автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Сейсмостойкость легких металлических рамных конструкций с элементами переменного сечения и с энергопоглощающими устройствами

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

ИНСТИТУТ

РГо ОД

На правах рукописи

ТУРА ЕВ Шавкат Суюнович

УДК 624.074.699.84 Г

СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ЭЛЕМЕНТАМИ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ И С ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩВМЙ УСТРОЙСТВАМИ

Специальность 05.23.01 — Строительные конструкции, задания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1993

Работа выполнена в Ташкентском архитектурно-строительном института.

Научный руководитель: — доктор технических наук,

профессор Абдурашидов К. С.

Официальные оппоненты: — доктор технических наук,

профессор Хожметов Г. X.,

— кандидат технических наук, доцент Рахимбаев А. Г.

Ведущая организация: — проектный институт «УЗТЯЖ-

ПРОМ» корпорации «УЗПРОМ-ГРАЖДАНСТРОИ».

Защита диссертации состоится «У » ¿р<21994 г.

в / ** часов на заседании специализированного совета

К- 067.03.21 при Ташкентском архитектурно-строительном институте по адресу: 700000, г. Ташкент, ул. Я- Коласа, 16, ауд. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ТАСИ по адресу: г. Ташкент, ул. Навои, 13.

Отзывы просим направлять по адресу: 700000, г. Ташкент, ГСП ул. Навои, 13.

Автореферат разослан « » С} Р-ХО Ор£ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

злкзироваиного совета, /"""у? м.

к. т. п., доцент ХАМРАЕВ П. X.

ОМАН МЮГИКА,БоТН

Современный уровень развития гесрин и практики сейсмостойкого строительства саяаан с детальным изучением поведения здания и сооружений при землетрясении, применением расчетных схем все глубже, отражавших динамически*} характеристики реального сооружения, снижением инерционной нагрузки на здания с помощью различных методов сеИсиозащпн. Реализация обширной комплексной программа улучшения строительного тела пэвшает актуальность н своевременность перехода к новым принципам проектирования и возведения объектов строительства, к разработке и внедрению новик типов легких и облегченных строительных конструкций из эффективных строительных материалов, Солее совершенных методов-расчета реальных зданий и сооружений с учетом действительных условий эксплуатации конструкций и своеобразия материалов.

В предлагаемой работе приведены результаты исследований по сейсмостойкости металлических рамных конструкций с применением двух разных подходов к проблеме сейсмозаимтц : облегчение конструкций и активная сейомозащита.

ажл(ость геш. В настоящее время область применения легких металлических конструкций заметно расширяется. В тонет-' рукциях зданий комплектной поставки большое распространение получили сплоиностенчатые рами переменного поперечного сечения. Применение элементов переменного сечения позволяет перераспределять металл по их длине в соответствие с эпюрой из1 ибаотик моментов. В мировой строительной практике насчитываются десятки различных систем с элементами переменного сечения. К промншлен-но развитых странах эти системы стали основной конструктивно развитой формой каркасов одноэтажных зданий. В странах содружества применение легки* металлических рам переменного'сечения приходится на восмид^сяткэ годи. За истекшее время' созданы такие

- л

типовые конструкции, как ([и?культурно оздоровительное корпуса ФОК различной модификации из еклошноетенчатых двутавров перемен-пого сечения и здание селлкокозяйственного назначения, состоящее и? трохшарнирш« рам переменного сечения с перфорированной стенкой. Кроме вымеукаоапн.чх таловых конструкций некоторыми проектными институтами рэзрабогачп несколько инлвидуальннх про- ■

ri-tod.

&юкульгурво-дадо|<ч>ктольный корпус ООК-2 и здание сельскохозяйственного назначения подверглись комплексу статических испытаний и успешно сидорхааи их. Ро результатам испытаний они рекомендованы к сернйтги.'у производству для строительства в не-сейсшческих районах Содружества. Б настоящее Epeira область их применения расширяется, включая сейсмоопасние районы. Эхо обстоятельство потребовало детального иручения поведения конструкции при динамических, в частности, .сейсмических повдейотвнях.

Анализ обзора проведению экспериментальных и теоретических исследований и нормативных документов показывает :

- во первых, рамные конструкции с элементами переменного сечения на динамические воздействия еше не исиытнвались; •

- во вторых, в строительных нормах и правилах СНи!1 11-23-01 "Стшн.шю конструкции" и CHhII 11-7-01 "Строительство н сейсмических районах" не приводятся спадения о раочетних позициях стержневых конструкций с переменной жесткостью. Да и в теоретических исследованиях строительной механики и расчета сооружений рассматриваются отделыиг вопроси исследуемой проблемы или рекается задача дня отдельного стержня с конкретным изменением яееткопти но длине. Нет единой методики расчета подобных конструкций. Прагда.г, настоящее время при расчете конструкций с элементами переменного сечения научно-исследовательскими и проектными организациями используется метод конечных элементов с раабивкой стержней на участки постоянной жесткости. При этом увеличение Порядка снст'чл) канонических уравнений для современных DI¡M не является преградой. Но поаяпкает вопрос, кот ли

■ Г)

иного пути lit ускмвшиугс 3a.!hi4y, учигиьаншрго «ОйЦОЛНОСТИ ьи числительных мзшш и програи», ll> с /«>yi*oa ctopuiiu давщяо более точные результаты, чен шиее.каоанний метод. Поэтому исследование сейсмостойкости хегких металлических рашии конструкций ие-ремениого сечения с помощью натурного вибрационного испытания реального 'обшста и раэкитив теории доиашческого расчета ран о перемытой льсгкосяю яьлиетол актуальней проолемой.

