автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Вероятностный анализ эффективности систем сейсмоизоляции в конструкциях сейсмозащиты быстровозводимых зданий для сейсмически опасных районов

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ . 8 . 1.1. Основные конструктивные особенности быстровозводимых зданий.

1.2. Быстровозводимые здания в сейсмически активных районах

1.3. Особенности устройства сейсмоизоляции и сейсмогашения коле, баний в различных конструкциях зданий.

1.4. Предлагаемая компоновка упругих элементов сейсмоизоляции и демпферов сухого трения в фундаментной конструкции быстро-возводимого здания.

1.5. Выводы. Цель и задачи исследования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММ СДВИГА ДЕМПФЕРОВ СУХОГО ТЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУЩИХСЯ ПАР.

2.1. Вводные замечания.

2.2. Описание экспериментальной установки для определения пара- . метров диаграммы деформирования при динамическом нагруже

2.3. Методика экспериментальных исследований.

2.4. Выводы по главе.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕ МЫ СЕЙСМОИЗОЛЯЦИИ В КОНСТРУКЦИЯХ БЫСТРОВОЗВОДИМЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕРОЯТНОСТНОГО ПОДХОДА.

3.1. Вводные замечания.

3.2. Разработка методики синтеза акселерограммы сейсмического . . воздействия.

3.3. Обобщенная расчетная модель исследуемых сейсмоизолированных объектов.

3.4. Методика расчетно-теоретических исследований эффективности сейсмоизолированных объектов с использованием вероятностного подхода.

4. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ СЕЙСМОИЗОЛЯЦИИ БЫСТРОВОЗВОДИ-. . . МЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ

4.1. Система дифференциальных уравнений движения.

4.2. Результаты численного решения по определению вероятностных характеристик отклика системы.

4.3. Система дифференциальных уравнений движения для расчетной модели двухэтажного здания.

4.4. Результаты численного решения по определению вероятностных характеристик отклика расчетной модели двухэтажного здания

4.5. Анализ результатов и рекомендации по выбору параметров сейс-моизолирующего фундамента с учетом случайных изменений характеристик трения.

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРАКТИКЕ СТРОИТЕЛЬСТВА.

5.1. Конструктивные предложения по возможности реализации . . систем сейсмоизоляции в конструкциях сейсмозащиты быстро-возводимых зданий.

5.2. Опытное проектирование системы сейсмоизоляции принятого типа в конструкциях сейсмозащиты быстровозводимого здания

В строительстве все большее распространение получают нетрадиционные виды возведения зданий, к которым относятся • быстровозводимые объекты из различных материалов и конструкций. Этот тип зданий особенно широко используется при ликвидации последствий стихийных бедствий. При этом быстровозводимые дома, выполненные из некапитальных конструкций, не рассчитаны на последующую разборку, они остаются на постоянное применение для нужд жилья, соцкультбыта, для возведения промышленных и других объектов. Появление нетрадиционных видов зданий в районах высокой сейсмической активности весьма актуально, т.к. их использование может оперативно решить многие проблемы восстановления жилых домов и всей инфраструктуры населенного места. Однако, учитывая непредсказуемость и внезапность повторения сильных толчков, проблема обеспечения сейсмостойкости быстровозводимых зданий представляет важную инженерную задачу. В настоящее время в мировой практике сформировалось два подхода повышения сейсмостойкости зданий -это традиционные методы, направленные на повышение несущей способности и специальные, среди которых наибольшее распространение получили сейсмоизоляция и сейсмогашение. Наиболее перспективными и надежными средствами для повышения сейсмостойкости быстровозводимых зданий являются специальные методы сейсмозащиты, которые позволяют сохранить такие преимущества этих зданий, как: низкие эксплуатационные расходы, трудоемкость монтажа и сроки строительства. Реализация систем специальной сейсмозащиты может осуществляться различным образом. Учитывая специфику быстровозводимых зданий, в диссертационной работе рассматривается система сейсмоизоляции, выполненная из упруго-податливых элементов и энергопоглотителей, роль которых выполняют демпферы сухого трения. В качестве демпферов предлагается использовать обжатые фрикционные пары из металлических листов.

