института Тосниисредвзпрсмзе^нопро-ект.

Цель работы. Целью настоящей работы являются разработка рекомендаций по повышению сейсмостойкости типовых силосных сооружений с предложением по сгэериенствоьанию конструктивных решений подси-лосной части, а также разработка рекомендаций по рвочету сооружений сллосного типа на сейсмические воздействия с учетом их действительной работы.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые, опытным путем полученк собственные динамические характеристики силосных сооружений}

- экспериментально получены диаграммы деформирования рамно-сичзе-

вых. конструкций я дана оценка эффективнее!« применения монолитных и сборно-монолитных соединений конструкций между собой для районов с высокой сейсмичностью;

- предлсена расчетная динамическая модель, учитывающая действительный характер работы соорунения при сейсмическом воздействия!

- предложена методика расчета ымосных сооружений на реальные сейсмические воздействия с учетом неупругого деформирования подсялос-ных конструкций.

Практическое значение работы состоит в вовможности еффектив-ного применения ра'шо-связевых конструкций в подсилосных атаках, позволяющей снизить материальные затраты и при втом обеспечить сейсмостойкость всего сооружения;

- в использовании уточненной расчетной модели силосного сооружений: при расчетах ее на сейсмические воздействия о учетом действительной динамической работы сооружения. ' •■

Внедрение результатов работа. По .результатам исследований было предложено рациональное решение псдсилосных этажей (о рамно-связевыма конструкциями)* которое использова.чо при проектировании двух сллосных корпусов типа СКМ-6-36 элеватора на сГ.'Вольку-бас Чшлсеьгской области, Подсил.осяне этажи этих сооружений возведены из сборных колонн типовой серии и монолитных железобетонных диафрагм кесгкости,

Предлокенксе конструктивное решение было также использовано при усилении псдсилосных конструкций здания Кайраккумского комбикормового завода, пострадавшего посла глйлетрясения 1985 г.

Апробация работы к публикации. Результаты исследований докладывались на научных семинарах (г.Алка-Ата) й Всесоюзном Сова- . ианик "Расчэ. башенных сооружений и врос транс твеннкх конструкций с учетом -чхнелогш! их возведения" (сг.Б^усин Донецкой области).

По р тльтатом ясслэдованйй защищено 3 изобретет. >1 в данной

области, подтвержденные авторскими свидетельствами; опубликовано 4 научныо статьи по гаме диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х гдав» основных выводов я рекомендаций, списка использованной литературы (12? наименований) и приложений (автоматизированию: программ для расчетов, экономической части я справки о внедрении). Объем диссертации составляет 183 страницы машинописного текста (без приложений) и включает 66 рисунков я 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранного направления работы.

Первая .гла^а посвяхаена краткому обзору современного состояния проектирования силосных сооружений для сейсмических районов и исследований сейсмостойкости каркасных, рашо-связевых конструкций #я др., выполненных как в нааей стране, так и за рубежом; анализу существуют* методов расчета на сейсмические воздействия зданий с первым гибким этаком и в частности - силосных сооружений, которые мсжно отнести к подобным конструктивным системам; анализу динамического поведения силосных сооружений при землетрясениях высокой интенсивности; поставлены -задачи исс/здовапиЯ в этой области.

Автором, в составе специальной группы исследователей били проведены детальные обследования повреждаемости силосных сооружений в результате воздействий двух сильных (Кайраккумского, 1985 г. и Карпатского, 1986 г.) и едкого разрушительного (Спитакского, IS88 г*) землетрясений, произошедшие на территории стрьла.' Установлено в частности, что характерный повреждения и разрушения п конструкциях салосннх сооружений концентрируются в основном в под-силосной к особенно падсшгосной частях - в виде повреждений колонн каркаса.