Другим соьектои шслодошнш является оценка сейсмостойкости оджтччаюго стаи кого каркаса с применением энергоиогло •

устройств. Щукг« о сойс'Юитойкг.ети в паотс.-пцее нремл рлшшастся по двум »¡эдшлешиы : традиционная пассивная сейс-(Юзашпа, срлзаииаа с поыхти'л-и нсиув&гй способности конструкций; активная сейомоаал.ита соорул-ышй, связанная в основном со значительным сниманием уровня инерционных пил.

Исследование сейсмостойкости сооружений с элементами активной сейсшйздгги также предитаилаотся актуальной задачей.

Цолыа цаосертациашмй рабс/ги является опенка еейемоотой-№«•11 легкой металлической рд»шой конструкции переменного сечения типа <КК-2-0 но ревультагам натурного динамического испытания, развитие теории динамического расчета стер,¥невпх конструкций с элементами перронного печения, оценка эффективности при менешш эиергоиоглолюыцих устройств анализом совместной работы знсргопоглотителей и стального каркаса одноэтаыюго здания при динамических воздействиях.

Нлучнуя шшину рабозд.1 составлямг :

- результаты впервые проведенных в странах содружества натурных экспериментальных испытаний легкой металлической рашой

конструкции е элементами переменного сечения на динамические воздействия;

- полученные матрицы жесткости и касс конечного элемента переменного сечения для расчета стержневых конструкций с алиментами переменной гшоткоетью;

- полученные способы проверки устойчивости стоек перемен-

- fl -

lloro сечения;

- предложения по тм'натни» несунр!» епособяости каргаеа н снижению металлоемкости покрытии;

- результат» зкеп^римош алышх исследований работы энерго поглотителей в состав*'! каркаса;

- рекомендации по определению коэффициента диссипации, но результатам ниГфпшюнного испытании.

Itiaimwecnoajwra'rcijire j«tf ¡гам c'«rotrr р том, что результаты натурных испытаний конструкции дали роомояность рекомендовать их серийному проиаводет "у к он^иилиэироранных зародах комплектной поставки л "я сейсмических районов. Выполненные теоретические наследования могут Гчяь иитольвоваиы я нормативных ' документах по проектировании подоСжну. конструкций.

Апробация pafioiH Оенонное содержание и результаты диссертационной работы докладчрались па научно-технической конфе рчнцни по сейсмостойкому строительству (Ташкент, 1901г.), на научно-технической конференции студентов и профессором-прено-довательского состава ТАЛИ (Таы1Млт,199Яг.), на международной научно-практической конференции "Проблемные вопросы механики и машиностроения" .(Ташкент,ШЗг.), ип научном семинаре кафедры "Строительная механика и основы гейсмостойкости" и научной группы "ИЛК И СС"( ТЛСИ, 190.'!!'. ), а тагле на эаседаяиях кафчдр "ИДиИК" и "СМнОС" (ТашГИ-ТЛСЯ, 1ЭПУ-ПЗГ. ).

ВипД}юниа результатов работы.

Результаты комплексных натурных испитаний конструкции ФОН рассмотрены Межведомственной приемочной комиссией. На основе тщательного рассмотрения результатов испытания конструкция рекомендована к внедрению во всех сейсмических районах.Трестом • "Узсталькопструкцнн" на территории республики построено около десяти сооружений фиакультурно- оздоровительного корпуса ФОК-2-С с обцей пло|цодьм 15 тык. кв.!/.

Публикации; По результатам гыполн^шшх исследований опубликована 5 научных работ.

Обьйм рабо-ш : Дкоертап'п.пная гибота состоит из введения четырех глав, заключения, спилка лихс-ратуры и приложения. Общий обьем работы 201 огрсшиц, она содержит иб страниц иашино-письного текста, 63 рисункоь, 21 таблиц, ? страниц описка литературы и 7 страниц прилойэимл.

основное сол1'гжлпш; рльот

В иарвой главе диссертации приводится состояние исследовании в области проектирования н расчета не поп; мв шлличоских консГ|.укиии( .и,(К) , аяелмз п)** г к» тайна рей-нла, а также сЬвор исследований нрочносы и зн«рго..шоета систем к поьшеннш, демпфированием.

1! создание научной оолюш щмокчировлния и стронтельства сейсмостойких сооружений Оольшой вклад внесли работы Я. 11 Айзенберга, В. А. Бшовоко! о, В. Я. Егупова, К. С. Эаьрийьа, В. К. Кабулова, И. Л. Корчинского, А. Г. Назарова, 0. Ь. Полякова, Е ?. Рассказовского, Т. Р. Гашидова, М. Т. Уразбаева, Г. X Хожметова Г. Хаузрера,. Дж. Якибсена, М. Био и др.

