автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Обеспечение сейсмостойкости архитектурных памятников арабского зодчества на территории Сирии

I Введение.

ГЛАВА 1. Состояние исследуемого вопроса. Цель и задачи исследования.

1.1. Характеристика сейсмической обстановки на территории Сирии.

1.2. Основные особенности объемно-планировочных и конструктивных решений памятников архитектуры арабского зодчества на территории Сирии. 1.3. Анализ последствий сильных землетрясений, прошедших в Сирии и прилегающих к ней территориях с оценкой состояния архитектурных памятников.

1.4. Существующие методы повышения сейсмостойкости архитектурных памятников.

1.5. Обзор теоретических и экспериментальных исследований по повышению сейсмостойкости архитектурных памятников.

1.6. Выводы. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. Численный анализ сейсмической уязвимости памятников арабской архитектуры.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Описание выбранных объектов исследования.

2.3. Разработка методики расчетно-теоретических исследований.

2.3.1. Описание расчетных схем.

2.3.2. Используемый вычислительный комплекс и формирование конечно-элементных моделей здания. g

2.3.3. Выбор расчетного сейсмического воздействия.

2.3.4. Составление дифференциального уравнения движения.

2.4. Анализ результатов расчетно-теоретических исследований.

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. Исследование возможности использования различных методов сейсмозащиты в конструкциях памятников арабского зодчества рассматриваемых типов.

3.1. Предлагаемые решения сейсмозащиты для рассматриваемых типов памятников архитектуры арабского зодчества .j Q

3.2. Расчетное обоснование эффективности использования предлагаемых решений сейсмозащиты.ц\

3.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. Практическое внедрение полученных результатов исследования.

4.1. Опытное проектирование предлагаемых решений сейсмозащиты в рассматриваемых конструкциях памятников арабского зодчества.]

4.2. Анализ несущей способности отдельных конструктивных элементов в рассматриваемых памятниках арабского зодчества с учетом предлагаемых мер сейсмозащиты.

4.3. О возможности использования традиционных средств сейсмозащиты в рассматриваемых памятниках арабского зодчества.j

4.4. Выводы по главе.

I Значительная часть территории арабских стран подвержена сейсмическим воздействиям различной интенсивности и характера. В этих районах сосредоточены многие древнейшие памятники архитектуры арабского зодчества.

В связи с сильными землетрясениями, прошедшими за последнее время в этом районе, проблема обеспечения сейсмостойкости исторических объектов, их сохранение для мировой культуры приобретает актуальное ( значение.

Среди стран арабского мира особое расположение занимает Сирия. Эта земля в течение многих веков была объектом иноземных нашествий. Древние египтяне, ассирийцы, персы, римляне и другие народности оказали существенное влияние на искусство и архитектуру этой страны. Ее известные памятники, такие как: мечеть Омейядов в Дамаске, Дворец Асаад Баша Аль-Азем в Дамаске, театр в Босре, замок Крак-де-Шевалье в Хомсе, Цитадель в Халябе стали визитной карточкой Сирии. Сохранение и бережное отношение к этим памятникам имеет важное государственное значение. Из-за существенной повышенной сейсмической активности, правительство Сирии особое значение уделяет вопросам обеспечения сейсмостойкости архитектурных памятников.

Как известно, решение этой проблемы, может осуществляться различными способами, это с одной стороны комплекс традиционных подходов, направленных на повышение несущей способности здания, и с другой, способ, направленный на изменение динамической схемы объекта и предусматривающий включение в систему сейсмозащитьт конструктивных элементов сейсмоизоляции и демпфирования. Несмотря на большое количество различных предложений по восстановлению или усилению зданий, которые могли бы быть использованы в памятниках архитектуры, не многие из них были реализованы на конкретных объектах и прошли проверку землетрясением. Причина этой ситуации заключается, прежде всего, в недостаточности исследований по обоснованию эффективности I работы тех или иных способов сейсмозащиты на сейсмические воздействия, учитывающих всю многообразную картину сейсмической активности территории Сирии. Исходя из вышесказанного, целью диссертации является расчетно-теоретическое обоснование возможности восстановления и сохранения памятников архитектуры арабского зодчества на территории Сирии с использованием современных эффективных способов сейсмозащиты и разработка практических рекомендаций по их применению.

Для решения поставленной цели и задач в диссертационной работе использовались математический аппарат динамики сооружений, метод математического моделирования с помощью ЭВМ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

На основании выполненных в диссертации исследований были сделаны следующие выводы.

1. Анализ состояния сейсмологической ситуации территории Сирии свидетельствует о достаточно высокой ее активности, что обуславливает сложный характер поведения зданий во время землетрясений, среди которых особое место занимают памятники арабского зодчества, являющиеся достоянием мировой культуры и находящиеся под наблюдением ЮНЕСКО.