При Спитакском землетрясении 1988 г., повлекшим катастроф-

чесхие последствия, из всех адвний и сооружений комбината хлебопродуктов выстояло несколько зданий, в - три сялосных корпуса ' (типа СКМ-&-24) элеватора, выполненного в монолитном жалевоб&-тоне, тогда как остальные сооружения влеяаторов были полностью или частично обрушены, Ввиду полного обрущанля некоторых зданий и сооружений комбината (например - оборных корпусов СК.0-3-96 элеватора) был затруднен анализ причин разрушения отдельных конструкций. Анализ поврвЕдаиыооти в частности выявил недостатки типовых решений сопряжения конструкций сборных оялосов Мввду собой, ,

Большинство силоаных сооружений комбинате были запроектированы в виде зданий с гибким (каркасном) кишим втаиом, Подсялосныэ втежи выстоявших трех силосных корпусов монолитного элеватора возведены в железобетонном каркас о в сочетании со стеноЕдои конотрув-, цияма, сыгравшими ври вг'лэтрясвшш роль связевнх элементов - диафрагм жесткости. За исключение« -ввначитвльных трещин в стенах, которые выполнила свою антисейсмическую функцию, существенных повреждений в подсялооных атаках не наблодалосъ.

Между тем, существеннее увеличение несткости подоилосного этажа в Горизонтальном направлении вызвало повреждения конструкций силоссв в уровне юс примыкания к. подсилооной части - в виде сквозных трещин и щалай в стенах сялосов, а такке привело к разрушению стального каркаса надсилосной галереи вследствие его захлестывания. Тем не менее элеватор выстоял и был пригоден к дальнейшей эксплуатации после незначительных затрат на восстановительные мероприятия.

Сшт этмлетрясений, произошедших в нашей стране и за рубэжом, укатывает на недостаточную степень сейсмостойкости силосных сооружений, як.звдих довольно гибкий подсилосный этаж, Особенно это характерно наиболее высоких силосных сооружений, возводимых в

районах о потаенной сейсмичностью,

В главе также дан обзорный анализ проведенных исследований, посвященных вопросим сейсмостойкости зданий и сооружений с нижними гибкими этажами, вопросам разработки принципов национального проектирования конструкций с обеспечением достаточной степени их прочности и жесткости и снижением экономически необоснованных материальных затрат яря строительстве. Анализ этих вопросов в частности указывает па то, что данная область исследований еще недостаточно изучена. Имеются отдельные публикации, посвященные изучению динамической работы типовых1 силосных корпусов элеваторов, которые проводились рядом исследователей и изложены в работах М.У.Ашпгааева, Е.В.Дуксва, М.М.Кукебаева,'М.Е.Латкаева, А.Й.Мартемьянова и других*

Имеется ряд исследований каркасных зданий с рнмно-связевкми конструкциями высотных сооружений. Сщнако результаты этих исследований применительно к элеваторном сооружениям» имеющих как правило "нерегулярную структуру и неравномерность распределения жесткостных

у

характеристик по высоте, огромные массы, сосредоточенные на знгга-тельной высоте от основания недостаточно приемлемы. Тем не менее, выводы и рекомендация по данным работам были использованы в изучении всего комплекса поставленных задач, Подобные рекомендации отражены в работах К.С.Абдурашидова, Я.М.Айзенберга,Е.И.Бакрадзе, А.А.Болтухова, Т.Ж. Дуну сова, К.С.Завриевэ, В.Я.Кабулова, Л.И.Калим-ника, И.Л.Корчинского, С,В. Полякова» З.Т.Всскаьовского, Т.Р.Вэши-дова, В.А.Невского, М.Т.Т^рсумуратсва, М.Т.Уразбаова| Э.ЙЛачяянв, О.Г.Цицилзявиля, А.ВЛеркашйна И других. Много исследований по этим вопросам уделяется и за рубежом.

Анализ методов расчета силосных кррпусов на сейсмически? воздействия показывает, что достоверности результатов во многом определяется от правильного назначения динамической модели соеруяе-

ния, наиболее бмвко характеризующей его действительную работу. Существующие методы расчета силосных сооружений в основном базируются на представлении упрощенных моделей, учитывающих исключительно изгиб-ный характер деформации вертикальных несущих конструкций подсклосно-гс этаиа. В некоторых исследованиях рассматриваются изгибно-сдвиговы^ деформации подсилосных конструкций, Имеется ряд опубликованных работу авторы которых рекомендуют учитывать податливость основания. Однако все эти исследования не учитывали динамическую работу надсилосногс этажа й изгибно-сдвитсвой характер деформирования конструкций сило-сов. Не учитывалась такке возможность перекоса коробки силосов от продольных осевых деформаций подсилосных колонн. Имеется ряд публикаций, в ксгорцх приведены результаты расчетов с учетом проявления неупругих деформаций в элементах каркаса, что характерно для поведения зданий в условиях сальных землетрясений. Учет этого фактора может дать существенную экономию затрат при проектировании сооружений.