Развитию з»йЛ1бримеш,лвьник методов исследования сейсмостойкости сооружений служили работ!,1 К. С. Аолурагодона, Я. М. Айзенберга, Т. Ж Мунусова, В. С. Полякова, Л. III. Июшшшка, В. И. Трофимова, Г. М. Оотриксва, Г. Н. Шапиро, Г. Н. Ашкинадзе. н другие.

Б обзоре исследований проектирования и расчета ЛМК дается современное состояние проектирования, расчета, экспериментальных исследований ЛМК. Приводится зарубежный и отечественный опыт проектирования адшшй и соорухйиий из МП Анализом конструктивных схем Л/1К обнаруживается, что из конструкций зданий комплектной поставки большое распространение получили сплошное-тепчатые рами, в частности рамы о элементами временного поперечного сечения, переменность элементов которых позволяет перераспределять металл по их длине г. соответствие с эпюрой изгибающих моментов. В обзоре исследований .прочности и энергоемкости систем с повышена.',¡м •д«ш>1)ир'>пашрм анализируется исследорания по разработке и испытанию систем с онс-рг'опогл^шаппшми устройст-

- R

вами.

Из анализа обзора исследоганий im прочности и оейюпсюй-ícoctii ПМК с плем^нтамч переменного сечения и с энергопоглоша1'>-пими ycrpofl-ттоии следует.

- получившие оОщегп признания и распространения в иромшиешго развитых странах. ДНК, в частности рпмы переменного сечения вне-внедряк'Тся в регионах СЪ дру^птва рключад сеПсмооинсннч райови;

- исслсдоютелями 1{Ш.'И''К ни fíyvci^maj рншая конструкции типа ЗОК-2-С испытиваяаоь на статическую нагрузку и рекомендована для стгейтельствп и гг?гейсмич*е?квх регионах, а для оценки сейсмостойкое! и с цель» йпелрния конструкции в сейсмоопаоннх районах нужно проводить комплекс игныганиЯ m динамические нагрузки;

- не имеются единого подхода к проблеме статического и динамического расчетов, проверке устойчивости конструкции с элементами переменного сечения, что требует усовершенствовать методику расчета стержневых конструкций с элементами переменного сеч-ния на динамические нагрузки;

- испытания энергопоглотителей в основном проводились в лаба-раторных условиях и изучались такие их физические параметры, как энергоемкость и долговечность, но для оценки эффективности ЗГ1 нужно рассмотреть совместной работы энергопоглощапщих устройств с каркасом здания с помощью натурного динамического испытания.

üíí!53: посвящена изложению натурного вибрационного испытания о потного образца рамной конструкции типа ТОК-2-С.

Целью натурного вибрационного испытания конструкции ЮК-S-C является определение динамических параметров здания резонансным методом и на их основе оценка сейсмостойкости каркаса здания.

В начале главы коротко излагается конструктивная характеристика объекта испытания, а такте подготовительные работы к проведению эксперимента.

Исходя из аадач исследований и "Программы натурных испытаний опытного образца рамной конструкции типа ТОК", испытания

'j -

конструкции производились в следующем порядке:

1 этап - полезная нагрузка ih покрытие g - 80 кг/мг от собственного веса покрытия и блскчв ьнорокашины;

II этап - с дополнительной нагрузкой g - 45 кг/мг создаваемой разложением на покрытие гьук-к про,{.настилов;

III этап - дополнительная нагрузка сосредоточена в середине покрытия.

Игпытания проводили методом многоканального измерения колебаний соору.ъзнийШИКС) разработанный институток! фганки Земли. Вибрационное воздействие ооздоьа.Пиеь с помехи 1оризонтальных и вертикального блоков виброиакпшп В-2, смонтированной на силовой раме и установленной в центре покрытия адания. Регистрация колебательного процесса осуществлялась с помещьь приборов ВВП-111 и О-S-С. Начальны« периоды собственных колебаний '10 определялись: в горизонтальных направлениях - методом оттяжки; в вертикальном направлении - методом разгони вибромашины без дебалан-сов и остановки. Ориентируясь на полученные Ти плавно выходили в резонанс.

В целях повышения точности подученш расчетной экспериментальной нагрузки предлагается формула определения расчетного веса деоалансов:

пхр- о/ге2(1 г J/,)') (I)

где, S " нормативная сейсмическая нагрузка,кН; Г - радиус инерции деболансоь, и; в-Ю частита резонансты; колебаний шюрел сра, рад'с; If - K03il«|«imeiiT' неукругсго шгммшы ьнерпш, вадаетсн ¿¡-,ор« 0, 1 и 0,05.

Динамические *ар«1\тгри.:тши по этапам и по направлениям следующие: -попе-речш напр шлешь? Г, -О,G6c; Т, -0,ai?o; 1^-0,770.

при m - 720кг At- 16s27)Я»; А,- 13-16VM; Аа- 18мч. - продольное направление Т, - 0,file; Т.- 0,55с. при in - 7::0кг А » Aj- 12т.