2. Проанализированы объемно-планировочные и конструктивные решения памятников архитектуры арабского зодчества и выявлены особенности этих памятников с позиции их сейсмостойкости.

3. Разработана методика оценки сейсмостойкости и выполнены численные исследования особенностей поведения памятников архитектуры на примере зданий мечети Омейядов в Дамаске и купола Скалы в Иерусалиме, являющихся наиболее характерными объектами арабского зодчества, при сейсмических воздействиях различного частотного состава.

4. Установлено, что при сейсмических воздействиях в мечети Омейядов наиболее уязвимыми местами являются соединения арок со столбами и узлы сопряжения основания купола с верхней пирамидальной надстройкой, а в Куполе Скалы такими местами оказались колонны нижнего и верхнего ярусов, причем наиболее значительные растягивающие напряжения возникают в основании колонн верхнего яруса.

5. Анализ существующих подходов к повышению сейсмостойкости архитектурных памятников показал, что для повышения или восстановления их сейсмостойкости могут использоваться различные решения, включающие системы сейсмоизоляции и сейсмогашения, главным аргументом в пользу того или другого метода должно быть сохранение целостности архитектурного облика зданий и обеспечение их надежности во время землетрясений.

6. Показано, что введение упругих прокладок под фундаменты колонн как в мечети Омейядов, так и в Куполе Скалы, приводит к существенному изменению напряженного состояния в конструкциях рассматриваемых памятников, ликвидируя опасные зоны местных напряжений; при этом снижение сейсмической нагрузки может быть достигнуто в 2 и более раз.

7. Установлено, что применение дополнительных демпферов способствует снижению сейсмической нагрузки, хотя и при их отсутствии удается обеспечить необходимый уровень снижения состояния в рассматриваемых конструкциях.

8. Выполнена проработка одной из возможных конструкций сейсмозащиты в конструкциях рассматриваемых зданий.

1. Шейдеггер А.Е. Физические аспекты природных катастроф: пер. с англ. М.:Недра, 1981. - 232 с.

2. Коузах СухеГт Насер. Конструкции кинематических фундаментов в сей сейсмостойком строительстве зданий и сооружений на территории арабских стран: Дисс. на соиск. степени канд. техн. наук. — СПб, 1995.-220 с.

3. Трифонов В.Г., Караханян А.С., Кожурин А.И. Активные разломы и сейсмичность // Природа. 1990. - №12. - С. 32-38.

4. Beydoun Z. The Levantine countries: The geology of Syria and Lebanon (Maritime regions), in The Ocean Dasins and Margins // The Eastern Mediterranean, edited by F.Nairn and W.Kanes. — Plenum, New York, 1977. -vol. 4A.- P. 319-353.

5. Walley C. A braided strike-slih model for the northern continuation of the Dead Sea fault and its implications for Levantine tectonics. — Tectonophysics, 1988. V. 145. - P. 63-72.

6. Darkal A.N., Krauss M., Ruske R. The Levant Fault Zone. Z. geol. Wiss. Berlin 18, 6, 1990. - P. 549-562.

7. Lovelock P.E.R. A review of the northern Middle East region. — Geolog. Mag., 121.-P. 577-587.

8. Hariri A. A seismotectonic study, seismic hazard assessment and zonation of the Syrian Arab Republic. M.Sc . Thesis, Skopie, 1991.

9. Веймарн Б.В. Искусство арабских стран и Ирана VII-XVII веков. — М.:

10. Искусство, 1974. 188 с. 1 6. Кириков Б.А. Избранные страницы истории сейсмостойкого строительства. - Изд. «Мир», 1993. - 134 с.

11. Всеобщая история архитектуры: В 9 т. М.: Стройиздат, 1971. — Т. 8 -С. 21-43.18.

12. Овсянников Ю.М. История памятников архитектуры. От пирамид до небоскребов. М.: Галарт - Арт-Пресс, 2001. - 287 с.

13. Бурбон Ф., Лаваньо Э. Святая земля (Атлас чудес света). М.: Бертельсманн Медиа Москау, 2001. — 227 с.21. .c^Vl jb^jJI22. • 1996 ' 1969сЗ^ < ^jijjtill l^oLua j JJ I

14. JjVI jit ajuSM j Jjkj ^ Y . . . ^U1 АлЬаЬЛ sjj^JI ljI24.(2002) // Jbui ^ jail jj^IU .^^bJI o^jjj11719№

15. Fahmi K. Seismic intensity zoning and earthquake risk mapping in Iraq. -Natural Hazards 1, 1989. P. 331-340.

16. Айзенберг Я.М. Развитие концепций и норм антисейсмического проектирования. Проблемные доклады. ВНИИНТПИ «Строительство и архитектура». М.: 1997. - С. 5 - 67.