Несмотря на большой объем исследований конструкций подобного рода в России и за рубежом, оценка их сейсмостойкости проводилась с использованием в основном детерминированных методов. Между тем, использование систем сейсмоизоляции и сейсмогашения систем, как быстровозводимых зданий, так и зданий обычного типа сопровождается неизбежным отклонением фактических характеристик элементов сейсмоизоляции от расчетных и, таким образом, они должны рассматриваться как случайные величины. Кроме того, и сейсмическое воздействие является в известной мере случайной функцией времени. В связи с этим предпочтительным методом оценки работоспособности и надежности системы сейсмозащиты быстровозводимых зданий является использование вероятностных методов анализа.

Отсюда целью работы является необходимость в проведении расчетно-экспериментальных исследований эффективности систем сейсмоизоляции в конструкциях сейсмозащиты быстровозводимых зданий с использованием вероятностных методов анализа и в разработке практических рекомендаций по их применению в сейсмоопасных районах.

Для решения поставленных задач в диссертационной работе использовались: математический аппарат динамики сооружений, метод математического моделирования с помощью ЭВМ и экспериментальный комплекс для оценки параметров демпфирования.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы.

11. Результаты исследования двухэтажных быстровозводимых зданий в детерминированной постановке имеют качественные и количественные различия по сравнению с одноэтажными объектами. К ним относятся меньшая степень зависимости выходных характеристик от величины параметра трения. В этой связи выбор значений параметров трения в демпферах для двухэтажных зданий может осуществляться с большими допусками на случайные изменения характеристик трения.

12. Получены вероятностные характеристики отклика двухмассовой расчетной модели. При этом расчетные значения параметра трения, при котором достигается минимальный уровень абсолютных ускорений первого и второго этажей с учетом случайного характера его возможных изменений, следует выбирать в пределах 5-10% от веса здания в зависимости от уровня сейсмического воздействия.

1. Индивидуальные жилые дома: Справочное пособие/ В.А. Заренков, Ю.Н. Казаков, А.Ф. Шнитковский. Под общей редакцией Ю.Н.Казакова-СПб.: 1999. -272 с.

2. ВСН 156-88/ Минобороны. Мобильные комплексы военно-строительных частей и организаций: (Нормы временного обустройства).-М., 1988.-40с.

3. ВСН 35-94/ Минобороны. Общевойсковые здания. -М., 1994.-122с.

4. СНиП 1.04.03-85 Продолжительность строительства. -М., 1984.

5. Быстровозводимые и мобильные здания и сооружения: перспективы использования в современных условиях.СПб., 10-11 декабря 1998г.: Тез. докл. межд. научн.- техн. конф. в ВИТУ МО РФ, СПб., 1998.-330с.

6. Казаков Ю. Н., Васильев А.И. Жилые дома из объемных блоков «БУК УНПАР» для войск.// Современные проблемы строительного производства: Тез. докл. научн.-техн. конф./ВИСН.- СПб, 1997.- с.27-29.

7. Абаимов А.И. «Гитор»-метод возведения малоэтажных монолитных зданий без опалубки.// Промышленное и гражданское строительство. 1993. - №5. - с. 16-17.

8. Кудряшова H.H. Наружные трехслойные стены конструкции «Анком».//Промышленное и гражданское строительство, №5, 1993. с. 17-18.

9. Олейник П.П., Каграманов P.A. Технология ведущий фактор малоэтажного строительства.// Промышленное и гражданское строительство, №3, 1993. с. 10-13.

10. Развитие малоэтажного домостроения на основе древесного сырья. Обзорная информация.- М.: ВНИПИЭИ леспром, 1990. -60 с.