-вер'шкгаыь-.е тодяшминз ^-О.-йс; Тл «0,51с; Tgj--0,Ce;

- to -

T(,„0, SO'í'c, при m - 300кг -0,1мм; Ал=1Гмм; Aq-11mm.

На первом этапа испытаний регистрация еелебаний произведена приборами всех ноправчений, о помощью которого подучена пространственная ¿ójrm игчфыгия.

В целях наблюдения па полюй картиной прохождения реаонап-са построены швы»пулно-чпо готлн» характеристики сма1чений( выборочно) (рис. 1)

PlIG. i

По построенным графикам молно обнаружить что, охвачен большой интервал зар«2онансной гони первого тона колебаний, чего в испытательной практике трудно удается получать. Даже получена восходящая ветвь второго тона колебаний горизонтального направлений, продоллия теоретически молно определить приблизительную Зону второго тона колебаний. А при испытании здании в вертикальном направлении полностью охвачены две форм» колебаний о периодами Тд = 0,51о и Т^ - 0,387с. Такое близкое расположение периодов собственник колебаний молно встретить только в гибких конструкциях. Интерес представлче-т не только близость периодов в 'спектре частот, а также их амплитудное соотношение. Резонансные амплитуды колебаний первого и второго тона - показатели одного порядка.

Для определения характеристик затухания построены приведенные резонансные кривые. Коэффициенты неупругого поглощения энергии 1,0 этапам и по направлениям колебании определены методом половинной энергии по ширгне приведенной резонансной кривой. К первом этапе испытаний получены: Ц™*- 0,12 ; - 0,05. С ростом уровня нагру&енил затухания системы почти удваивается в поперечном направлении, повышается на 1,5 раза в продольном направлении и не изменяется в вертикальном направлении. Увеличение затухания системы с повышением уровня нагружения при горизонтальных колебаниях объясняется включением в работу сил затухания трения в боатоми соединениях и увеличением знергопогло-шагалх свойств грунта основания.

О сейо»ч:гойкости( динамической прочности) конструкции можно судить по значениям максимальных ускорений и величин инерционных сил в соорудили создаваемой при вибрационном испытании.

Максимальные окепериментал!но полученные значения ускорений равны: в поперечном направлении 0,35?£ ; в продольном направлении 0,31е; в вертикальном направлении 0,180«.

Ы 1г;оималыше инерционнне силы в сооружении оостшшног:

-и н.лкигёчнсн наорпРЯвнии 5 = Кб,б к11. чю п 1,5 ра,.<а

преешает 9-бшишоП расч^н-л! «oftcvirr<jKo<» силы;

-в продольном нанрапл'чши Я - J РЯ ríí, соответствует 8 бал лиой расчетной се-йсмпее^й ячгттгк.»;

-в вертикальном напрап.!<чшн ? - 1 ГО, 134 к!!, что в 1,3 раза превышает б-баютой рзоч-тгой соЯ-.чмчесгсоП сили.

Иг приведенных вьипе гсимтярлзпий следует, что экспериментальные значения ускорена! покрытия и инерционных сил соответствует сейсмической нагрузке В - Р баллют землетрясения.

После кавдого этапа иппыгаи«р> проводилось обследование элементов конструкции. Р р^д^^со ободрпмрлппя и» вютвлены серозные дефекты и net-po-vpi'mi, п »гк.1»«'*ии<>м смятия оамонарез-ного болта крепления прорчооп"."а к пршонам. В процессе испытаний еще обнаруде/ю огютн'чч:'» кшгтгуктипного характера: происходило соударения осноьчогр корпуса здания и тамбура. Поэтому необходимо поресмэтреть рвличчру• йаяпра mow тамбуром и основным корпусом здания.Хотя,сейсмостойкость здания в целом обеспечивается, но жесткость покрытия в поперечном направлении недостаточная. Этого нодтЕеряппт и результаты испытания: в процессе испытаний lull этапов эегруя-ниг! при воздействии вибромашины в поперечном направлении, v зоне близкой к резонансу амплитуды колебаний крайних рам зн ачительно нренютли средних, тоесть наблюдались изгибине в плане кол?''ЧЖС, поэтому били вынуждены провести ¡II этап испытаний.

Ссновпая причина завышенной гибкости покричит - отсутствие связей по покрытию. г«э i¡jmíW'.shoпня сьч-vfl по юкрыга? гибкий нрофчаотил не емэд:-т заменять его, и при высоких уровнях вагру-явния рамы будут р Латать отдельна.

Л посл^дпее крски истаялич-'-екие конструкции здчний с плсц-кой компановкой покрытия и с про^плиропанними настилами проектируются без связей rio покрытии. Гтому епоесбстпова.-.а результаты комплексны;: испытаний профилирт.анних стальных листов в составе ЛМК, проведенной исследователями ШШИПромвданнй. В процессе испытаний здании беа фмтруй едгигогл* жесткость настила

- ta

достигали • Г'О Z ЖССТКОСТИ Г)Л'Ч"'а r'0 F'O-Mi' опяеямп пси ого

перекосе горюонталмюй силой, wrwy было |#ко№»нл'>вчпо л-? старпп- гориаонталшия срярсй в лин. очцт-i-o как нокааывакп' результаты г огйсмц'к'рких райсаау rw <•> 1"?!ГЛП!? н.-> допустим''.1. О друтег'; стороны, iif оначит^лтнсе е;ао'': ни? мп ым.'о^мгооти покрытия, ьа счет таких ответствепннк ^"»»нтов гит спядч, '¡с прием-лнмо. Un~i'iv»y для (>?а<;ц*чсп1п cw.rvrtioti "!""."гслнстронн;>1) работу пс:>»[.--;гр;!К paw, установка ropimrtnц.рик рач г" тгкригим является оСялат-> льны; i.