С учетом всего изложенного били поставлены следующие задачи исследований:

1. Опытным путем дать оценку динамических характеристик натурных силосных сооружений. ■

2. Экспери. витально оценить прочностные и деформативные свойства рамно-связевых конструкций подсаясзных этажей силосных сооружений; получить опытные диаграмма деформирования конструкций с дальнейшим использованием их в расчетах,-

3. На основании анализа опытных данных обосновать уточненную динамическую модель силосных корпусов, учитывавшую действительный характер работы сооружений.

4. Взяработать рекомендации по расчету силосных сооружений па ocíío-мяческяе воздействия яо уточненной модели с использованием супестгу-таях >?ор>\ а топке методику расчета оосрукикий о учв.см неул~

ругого деформирования подсилосных конструкций, б. Провести анализ результатов численного расчета испытанных конструкций я сооружений по разработанной нелинейной методике для оценка сейсмостойкости силосных сооружений и эффективности применения различных конструктивных решений подсилосных этажей.

Во второй глава приводится анализ результатов вибрационных испытаний силосного корпуса типа СКМФ-э-35, проведенных в институте Госниисредаипромзернопроекг в нач-эле 80-х годов под руководством М.У.Ашимбаева. Испытания проводились в двух направлениях объекта (поперечном и продольном) с помощью' вибромашины В-Э, включающей 4 вибратора и двигатель. Динамическая нагрузка создавалась в уровне надсилосного перекрытия при загруженных (на 30$) и пустых емкостях сооружения. Испытания проводились в несколько этапов. На одном из последних этапов наибольшая интенсивность воздействия достигала ,0,13 д при 1-м резонансном состоянии и О» 18 при 2-м резонансном состоянии в уровне покрытия.

Испытания показали упругий характер работы сооружения на всех этапах» о чем свидетельствовало отсутствие видимых повреидг -ий в конструкциях, а наибольшие напряжения в вертикальных конструкциях подсилосного этажа достигала 80 Шш. Экспериментально установлены две собственные частоты колебания силосного сооружения, соответствующие двум резонансным состояниям, полученнг при испытаниях. Периоды колебаний по основному тону практически не изменялись, в ходе испытаний, установлена повышенная дефориативность основания. При колебании, соответствуйте 2-Му резонансному состоянию имел место ибгибне-сдвиговой характер деформирования конструкций силосов, а одна точка "перелома" кривой формы кс'лебаяия находилась примерно в уровне средины высоты силосов. Установлено наличие крутйльнкх колебаний сооружения в плане при загруженных и пустых емкостях.

В главе тагок,- приведены полученные динамические характеристики силосных корпусов зерновых элеваторов при свободных колебаниях. Всего было ис-ытано свышэ 20 объектов. Были определены основные начальны», динамические характеристики сооружений - периоды поступательных и крутильных колебаний по основному тону и декременты колебаний, Исследованные силосные, сооружения представлены как в сборном так и в монолитном исполнения, и с раэл: чными конструктивными решениями подсилосных этажей - в основном каркасным, рам-но-связевым вариантами и с стеновыми конструкциями. Большинство объектов возведены з сейсмических районах. Сооружения имели различную степень заполнения сялосов в момент их испытания.

Испытания проводились методом оттяжки исследуемых объектов троссом о последующим сбросом статически приложенной нагрузки. Нагрузка прикладывалась в уровне надсилосного перекрытия, что достаточно для возбуждения колебания всего сооружения, Направление от-' тяжки подбиралось так, чтобы зафиксировать регистрацию на приборах поступательно-крутильных колебаний, Регистрация колебаний произво- -дилась в продольном и поперечном направлениях объекта.