17. Ашрадов А.Б., Рассказовский В.Т., Мартемъянов А.И. Проектирование, возведение и восстановление зданий в сейсмических районах. Ташкент: Узбекистан, 1968. - 484 с.

18. Корчинский И.Л., Поляков С.В. и др. Основы проектирования зданий в сейсмических районах. М.: Госстройиздат, 1961. - 488 с.

19. Мартемъянов А.И. Сейсмостойкость зданий и сооружений, возводимых в сельской местности. М.: Стройиздат, 1982. - 176 с.

20. Мартемъянов А.И., Ширин В.В. Способы восстановления зданий и сооружений, поврежденных землетрясением. М.: Стройиздат, 1978. -204 с.

21. Мартемъянов А.И. Проектирование и строительство зданий и сооружений в сейсмических районах: Учебное пособие для вузов. М.: Стройиздат, 1985.-255 с.

22. Махатадзе JT.H. Комплексный метод исследования сейсмостойкости каменных зданий. Тбилиси: Мецниереба, 1983. - 111 с.

23. Поляков С.В. Сейсмические конструкции зданий. М.: Высшая школа, 1969. - 333 с.

24. Поляков С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий (основы теории сейсмостойкости). М.: Высшая школа, 1983. - 304 с.

25. Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и сооружений / ЦНИИСК им.Кучеренко. М.: Стройиздат, 1984. - 36 с.

26. Методические рекомендации по усилению каменных конструкций / НИИСП Госстроя УССР. Киев, 1985. - 49 с.

27. Гроздов В.Т. Усиление строительных конструкций. СПб: ВИТУ, 1997.-264 с.

28. Гроздов В.Т. Некоторые вопросы ремонта и реконструкции зданий. -СПб: Издательский дом «KN+», 1999. 72 с.

29. Малъганов А.И., Плеваков B.C., Полищук А.И. Усиление железобетонных и каменных конструкций зданий и сооружений. Атлас схем и чертежей. Томск: Изд-во Томского университета, 1989. — 91 с.

30. Гроздов В.Т. Дефекты конструкции каменных зданий и методы их устранения. СПб: ВИСИ, 1994. - 145 с.

31. Бойко М.Д. Техническое обслуживание и ремонт зданий Т 38 и сооружений: Справ, пособие. М.:Стройиздат, 1993. - 208 с.

32. Уздин A.M., Сапдович Т.А., Аль-Насер-Мохомад Самих Амии. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. СПб: Изд-во В11ИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1993. -176 с.

33. Елисеев О.М., Уздин A.M. Сейсмостойкое строительство: В 2 т. -СПб: Изд-во ПВВИСУ, 1997. В 2 т.

34. Поляков B.C., Килимник Л.Ш., Черкашин А.В. Современные методы сейсмозащиты зданий. М.: Стройиздат, 1989. — 320 с.

35. Айзенберг Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов. М.: Стройиздат, 1976. — 229 с.

36. Адаптивные системы сейсмической защиты сооружений / Айзенберг Я.М., Нейман А.И., Абакаров А.Д., Детлииа М.М., Чачуа T.JI. М.: Наука, 1978.-248 с.

37. Смирнов В.И. Снижение сейсмической реакции зданий с гибким нижним этажом за счет использования дополнительных выключающихся жестких элементов. Экспресс-информация ВНИИИС 1981 - вып. 12.-С.13- 17.

38. Смирное В.И. Сейсмоизоляция зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 12. - С. 37 -39.

39. Белаш Т.А. Сейсмоизоляция зданий и сооружений. Проблемные доклады. ВНИИНТПИ Москва, 1997. -С.73 120.

40. James М. Kelly. Base isolation in Japan, 1988. Report to the National Science Foundation. UCB/EERC 88/20, 1988. - 77 p.

41. Renault J., Richie M.y Pavot B. Premiere application des appius antiseismiques a friction, la centrale nucleaire de Kolberg.//anna1s de1.institut technique du batiment ct des travaux publics, 1979. № 371. - 74 P

42. Robinson W.N., Greenhank L.R. An axtrution energy absorber suitable for the protection of structures during an earthquake // Earthquake engineering and structural dynamics, 1976. Vol. 4 - 3. - P. 251 - 259.

43. Айзенберг Я.М., Смирнов В.И., Бычков С.И., Сутырип Ю.А. Эффективные системы сейсмоизоляции. Исследования, проектирование, строительство. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений 2002. - № 1. - С.31 - 37.

44. Castellano M.G. Application of seismic devices to Italian Cultural Heritage structures. 7ih International Seminar on Seismic Isolation, Passive Energy Dissipation and Active Control of Vibrations of Structures. Assisi, Italy, October 2-5, 2001.