R р.-т^ог" показана гозчагностт- сутрстг-'ччтч'') стнтчмн металла- мкосги п^крнгия, к» за с>"т "-«г-тоги ¡шик, а аа г пот коч структиато: алрментсп. Соам-чцая рош прогагоа и каркаса наполи пекгытпч ю.чно "тшаить до V.0 X о«5в?чо г°оа покрытия. нгскслаго саргантси рептчшй койпаногыа кигрнпы.

В третьей главе описана рас"-?тт« ноаиции динамического и статического расчетов с плоской и проетранств'чпюй постановкой задачи и приведен» исследования уоюПчигееги стгек ».«?таллн'«?>*-кой рами переменного сечения.

Как уттер:'4п"т В. R Болотин, расчет рам с переменными ментауи инерции и масс по традиционному способу не 'возможен, длп этого необходим учет законов ип^иения .четкости и масс.

Гм-^шся различные колуоды к рошеннч динамической аалачп стержней переменного оеченн.т. Гешг-шгп диф^аенпиоланых уравнений е. частных производных с перо мирна»! кггЧФяркгнтами поовяше-ни рекоторм» работы Г.. Г.. "аОулоеа и его учси>»;ая\ В других исследованиях задача сводит jя к реяенют лиbf<-[#mwм йога yfowHM колтСчшпп стержня исримчпного оечо'кия о помеп.мн функции 1>ссе-ля, матокатнческли атшартт которих явжл>-тся сд'тешм и недоетуи-Hi»i д."! прескт'лроркиа'о:'. Необходимо Окло иайгн такоЛ способ, реал!!су;<л51й просты."1 численные методы и программа начисления на ОГЧ В атом состоит голь и nr.nrwi гздрчч'и-рсксго тследотлния.

Гадача pOuJaancb с истиц.» метода сил и И"!. При линейном нгшоненн.н 1,ыоотн стенки друтагга : il'*~ h{[l .

- 1.1 -

шменг инерции сечения выражается кубическим полиномом :

3У(Х) --= (1 -» сх+ Вхй4 ах3 (2)

где, - высота стенки двутавра начала стерлнл; = отношение шсот концов отердня;

X - текущая координата; [ - длина стержня;

1Ь>0 - геометрические коэффициенты сечения. В методе сил единичные и грузовые перемещения вычисляются по приолнлешюй формуле вычисления интегралов -по формуле Симп-сона, разделяя стержень на 10 равных участков. Алгорим расчета ье отличается от расчета конструкций с элементами постоянного сечения. По описанному способу определены периоды собственных колебаний одиночной рамы из каркаса ФОК-й-С : Тго'-1,4?с; Т6еРГ= 0,906 с. Для расчета по 1.1КЭ получены матрицы касткостиГ МИ) и шес(МШ КЗ переменного сечения, принимая закон изменения поперечного сечения по (2). Эти матрицы состоят из. матриц стержня постоянного сечения с геометрическими размерами начала стержня и матриц учитывающий переменность сечения :

Гд= ГдГ +Гд(Х) Мд=Мд+Мд(Х) (3)

В диссертации приводятся значения и Мд(х:)для различных

граничных условий закрепления концов етермш. Алгоритм динамического расчета не отличается от расчета конструкций с элбшв-тами постоянного сечения. Произведен расчет рамы конструкции 40К-2-С, разделяя раму на О КЗ. Получены периоды: симметричных колебаний - Т - 1,63с; кососимметричнпх колебаний - Т = 0,48с.

' Так как, предложите ьыше способы не автоматизированы и не предусмотрены задачи статического расчета, для полного статического и динамического расчета каркаса о плоской и пространственной постановкой задачи воспользовались другим известным способом расчета,' заключающий в разделении стержня переменного се-чейия на несколько КЭ с постоянными сечениями. Расчет произведен на ЪЫ до ст&ьдартиоа программе "Лира- ЗМ", разделив стойку на три КЭ и ригеля на б КЭ. В целом поперечная рама состоит из 33

- № ■

КЗ, продольная рамп и? я i кч и upooi ранстр.енпнч гягкяа да 130 КО. Получйнин? периоды лоп»рочныч К'.-лебпиий кгц кпса но плоской и пространотвенноО раоч°1ннн pxwim блктир : Г - и

Т - 0,S5:?lc. Очкктлшш о п^риотпн колебаний одиночной ран« могао с?лггь, 'по уч''Т проотрздоте^ниой роботы каркаса сильно повлияет на динамические y.spnirrppsifTrKH яд:ц<«н. Ягтгримеитап -по П0ЛУ'Г'>ч^р'-Г'Д ПОПГрлчщ!К колебаний ( ¡ - о,.TÍO) находится в промежутке интервала >.Г'\чу '.»тиги rrpu'W»'«. Результаты теоретических ivcíenoBamifl i-'тг '.юдтреггда"'!' »»достпточчун! яоотсоетъ mp»wn в noifpn-jiicn -'.'аиранл'чпч', щ-и отсутствии спя гей по покрытии.