Результаты испытгняй показали пространственный характер работы силосных сооружений с проявлением ■ "биения" вследствие наложения поступательных и крутильных колебаний* Установлен симметричный и несимметричг гй характер "биения1'. По методике анализа записей колебания зданий и сооружений были отдельно определены параметры поступательных и крутильных колебаний.

Установлено» что периоды крутильных колебаний составляли порядка 0,75-0,85 от периодов поступательных колебаний, Для сборных силосных: корпусов периоды поступательных колебаний составляли в среднем 0,40-о<55 с,, а для монолитных - 0,30-0,40 с. Декрбксгтн колебаний для сборных сооружений составляли порядоса 0,03-0,1"?, а для монолитных ~ 0,10-0,19. Таким образом, для мшолягню: сояруигп-

ний характерен быстрый процесс затухания, чем для сборных.

По каждому виду колебания, раздельно получены декременты ко-леб '"ий. Для поступательных они составили в пределах 0,11-0,14, и для крутильных - 0,10-0,18. Установлено также, что ппи увеличении емкостей на 30$ периоды поступательных колебаний увеличиваются примерно на 15/».

Проведенные экспериментальные исследования силосных сооружен ний на свободные колебания позволили сделать'следующие выводы:

- при расчетах необходимо учитывать крученяе силосных корпусов в плане, что особенно характерно при неравномерности загружения емкостей -сыпучей массой;

- полученные опытные значения периодов поступательных колебаний вполне согласуются с расчетными данными.

В третьей главе приведена методика и результаты исследования несущей способности я жесткости рамно-связевгас и рамных констругс-ций при горизонтальных знакопеременных и односторонних нагрузках и постоянном уровне вертикального пригруза.

Экспериментальна исследования проводились гга моделях в 1/6 от натуральной величины. Модель представляла собой железобетонную конструкцию каркаса, состоящей из двух колонн, ригеля и опорной балки защемления, роль связей в рамйо-связевих конструкциях выполняли железобетонные диафрагмы жесткости, заделанные в контур рамп.

Рассматривались монолитные й сборные варианты каркаса. Сопряжение рам с диафрагмами осуществлялось по трем основным конструк--. тивным вариантам - сборным» сборно-монолитным и монолитным.

Опытные конструкции напитывались на статические односторонние и знакопеременные горизонтальные нагрузки, прилсненные в уровне продольной оси ригеля. Постоянная вертикальная нагрузка прикладывалась по продольным осям колонн. Всего быо исследовано 1Т образ-

цов, в т.ч. один образец диафрагмы (без рамы) - на горизонтальную нагрузку,

По результатам проведенных исследований установлено, что несущая способность и деформативность рамно-связевых конструкций зависит в большей мере от степени совместной работы диафрагмы и каркаса, на которую большое влияние оказывает способ стыковых соединений конструкций. мезду собой. Высокая степень совместности работы обеспечивает наибольшее прочностные и жесткостныз характеристики конструкций. На несущую способность и жесткость конструкций влияет способ заделки колонн в фундаменты, У монолитных конструкций они значительно выше, чем у сборных.

В начальной стадии нагруженкя максимальные усилия для рамно-связевых конструкций возникнет в периферийной зоне - зоне соединения диафрагмы с каркасам, а в предельном состоянии происходит юс перераспределение на каркас, В предельной стадии работы пригруз оказывает отрицательное влияние на напряженно-дефоршровенное состояние каркаса.

, Полному разрушении конструкций в ряде случаев предшевствует образование пластических шарниров в узловых сечениях колонн - односторонних или двухсторонних, в зависимости от характера приложения нагрузок. Характер разрушений колонн в целом соответствует повреждаемости конструкций ..атурного подсилосного каркаса после землетрясений.

Суммарная несущая способность отдельной рамы и отдельной диафрагмы - существенно меньше, чем при совместной их работе. По результатам экспериментальных исследований.рамно-связевых конструкций следует, что диафрагмой воспринимается около 60-85$ горизонтальной нагрузки в зависимости от способа соединения диафрагм с каркасом. Напряжения в растянутой арматуре в предельной стадии не достигают предела текучести, а величина относительной висогы сжатой зоны сечения

^ • больше граничного , равного порядка 0,5.