45. SYSTEM DS 90 Patent P 48040 (INNOVATION CENTER BELGRADE)

46. Якубов Ш.М. Сейсмические реакции минаретов при воздействии акселерограмм землетрясений // Сейсмостойкость зданий и инженерных сооружений. Ташкент. ФАН, 1979.

47. Пан С.Г., Якубов Ш.М. Исследование крутильных колебаний минаретов Средней Азии. // Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. 1983. - вып.11. - С. 38 — 40.

48. Якубов Ш.М. Динамические испытания минаретов. // Строительство и архитектура Узбекистана. 1975. - № 6.

49. Напетваридзе Т.Ш. Методика оценки сейсмической опасности для памятников архитектуры. // Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. 1983. — вып.6. - С. 4 - 8.

50. Напетваридзе Т.Ш. Экспертная оценка сопротивляемости памятников архитектуры сейсмическим воздействиям. // Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. 1983. - вып.9. -С.33-35.

51. Напетваридзе Т.Ш. Мероприятия по антисейсмическому усилению конструкций зданий, являющихся памятниками архитектуры. // Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. — 1987. вып.5. - С. 3 - 7.

52. Черкашин А.В., Панов А.Б. Прочность и деформации целевых блоков из силикатного кирпича на полицементных растворах при перекосе. // Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. — 1986. — вып.2. С. 11-17.

53. Хачалов Г.Б., Макаренко С.К. Экспериментальное исследование усиленной железобетонными рубашками каменной кладки стен сейсмостойких зданий. // Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство. 1986. - вып. 1. - С. 12-16.

54. Angeloni P., Rossi P.P., Vivarossi М. Monumental restorations. // Cevil Engineering ASCE, 1997. vol.67. - № 2. - P. 36 - 38.

55. Шаумонова З.С. Оценка технического состояния и расчет архитектурных памятников на сейсмические воздействия (на примере дворца Аль-Сарай в г.Шахрисабде) // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2002. - № 2. - С. 17 - 18.

56. Азизов П.А. Физическое состояние исторических памятников архитектуры и меры по их сохранению в сейсмических условиях Средней Азии. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2001. - № 5. - С. 15 - 16.

57. Матар Н.И. Знакомьтесь: ислам. Киев: Изд-во «София», 1997—192 с.

58. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. - 416 с.

59. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. Изд. 2-е. — М.: Наука, 1977.-416 с.

60. Никольский М.Д., Тананайко О.Д., Чернена ИМ., Шварц М.А. Математическое моделирование работы кирпичной кладки в упругом и предельном состояниях. — Материалы международного симпозиума «Реконструкция Санкт-Петербурга». СПб, 1993, С. 41 - 43.

61. Биргер И.А. Некоторые общие методы решения задач теории пластичности. Прикладная математика и механика, 1951, т. XV, вып.6. - С.765 - 770.

62. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. -М.:Высшая школа, 1995. 560 с.

63. Dynamic analysis and earthquake response of Hagia Sophia / A.S. Cakmak, R. Davidson, C.L. Mullen, M. Erdik.

64. Шадмонова З.С. Оценка технического состояния и расчет архитектурных памятников на сейсмическое воздействие (на примере дворца Ак-Сарай в г. Шахрисабзе). // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -2002. №2. - С. 17-18.

65. Рудых O.JI., Соколов Г.П., Пахомов B.JI. Введение в нелинейную строительную механику: Учебное пособие. М.: изд-во Ассоциации строительных вузов, 1998. - 103 с.81 .Еидерман B.JI. Прикладная теория механических колебаний. — М.:Высшая школа, 1972.-416 с.

66. Киселев В.А. Строительная механика. Специальный курс (Динамика и устойчивость сооружений). изд. 2-е, нерераб. и дон. - М.:Стройиздат, 1969.-430 с.

67. Белаш Т.А. Исследования систем сейсмогашения в конструкциях сейсмозащиты зданий и сооружений. Вестник Петербургского гос. Университета путей сообщения. Вып. 1. - ПГУПС МПС России, 2003. -с.97-101.

68. Елизаров С.В., Бенин А.В., Танаиайко О.Д. Современные методы расчета инженерных конструкций на железнодорожном транспорте. Метод конечных элементов и программа COSMOS/M: Учебное пособие. СПб: ПГУПС, 2002. - 226 с.85. www.maurer-soehne.de86.www.ALGA.it

69. ETIBLOC. EQUIPEMENTS TECHNIQUES POUR L'INDUSTRIE DE LA CONSTRUCTION. 48, rue Albert Joly 78000 VERSAILLES.

70. Коновалов П.А. Основания и фундаменты конструируемых зданий. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988. - 287 с.

71. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01 84)/ЦНИИиромзданий

72. Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. М:ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-192 с.

73. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.:Стройиздат, 1974. - 316 с.

74. СНиП 11-7-81 *. Строительство в сейсмических районах. М., 2000.