Устойчнгость отпек неолвдопана an^pi с гнческим методом и методом начальных параметров. ?■ энергетическом методе критическая пагруско определена по формуле С. П. Ткимрпкр, впцавот прибли теипую форму потери устойчивости функцией пропорциональной прогибу от поперечной нагрузки, Получена формула определения коеф-фиииента расчетной длины jl( г. функция х для стайки двутагрового переменного сечения :

fi~ rty/^cx i-bxUaxb) /(dte+cT//, 1 ( 4 )

При исследовании устойчивости методом начальных г?а{>аметров использовано обобщенное уравнение сжито-изогнутого ступенчатого стержня. Решая транцендентное уратненне методом последовательных приближений получены коэффициенты расчетной длины какого участка Яги,*- Результаты этого метода превосходят на 18 -t ?О X аначенпй JU(X), полученные анергетпчоским методом.

Проверкой прочности и устойчивости алиментов конструкции ÍOK-2-C для условий Средней Азии обнару.тен значительный ~апас прочности, дающий возможность оптимплироиать сечения конструкции.

В чота?ртой глзво изложены результаты натурных испытаний стчдьи'ч'о кпркпеа с эноргопоглоипысн.™ устройствами.

Целью аксперш.рнта является оценка сф^ктивностп примоне-;?!м анерг'-поглотптеЛ'чЧ^'Ш г. со?гаге"каркаса. /üvi вида эп<»рго-

поглотителей разработаны институтом Казщшктетельконсгрузадия, соответствующие им связи по колонным разработаны институтом ЦНИШромзданий. Однораскоонал связь состоит из 2 Ги С 120x60x5, а крестовая -2 1. ;?2хЗ. Испытываемые влрианш связей следующие:

1. Однораскоонал связь без Ш;

2. Однсраскоеная связь с Sil;

3. Крестовая связь без ЭЛ;

4. КрестоЕач связь с йП.

Испытания энйргопоглатш'елей производились в металлическом каркасе одноэтажного здания, пролетом 12м и длиной 54м. Возбудителем вынужденных колебаний служили три блока вибромашины В-2. Быьувденные колебания регистрировались сейомолрпемниками ББП-Ш, ЮГИК и ГСП. Измерение усилий в сечениях связей производилось тевзодатчиками через уеелитель ТОПАЗ. Полезная нагрузка на покршие создавалась с помощью 8 шт. желевобетошшх шпал, общим весом £6т. При испытании каждого варианта поэтапно выходили до максимума веса дебальнсопт- 940 кг. Происходило разрушение 5П в одиораскосной связи из-за чрезмерного развития пластической деформации в его сечениях. В начале пластический элемент оборвался но швам сварки, затем в пластической зоне передачи усилий пластинка срезалась.

Для определения характеристик ватухашм построены амплитудно-частотные характеристики п приведенные резонансный кривые.

Периоды резонансных колебаний конструкции : с однораскос-нши связями Т - 0,417с, с. крестовыми связями Т - 0,48с. Применение Э11 не отражается на изменение периодов.

С применением ЗП амплитуды колебаний покрытия увеличиваются : ь 2 3 раза для варианта однораексоной связи, в 1,1 раза для варианта крестовой связи.

Коз4ф1циенгы неупругого поглощения энергии ¡f : повышаются в 1,6 раза для варианта о дно рас косной связи, спишутся в ?. раза для варианта крестовой связи.

Уенлнз в сечении однораскоеной свнви снимается в 1,5 раза.

Рплра?отача методика гироцчл^гч кео Мичпв'чта хдп-октцки 1Ц по результаты виброциопного иоичтчил. Значение котНгаи'ента дпеоиначии для р.припятп оэт'-р^кс"-пс'.! огчоп о оиоглствте-

Лд(/ прппрляет !'( - О.Я

При максимальных урошяу чагруюнпя ГМ роСотает клк ?>?Л;

ИОВСО.'ШТОр О КОЗ!Н»Ш«1*ПТ1Ч СШКеНИЧ <! •• <1,0,

«ЛИЛШ ?Нр0ТН '! РЕГЛИКНЛА'Ши

Р. результат? пгеггрв'^чтпднич и Т'>'.ге-тя'«->ки\' И1 следований сделаны елелут>9 выводы и рс-кпч'ЩЛ'М'т) :

1. В процессе нопчгаши и пое.;,:о оЯрт;, ,ткц и анч'шоа {*>•• гультатоп оСнару.т<?пн сго^ра-чш» тр-ия^и»« диши.ически'» свойства относительно легкий м'-'Т'нлич'-'скич конструкциям: павигеннпя гибксстъ покрытия; 5ллгссть периодов себетвпннкл колебаний в спектре частот; г-ярцдакн-леть значений тксимигшлг амплитуд второго тона колебаний. С повышением урояют нагрупитя: поступательное' колебание покрытия переходит в изгибно-постуна-тельнуп <{орму; ватухание системы почти удваивается в поперечном направлении, повышается на 1,5 раза г. предельном направлении

и не изменяется в вертикальном направлении.