11. Котенева 3. И. Конструкции малоэтажных жилых (домов) зданий. Киев, УМКВО, 1991 г.-124 с.

12. Из практики строительства малоэтажных жилых домов в США, Канаде, Швеции.// Опыт строительства. (Информационный сборник).вып. 23-М, 1959. с.42-102.

13. Максаи Дж. Холланд Ю и др. Проектирование жилых зданий. Пер. с англ. -М.: Стройиздат,1979. -118 с.

14. Карасев H.H. Мобильные здания и комплексы на основе открытых конструктивных систем. -М.: Стройиздат, 1987.- 136 с.

15. Шнитковский А.Ф, Прах В.И, Лубянченко A.B. Строительные материалы и изделия для сейсмостойкого строительства.//Экспресс-информация ВНИИНТПИ. Сейсмостойкое строительство, 1995, №5. с. 5-12

16. Прах В.И, Шнитковский А.Ф, Лубянченко A.B. Мобильное сейсмостойкое строительство.// Экспресс-информация. ВНИИНТПИ. Сейсмостойкое строительство, 1996, №4. с. 12-15

17. Шнитковский А.Ф, Прах В.И, Яшинин Ю. Г. Экспериментальные исследования стыковых соединений крупнопанельных зданий новогопоколения .//Экспресс-информация ВНИИНТПИ. Сейсмостойкое строительство, 1997, №4. с. 7-11.

18. Шнитковский А.Ф. Малоэтажные сейсмостойкие здания с нетрадиционными мерами сейсмозащиты.// Промышленное строительство. 1991, №5. с. 14-15.

19. Шнитковский А.Ф. Совершенствование сейсмостойких конструкций малоэтажных зданий и их экономическое обоснование: Автореферат канд. Дис./Таш. ПИ.- Ташкент, 1989.-20 с.

20. Шаблинский Г.Э., Завалишин С.И., Жаворонок И.В., Швей Е.М., Грошев М.Е. Исследование сейсмостойкости деревянных полносборных домов. // Сейсмостойкое строительство, 1999, №4, с. 25-28.

21. Яковлев Р.Н. Обеспечение сейсмостойкости зданий в индивидуальном строительстве.// Сейсмостойкое строительство, 1999, №5. с. 43-45.

22. Савинов О. А, Сандович Т.А. О некоторых особенностях применения системы сейсмоизоляции зданий и сооружений.// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1982.Т 161. с. 26-39.

23. Белаш Т.А. Оптимизация параметров энергопоглощения в сооружениях на сейсмоизолирующих фундаментах.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. С.Петербург. 1996.-46 с.

24. Уздин А. М,Сандович Т. А. Аль-Насер-Мохомад Самих Амин. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. -С-Петербург.Из-во ВНИИГ им. Б. Е.Веденеева, 1993.- 176 с.

25. Елисеев О.Н, Уздин A.M. Сейсмостойкое строительство. Учебник: в 2-х кн. -СПб.: Изд. ПВВИСУ, 1997. 321 с.

26. Skiner R. I., Robinson W. И., McVerry G.H. An introduction to seismic isolation. New Zealand. John Wiley SONS. 1993.-353 p.

27. Савинов О.А. Сейсмоизоляция сооружений (концепция, принципы устройства, особенности расчета).// Избранные статьи и доклады «Динамические проблемы строительной техники».- С-Петербург, 1993. с. 155-178.

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

29. Альберт И.У., Кауфман Б.Д., Савинов О.А., Уздин A.M. Сейсмозащитные фундаменты реакторных отделений АЭС. М.: Информ энерго, 1988.-64 с.

30. Килимник Л. Ш., Казина Г.А. Современные методы сейсмозащиты зданий и сооружений.// Обзор.- М.: ВНИИИС, 1987.

31. Поляков С. В. Современные методы сейсмозащиты зданий./С.В. Поляков, Л.Ш. Килимник, А.В. Черкашин М.: Стройиздат, 1989.- 319 с.