Расчет прочности сечений колонн в узловых зонах при одновременном действии вертикальной и горизонтальной нагрузок можно еыполнять по методу СНиП 2.03.01.84 "Бетонные и яелеэосЗетонные конструкции", как для изгибаемого элемента, принимая ^ = <*R , что вполне удовлетворяет опытным данным.

Четвертая глава пойзящена разработке уточненной динамической модели силосного корпуса на основании сгонных данных по вибрационным испытаниям сооружения, разработка рекомендаций по расчету силосных сооружений на сейсмические воздействия в упругой и неупругой постановке, а также исследовании влияния изменения конструктивней схемы сооружения на его динамические характеристики.

В качестве объекта для исследования бил принят типовой силосный корпус СКМ-6-36 с каркасной схемой подсилосного эта,«а. Рассматривались различные динамические модели, в т.ч. предложенная 4~х массовая модель силосного сооружения с расположением дискретных масс Шн ггц> ttj я т., (или весов Q, , Qt , Ць и Q^ ) соответственно в уровнях: подсилосного перекрытия, середины высоты силосов, надеялосного перекрытия я покрытия. Численный" анализ результатов проводился; на основании сравнения частот колебаний модели по воем формам, йгэультаты свидетельствует о необходимости учета массы покрытия при расчетах внезих форм колебаний. Поэтому, в этом случай нз следует пренебрегать влиянием надсалосного этажа на работу сооружения при более высоких формах колебаний.

При высокочастотных колебаниях сооружения в условиях больной интенсивности сейсмического воздействия возможно появление 3~Я я 4-й форм колебаний с существоинш! деформациями силосов по BîToîa, которые енш ^¿Фиксированы яри г>чбрашгсктк' ^г-гш.-ияях склссного копира, В СЯЯ'Н; С ЧС: 5 Sfitmof: РфПЯЬ ГИДССНС-

го корпуса, отвечающая действительной его работе*

Б методике расчета по упругой схеме учитываются следующие виды деформаций: ог когяба и сдвига вертикальных конструкций всех частей сооружения - поцсилооной, силосной и надсялосной, ог вертикальных деформаций основания и от продольно-осевых деформаций сжатия (рао-тязения) подсялосннх несущих конструкций.

Собственные числа характеристической матрицы 4-го порядка определяются по методу вращения (метод Якоби). По данной методике расчета была разработана программа под названием "СИЛОС" на языке Бейсик для ПЭВМ, где определяются собственные числа матрицы, частоты и формы колебания силосных сооружений»

При расчетах сооружений с частичным заполнением емкостей сыпучим материалом, предложенную 4-х массовую модель необходимо уточнять в зависимости от степени загрукения силоссв. В этом случае, центр тяжести п центр жесткости силосных банок по высоте могут не совпасть,-а расчетная схема несколько изменяется. Предложена следующая формула для определения положения смещенного вниз от уровня середины высоты силосов приведенного центра тяжести 2-й массы:

у аЛ'АгГО, ,т)

где кч~ расстояние от подсялосного перекрытия до центра массы (пг ♦ кс - общая высота силосов; - вес конструкций силосов в уровне массы т^ ; Ц - весовая емкость сооружения; К - степень загрузки силосов зерновой Массой. Следует отметить, что такой подход вполне оправдывает себя при расчетах более высиих форм колебаний.

Расчеты сооружения по программе "СИЛОС" с варьированием жест-костных характеристик Гибких этажей показывают, что можно добить-

од. г чдраопределеияя сейсмических нагрузок на жесткую силосную часть с гибких,путем оптимального соотношения их жэсткостей. При этом, форме оо'ровного тона колебания приобретает прямолинейную форму. Максимальное увеличение яеоткостей приводит к чрезмерному захлестыванию надсялооного этажа* а также увеличивает концентрацию усилий.