2. Якепериментачьиш аначсиия ускорений конструкции и ве-лечины инерционных нагрузок соответствуют сейсмической нагрузке возникающей при 0+9 бэллнем землетрясении.

Я Предложенные метода™ дщгами'гокого расчета стержиев.ы: систем с элементами переменного 'сечения'по методу сил и МКЭ учитывают плавное и?мен<?ние жесткости по длине глементов и повышают точность расчета. ГЬлученныо мпгргащ де««»ети и масс КО пероменноо сечения можно использовать и для расчета других ' типов сечений, а п[>и других алкстах измелешь' лесткойтч можно воспользоваться методикой составления Ю1 и ИМ КП переменного сечения. Алгоритм динамического рпечвта конструкции во 1ЖЭ с помочью полученных мя и 1.ГМ к*> ироекгйного сеч>-ч)гя но отличается

- 18 -

от расчета конструкций с элементами постоянного сечения.

4. Выполнен полный статический и динамический расчет конструкции ÍOK-2-C на ЭВМ по стандартной программе "Лира-СМ" с плоской и пространственной постановкой задачи, где переменность сечения принято ступенчато изменявши.

Б. Устойчивость стоек переменного сечения исследована энергетическим методой и методом начальник параметров. Для практических целей рекомендуется воспользоваться методикой проверки устойчивости двуступенчатых колонн по СНиП П-23-81, которая основана на методе начальных параметров

6. По результатам вибрационных испытаний и теоретических исследований конструкции tfOIt-2-C признана сейсмостойким и рекомендована к серийному производству для строительства в районах с расчетной сейсмичностью 7 , 8 и 9 б. Решением Межведомственной приемочной комиссии конструкция ÍOK-2-G представлена к Государственной аттестации на первую категорию. •

7. На основе выполненных исследований предложены практические рекомендации по обеспечению пространственной жесткости каркаса и сниманию металлоемкости покрытия.

в. В результате испытания однораскосной связи по колоннам с энергопоглошдюпими устройствами в составе каркаса получены следующие: с ростом уровня нагружения период резонансных колебаний незаметно увеличивается, амплитуда смещений увеличивается в 2 4- 3 раза, коэффициент неупругого поглощения энергии повышается б 1,5 раза, усилия в сечениях связи снижается на 1,5 раза.

- 9. Разработана методика определения коэффициента диссипации K,¡, rio результатам вибрационного испытания. Анализируя полученные результаты' рекомендуем назначить Ку-^для одноэтажных стальных каркасов промзданий с знергопоглотителями в однораскосных связях по колоннам. Знергопоглотитель при максимальных уровнях. нагружения работает как сейсмоизолятор, с коэффициентом снижения сейсмической нагрузки К - 0,8. Полное снижение сейсмической нагрузки ЭЛ как гаситель и сейсмоизолятор будет : Kf* К - 0,64.

- -

Зто почти равносильно снижению сейсмической нагрупга па один балл.

Основные полокоиич диссертации опубликованы п следующих работа"':

1. Л^дурашндоп К. О. ДС-ро^в 41. о. иш'чпг-чшг дпосипатнв суеЛчшш Ос чгмогчц к.хтЩтщтггтт т^ряпЛ синаи на-тпхжпдо питрчо. / •'Ипшт'тлчт гч (¡тюкоряго; илмининг

ДОЛООрП vywrwmpH. 1 I?"'!!. Т А!{И И.Щ.'ИЙ 1К7ЛПР Т?ПЛЯ -мн.Точ'кенг: 109Я {?.-■}№.

2. Тураев 111 С. , Иомаплппа Р. А. Нотурт-р испытание пространственной рампой тжотрукцяи на лпнямлчпскяв воздействия. //Маскан, 1 492. U 11, с. ЯП -ill.. Тураев Ш. С. Исследование ог>йекюстойкости легких метал лических нространствепште рам./Тевпсы докладов н. т. конвенции по сейсмостойкому строительству. Т,1ЭД1,с20-£1. Тураев ill С., Инроат Л. Т. »'ейсмостойкость легкой метал лической рамной конструкции переменного сечения типа <ЮК-2-С. //Тезисы догаадов м°,\лународной научно-практической конфоретщии. Ташкент, J 033г. с. 231-232.

5. Тукяев С(. Л. .Тураев щ С. Вибрационные испытания стального каркаса с различными типами вертикальных связей одноэтажного производственного вдапиг!//Теяисн докладов международной п. ii. конференции "Проблемные вопросы механики и машиностроения". 1,1993,0.

3.

4.

-20-

УЗГАРУБЧАИ дашпи В.Ь, ЧУЬВйигШЧ ЦУРИШ.чЛИ Ш'ИЛ

МЕТАЛЛ ГАШЛЙ Й01ЮТРУКЦЙИЛ4РШ0П' ИУЙШКАРДОИШИГЙ

'Гураев Шавкаг Оуснонич, Гоимнт, 1933 А

ушбу ¡ушон кшида металл рамали консгрукцияларнинг аалаила-бардошлигшш анлаша кучюш ш&йтярия масавасиги икки хил ён-доштш конструкццпни оигиялаиеирил ва эилзила кучинн актив ка-ыайтириш орцали излании патшкалари келтирилган.