32. Корчинский И. Л., Бородин Л.А. и др. Сейсмостойкое строительство зданий./ Под ред. И.Л. Корчинского. Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1971.

33. Поляков С. В. Сейсмостойкие конструкции зданий. М.: Высш. шк. 1969. -326 с.

34. Чураян А.А., Джабуа Ш.А. Сейсмостойкие здания с гибким первым этажом.// Жилищное строительство, 1962.№1. с. 14-15.

35. Wolf I.P., Obernhuber P. Effects of horizontally propagating waves on the response of structures with soft first store.- Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1981, vol. 9, №1, p. 1-21.

36. Зеленьков Ф. Д. Предохранение зданий и сооружений от разрушения с помощью сейсмоамортизатора.- М.: Наука, 1979.

37. Pavot В., Ро Pus Е.А. Seismic bearing pads. // "Triboi. Int."-1979. З.р. 107-111.

38. Smith D. Rubber mounts insulate whole reactor from 0.6 g earthquakes.-Nucl. Eng. Int., 1977, vol.22, №262, p. 45-47.-les

39. Черепинский Ю.Д., Жунусов Т.Ж., Горвиц И.Г. Активная сейсмозащита зданий и сооружений. Алма-Ата: КазНИИНТИ. 1985.

40. Яременко В.Г. Выбор модели сейсмического воздействия для расчета зданий со средствами динамической сейсмоизоляции.// Экспресс-информ. ВНИИИС. Сер. 14. Сейсмостойкое строительство, 1981. вып. 11. с. 16-19.

41. Яременко В.Г. Принципы расчета и проектирования зданий со средствами динамической сейсмоизоляции. // Экспресс-информ. ВНИИИС. Сер. 14. Сейсмостойкое строительство, 1980. вып. 10. с. 4-7.

42. Коузах Сухейл Насер. Конструкции кинематических фундаментов в сейсмостойком строительстве зданий и сооружений на территории арабских стран.// Автореф. дис. на соискание уч. ст. кан. тех. наук. Санкт-Петербург, 1995г., 18 с.

43. Килимник Л.Ш., Солдатова Л.Л., Ляхина Л.И. Анализ работы зданий со скользящим поясом с использованием многомассовой расчетной модели. // Строительная механика и расчет сооружений, 1986. №6. с. 69-73.

44. Поляков С. В., Килимник Л. Ш. Рекомендации по проектированию зданий с сейсмоизолирующим скользящим поясом и упругими ограничителями перемещений.// Сейсмостойкое строительство, 1982. №4. с. 7-11.

45. Поляков C.B., Килимник Л.Ш., Солдатова Л.Л. Опыт возведения зданий с сейсмоизолирующим скользящим поясом в фундаменте. -М.: Стройиздат, 1984.

46. Адаптивные системы сейсмической защиты сооружений./ Я. М. Айзенберг, А. И. Нейман, А. Д. Абакаров, M. М. Деглина, T. JI. Чачуа.- М.: Наука. 1978.

47. Айзенберг Я. М. Реабилитация сейсмостойкости зданий с гибкими нижними этажами.// Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2001, №5, с. 3-6.

48. Сандович Т. А. Влияние внутреннего трения на поведение объектов различного назначения при сейсмических воздействиях.// Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. Сборник научных трудов. 1990. Т. 218. С. 63-65.

49. Альберт И. У., Сандович Т. А. Сравнительное исследование эффективности средств сейсмозащиты зданий, опирающихся на высокий свайный ростверк.// Известия ВНИИГ, 1979. Т. 131, с. 51-57.

50. Robinson W. N., Greenbank L. R. An extrusion energy absorber suitable for the protection of structures during an earthquake. // Earthquake engineering and structural dynamics. 1976.- vol. 4. -3- p. 251-259.