• В методике нелинейного расчета сооружений на сейсмические воз-! действия, заданные в виде реальных акселерограмм землетрясений при-, нимаяааь одномаосовая модель сооружения и использовались функциональные вавиоимооти восстанавливающей силы от перемещений в вида

двух квадратных парабол, ооответсгвупди» двум участкам загрукэкия -

■о

о» состояния равновесия сил до предельной величины реакции гч (вооходктцая ветвь) л от К * до ее падения до нуля, (нисходящая ветвь ) для 1-го участкаI

КЫ-в1дп(с»-|!/|-(1->-1аО] (2)

■ для 2-го участка«

где С0 - начальная жесткость, ц - коэффициент снижения жесткости, В выраяениях (2) и (3) принята обозначения»

На участках разгрузки реакция (у) принимается линейной с углом

наклона, равным начальному углу наклона на кривой загруневия, Для.

описания нелинейной функции И(у) необходимо подобрать тра пара-«пред.

метра: С0, К л п . С егой целью била разработана соответствующая программа под названием "РАКСМ" на языке Бейсик для ПЭВМ.

Опнтнке результаты, получекякз во а-? я 3-й главах бага ясполь-зовзка в нолмпейних расчетах салосякс соо/'у?-:<кЗ с ¡.адля-чпнчи кон-

струкзтвнцш решениям подсилосных этажей. Для описания нелинейной

зависимости "реакция-перемещение" всего сооружения по формулам (2)

и (3) достаточно выполнить подбор исходных параметров а , С и ^ пред.

Расчеты выполнялись на воздействие сильных землетрясений -Эль-Центро, 1940 г., Эйпика, 3954 г. и Калифорния, 1952 г. Расчеты проводились на 200 и 800 точек спектр ускорений. Интенсивность воздействия приводилась к вмшштуднш значениям ускорений* принятых в СНи1НМ-81: 0,1д , 0,2 tj и 0,4cj , т.е. к 7, В я 9 баллам без изменения частотного состава акселерограммы.

Оценка сейсмостойкости сооружений выполнялась на основании

сравнения максимальной инерционной силы действующей на основ-

■о

ную масс" с предельной величиной реакции г- , или фактически -несущей способности вертикальных подсилосных конструкций:

-J1?1*"

3 < К- (6)

■1 резерв несущей способности конструкций сооружения оценивался в

„пред.

процентном соотношении из сравниваемых величин J и 1\. , если соблюдено условна (6).

Расчеты показали большие резервы несущей способности рамно-свяэевых систем по сравнению о каркасными. Сооружения с рамно-связе-еыми конструкциями воспринимают свйсмические силы, соответствующие 9-балльному воздействию, тогда как сооружения с каркасными решени-ми подсилосных этажей - только 7-8 балльному.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ Проведенные исследования динамических характеристик силосных сооружений и статической работы рамно-связевых конструкций, расчетно-теоретическяв проработки с учетом данных инженерного анализа повреждаемости конструкций сооружений при землетрясениях позволили сделать

следующие выводы и рекомендации:

1. При землетрясениях высокой интенсивности типовые силосные сооружения с каркасной схемой подсилосних этажей ведут себя как здания с гибким нижним этажом и получают различную'степень повреждаемости- конструкций, вплоть до их полного обрушения. Традиционное в практика проектирования обеспечение и>. сейсмостойкости за счет увеличения сечения и армирования подсилосных колош - малоэффективно, а степень повреждаемости при этом снижается незначительно.

2. Причиной.разрушений вертикальных несущих конструкций подсилос-ного этажа является прежде всего резкий перепад кесткостей между гибкой нижней и довольно жесткой силосной частями сооружения и сосредоточение огромной массы на значительной высоте от основания. J результате воздействия, усилия от сейсмических нагрузок концентрируются именно в таких зонах перепада жесткостей. Потеря несущей способности подсилосных колонн происходит преимущественно от действия изгибающих моментов по их длине и продольной сжимающей силы, о раздроблением бетона наиболее сжатой периферийной зоны сечения

в момент исчерпания его прочности.

3. Предложенное и внедренное в реальное проектирование конструктивное решение подсилосного отажа сооружения с применением рамно-связевых конструкций позволяет значительно повысить сейсмостойкости силосных сооружений без существенного увеличения материальных затрат на строительство по .сравнению с аналогичными сооружениями, проектируемыми для обычных районов. Разработанные конструкции узлов подсилосных колонн с диафрагмами, защищенные авторскими свидетельствами ДО 1381263, 1530728 и положительным решением На заявку

J5 4695340/23-33/071680 от 23.05.89, позволяют обеспечить снижение сейсмически? нчгоупок на соорукегче..