Х^мон ишининг мы^адн <КЖ.-2-С туридави металл решали конст-рукци>шинг аилзилсЮардошлигинп натуравнй синнш натилйлари аео-сида Са^олаи, отерженлп конструышяларнинг дииамик -киесби паза-риясини ривожпантириш, Сир в^аватли биноларда ь;увиатклтич 1'урял-малар урнатии саыарадорлигини бахрлашдан иборат.

Ф0К-2-С турпдагп рзгаруьчан кееимли енгил Металл раыали конструкциями натуравий синаш натижаеида динамик курсаткичлар: тебраниш даври ва шакли, резонанс амплптудаси, суниш курсаткич-лари аншушнди. Хреил ^¡шшган инерция кучлари >;исобий ' зйлаила кучларицан кжрри булдл. Шу асосда ушбу констр'у-кшянинг ьилзила-бардошлигига ■ бах;' бернлди. Кундан таш^ари енгил металл конст-рукцияларга хрс динамик хриеалар ани^ланган.

^згарувчан кееимлц сгер^нли коне-трукцияларнинг динамик хисоби, муетахкамликка ва устиворликка текшириш масаладари ку-рилган. Узгарувчап кесимли чеклп элементлар учун бикрпик ва масса матрицалари туаилган.

Каркаанинг фагоьий бикрлигини таъминлам ва ёгтанинг металл сарфини камайтирмш м&салапари оуйича тавсилл&р йерилган.

К,урватчштич ь;урилма урнатилган темир каркасли бир нрватли бинони синаш натиласида ^уйидагилар аникланди:

- бир ховонли богламаларда ^увватютгич цурмлмаларишшг ¡¡ул-ланилиши аилзила кучини 20 X г^ча камайтиради;

- юкори кучланганлик >рлатида цувватютгнч К - 0,8 коэ^фи-цнентли сейсмоизолятор каби ишлайди.

^увватютгич (•¡урилманинг ^уллаш самарасини ба^олаш курсат-

кичн сифатида диссипация коэффициент« Кг 1^абул цилинган ва К у

коа^фициентини титратий синаш натижаси асосида ани^лаш услуби тавиия этидван.

The rjpinnlc stability of lj>;ht rectal t'impie conn truc ti orirt vii til the variable act; lion elrm^iitn and the t.icrг>У absorption Jayicea

t'irnoT Slmrlrat SuJwiotJ ch, Truth* cut, V>9?

Tn thi-j lh»sin Hie rpwtlto of inventi rn fcioim on til'; Reinn.ic ntnbiJity of nelnl fume с mi tructi or. a "litli the una of t-.TO dl f forent approachon to the ivn'i'lti of rj-lttaio protection - lîn'it-WPlrçHt ti onn r>tnl activa ri»i ¡tí a p rotation ire fjlven.

Tbo airi of По tlioMÎ.n '-и the eoгпо. ti on at the 'Jejrrriie stability of lifjht nrotaj. frame cMslncHnw with ib» variabl" section ole-вал tn ol' typo FOK-2-3 by Uio r«-aulbR of the f'ult-acale dyiinnis tont,the development oí' the dynmic calculo, tlon theory of bar construct Jona with variable «ecti on alew'tttri, the efficiency oolinntion of the anarn-f r.beorptjon devloap In a one-otorcy building corcino.

In the result of the full-ocnle teat of dynnrcio eff'eclo on light natal frame coaotructiorm with the variable section' elemento of typo "FOK-P.-S1* the dynamic charactorlatica are obtained : période ,f orrnrj, arc pli tudao of resonance oscillation and damping parametorn no well aa the valи8я of created iner-tinl forcea on which bare the aoiamic stability estimation c.f the pi ven conotractiona la given. ?ur therrrore the peculiar typical dynaa&o prepcrtian which are inherent in 113ht rectal conti truc ti one nre diBCOverr'd.Tha problomn of dynamic calculation, the tenia of bar conatruotionn with variable naction ol"nientn on Dtranpth and atabllity are censidared.Riçidity natriceo and »дня of a oo!i!i traction v/i th variable necticn nloinentB are couponed.Recommendations on providir.;;' the onrcann opaca timidity and reducing of metal content in coat aro givoi!«

In the result of toatinc of the ono-storey buildiru; atot '.'. carcann with the enerry abnorption dovicen it 1 a detomined that the una of the enn^-jr nbnorbera (EA) in nínrílt diagonal niloa reduocta no} amic load 011 7:'Jf., and at high lontllnR lévela of the MA operaten aa a aoiisruoinnulntor r.'i th the levari nr; ' ooofi'i-Clont K-0,!.Vrho cooffioient of dinnipatlon К ja nsnyp-ad "a the index of efficiency eatJmtion of the ПА and th-'netbod, of da ter-'lnin;; of К by tha vibration tent геоц.Мч la "indented.