51. Назин В. В. Многоэтажное сейсмостойкое здание: а. с. № 577287, Опубл. 25.10.77 в БИ, 1977, № 39, МКИ Е04Н 9/02. УДК 699. 841: 624. 159.14 (088.8).

52. Савинов О. А., Сандович Т. А. и др. Фундамент сейсмостойкого здания. А. С. № 855160 / ВНИИГ им. Б.Е Веденеева Заяв. 28.06.79 (21) 27 85 872 /29-33; Опубл. 15.08.81. БИ № 30. МКИ Е04Н 9/02,302 с. 27/34, УДК 624. 159.1 (088.8).

53. Альберт И.У., Сандович Т. А. Экспериментальное исследование демпферов сухого трения.//Сейсмостойкое строительство. 1981.-вып. 6., с. 16-20.

54. Сандович Т.А. Влияние вида диаграммы сдвига демпфера сухого трения в системах сейсмоизоляции фундаментов на характер поведения сооружения.//Сейсмостойкое строительство. -1985. Вып. 7.

55. Сандович Т. А., Альберт И. У., Кондаков В. Е. Экспериментальное исследование демпфера сухого трения.// Сейсмостойкое строительство. -1992.-вып. 17. с. 28-32.

56. Белаш Т. А., Альберт И.У. Использование энергопоглотителей сухого трения в системах сейсмогашения зданий и сооружений.// Строительство и архитектура. Серия "Сейсмостойкое строительство". Экспресс-информация. -М., вып. 5, 1995 с. 35-41.

57. Уздин А. М., Бенин А. В., Мустафа Хашем Али. Исследование работы фрикционно-подвижных соединений при сейсмических нагрузках.// Экспресс-информация ВНИИС, «Сейсмостойкое строительство». Вып. 1. 1994, с. 32-36.

58. Уздин А. М., Мустафа Хашем Али. Оценка параметров диаграммы деформирования многоболтовых фрикционно-подвижных соединений (ФПС).// Экспресс-информация ВНИИС, «Сейсмостойкое строительство». Вып. 5, 1995, с. 24-30.

59. Мустафа Хашем Али. Теоретические основы расчета и проектирования фрикционно-подвижных соединений на высокопрочных болтах (ФПС).// Автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. -Санкт-Петербург. 1996.-20 с .

60. Sano, Takeshi; et al. Development of friction slip damper using high tension bolts: experiment on brake damper and application to building (in Japanese)// Report of Obayashi Corporation, Technical Research Institute, 2001, 62, p. 13-20.

61. Akiyama H. A. Prospect for future earthquake-resistant design //Engineering Structures, 1998, vol. 20, № 4-6, p. 477-451.

62. Уздин A. M., Долгая А. А. Расчет элементов и оптимизация параметров сейсмоизолирующих фундаментов. Обзорная информация. ВНИИИНТПИ, 1997.-78с.4&В

63. Яременко В. Г. Современные системы защиты зданий и сооружений от землетрясений. К., Знание, 1990. - 20 с.

64. Пакет обработки сигналов (ПОС). Руководство пользователя. Изд. НПО «Мера», 1995,-160 с.

65. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука. 1968, -576 с.

66. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. -М., 1957, 659 с.

67. Шуп Т.Е. Прикладные численные методы в физике и технике. -М.: Высш. шк., 1998.-255 с.

68. Прочность, устойчивость, колебания./ Под общ. ред. Биргера И.А., Пановко Я.Т. М.: Изд. «Машиностроение», 1968, т. 3, с. 277-278.

69. Людковский И.Г., Фонов В.В., Макарычева Н.П. Исследование сжатых трубобетонных элементов армирования высокопрочной продольной арматуры.// Бетон и железобетон. 1980. №7. с. 17-19.

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

71. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ПРАВИТЕЛЬСТВО ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

72. Государственное Учреждение ДИРЕКЦИЯ

73. По строительно-восстановительным работам1. СПРАВКА

74. О внедрении результатов диссертационной работы Лабазанова Руслана Рамзановича.