к

4. Получены основные динами .зские характерногики поступательно-крутильных колебаний сооружений по основному тону. Колебания силосных сооружений тлеют пространственный характер. Установлено, что

на динамические характеристики сооружений оказывают влияния следующие факторы: степень загруженности силосных емкостей сыпучей массой, податливость основания, инерция вращения масс и пространственный характер динамической работы сооружения, близкие значения частот при поступательных и крутильных колебаниях, вызывающие характер "биения". Для типовых силосних корпусов с каркасной схемой надсялосного этажа характерен эффект захлестывания верхней части, причем с увеличением жесткости подсижосной части этот эффект усиливается.

5. Экспериментально подтверждена эффективность использования рамно-СБязевых конструкций д"я районов с высокой сейсмичностью в монолитном я сборно-монолитном исполнении (сборные колонны и монолитные . диафрагмы).

6. Предложена уточненная динамическая расчетная модель сооружения, которая представляем собой систему с 4-мя степенями свободы при поступательных колебаниях расположением дискретных масс в уровнях покрытия, подсилосного и надсилоского перекрытии и середины высоты силосов. Положение центра массы "склосов при этом уточняется по состоянию загруже.лости емкостей. Разработанная расчетная модель сооружения учитывает действительный характер его динамической работы -фактическое расположение всех основных масс, распределение жеегко-стей по высою и деформативный хярык:<-п работы его отдельных конструктивных частей и основания.

7. Динамическая работа силосных сооружений характеризуется следующими видами деформаций: изгибом и сдвигом всех частей стержня переменной жесткости, податливостью основания и перекосом коробки си-

- 21 -

о - . .

лее г®, вызывание* осевые деформации вертикальных несущих конструкция подсилосногд вгажа,

8, Првдлкена" учитывать в расчетах на сейсмические воздействия неупругяа свойства желав оо'етона а'гибких подсилосных конструкциях по функциональным зависимостям "реакция - перемещение" в виде двух квадратных парабол на двух участках загружайся - до и после достижения предельной величины восстанавл>шавщвй силы, причем на втором участка реакция сооружения характеризуется реальными пластическими свойствами,

9. Расчетным путем по разработанной нелинейной методике выявлены большие, прочностные резервы конструкций существующих силосных сооружений, выполненных с использованием стеновых или рамно-связе-вах реивний в подсялосной части.

Основное содержание работы опубликовано в трудах:

1, М.У.Ашимбаев, А»Х,Асанбенов.Исследование силосного сооружения на горизонтальные нагрузки, Эколреос-информация КазЩШС, сер. Промышленное строительство, вып»8, Алма-Ата, 1687, 6 с,

2, М.У.Аяимбавв, АЛ.Асанбеков.Узловое соединение панели диафрагмы жесткости о колонной, Информация КазЩТИС, сэр.67.13.25,

Н 88-2, Алма-Ата, 1983, 3 с.

3, М.У.Ашимбаев,, А.М.Исаев, А.Х.Асанбеков.К вопросу расчета силосных сооружений на оейсмические воздействия, В сб.Известия ВУЗов "Строительство и Архитектура", МО, 1989, Новосибирск,

с.17-21,

4, М.У.Ашмбаев, А.Х.Асанбексв и др. Уточнение расчетных моделей силосных сооружений. 3 сб. Казпрсмсг рсШшшроект "Исследование по сейсмостойкости сооружений я конструкций", вии,1&-27(2&-2'), 1990, Ллма-Ата, с.140-149,

5, М.У.Аажбавз, ?,Абаканов> А.Х.Асакбекоь, Дяяфрагш нееткости

сейсмостойкого сооружения. Авторское свидетельство на изобретение » 1381263. Б.О.И.,* 10» 1988.

6. М.У.Ааямбаев, АЛ.Асанбеков. Стыковое соединение панели с колотой каркаса сейсмостойкого вдалия. Авторское свидетельство на изобретение Я 1530728« Б.О.И.» .1 47, 1989.

к