Сейсмоизоляция сооружений

В зависимости от конструктивного выполнения упругой связи динамические гасители подразделяются на три группы:

-пружинные гасители

- маятниковые гасители 

- комбинированные гасители (рис. 21).

Пружинный гаситель (рис. 21, а) состоит из массивного блока, который опирается на перекрытие здания через скользящие опоры (пластины с достаточно низким коэффициентом трения) и стальных пружин, размещаемых между блоком и несущими конструкциями здания или специальными упорами. Требуемое затухание в гасителе обеспечивается за счет сил сухого трения в скользящих опорах, возникающих при относительных перемещениях массы гасителя. В случае необходимости (по расчету) параллельно пружинам дополнительно устанавливаются вязкие демпферы.

                                          Рисунок 21. – Схемы динамических  гасителей

Маятниковый гаситель (рис. 21, б) состоит из блока, подвешенного на жестких тросах, которые жестко заделаны в точках подвеса. Частота собственных колебаний маятникового гасителя регулируется изменением длины тросов, а затухание в гасителе обеспечивается за счет внутреннего трения, возникающего при изгибных деформациях верхней части тросов при колебаниях массы гасителя. В случае необходимости затухание в гасителе может быть увеличено за счет создания промежуточных опор в верхней и нижней частях троса.

Комбинированный гаситель (рис. 21, в) состоит из блока, который крепится к несущим конструкциям здания с помощью гибких подвесок и стальных пружин. Частота собственных колебаний комбинированного гасителя регулируется за счет изменения жесткости стальных пружин. Требуемое затухание в гасителе обеспечивается установкой вязких демпферов.

Динамические гасители колебаний могут применяться как для снижения расчетных сейсмических нагрузок на несущие конструкции зданий, так и для повышения надежности особо ответственных зданий, при этом расчетные нагрузки на такие здания не снижаются.

Для здания повышенной этажности с металлическим каркасом в случае применения гасителя расчетная горизонтальная сейсмическая нагрузка на здание может быть снижена на балл, а для зданий с железобетонным каркасом соответственно на половину балла. Применение гасителей для высоких зданий в сейсмических районах оправдано еще и тем, что один и тот же гаситель снижает реакцию здания, как на сейсмическое воздействие, так и на ветровое.

Динамические гасители колебаний могут применяться как самостоятельная система сейсмозащиты, так и в сочетании с другими системами активной сейсмозащиты. В первом случае гасители колебаний рекомендуется применять преимущественно для зданий с расчетной сейсмичностью 7 баллов.

К недостаткам сейсмозащиты зданий с помощью динамических гасителей следует отнести относительную сложность конструкций гасителей колебаний и невозможность их применения для массового строительства из-за необходимости индивидуальной настройки гасителя для каждого конкретного здания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перспективы внедрения систем активной сейсмозащиты в сейсмостойкое строительство

Представленный выше обзор показывает, что в нашей стране и за рубежом предложено и разработано большое количество систем активной сейсмозащиты зданий. Отдельные из этих систем получили практическое воплощение на отдельных объектах, это позволило оценить их технологичность для строительного производства. На многих объектах проведены вибрационные испытания, что позволило получить экспериментальные данные о поведении этих систем при динамических воздействиях. Однако по существу все разработанные системы нуждаются в дополнительных исследованиях преимущественно в натурных условиях, так как многие стороны реального поведения систем сейсмозащиты трудно исследовать теоретически или на моделях из-за весьма большого количества факторов, влияющих на поведение сооружения при интенсивном землетрясении.

На основании существующего опыта теоретических и экспериментальных исследований можно выделить ряд перспективных для сейсмостойкого строительства систем сейсмозащиты:

- для 7- и 8-балльных районов  для зданий с жесткой конструктивной схемой можно рекомендовать системы сейсмоизоляции с резинометаллическими опорами, с кинематическими фундаментами, системы с гибким первым этажом с демпферами сухого трения. В зданиях, имеющих металлический каркас, рационально применять упругопластические поглотители, а для высоких зданий с металлическим каркасом - динамические гасители колебаний. Для многоэтажных каркасно-панельных зданий можно рекомендовать фрикционные диафрагмы;

- в районах с 9-балльной  расчетной сейсмичностью следует  применять в основном здания  с жесткой конструктивной схемой, имеющие сейсмоизолирующий скользящий  пояс в фундаменте. Для зданий  с каркасной конструктивной схемой  следует применять выключающиеся  и включающиеся связи.

Перспективным является совместное применение различных систем сейсмозащиты, так называемых комбинированных систем, что позволяет сочетать их достоинства и уменьшить влияние неблагоприятных свойств, присущих отдельно каждой из систем. Так, например, для здания, имеющего одну из систем сейсмоизоляции, дополненную включающимися связями и динамическим гасителем колебаний, можно снизить расчетную нагрузку на полтора-два балла при любом возможном спектральном составе землетрясения.

В заключение заметим, что в тех случаях, когда возможны землетрясения с значительными вертикальными ускорениями проектирование систем активной сейсмозащиты необходимо вести с учетом как горизонтальных, так и вертикальных колебаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Землетрясения представляют собой сильные колебания грунта, происходящие из-за высвобождения большого количества энергии в течение короткого промежутка времени при дислокациях внутри земной коры или в верхних слоях мантии. Такова точка зрения сейсмологии. Для народного хозяйства землетрясение – это стихийное бедствие, причиняющее значительный материальный ущерб и вызывающее человеческие жертвы.

Территории, подверженные сейсмоопасности интенсивностью 7-9 баллов, составляют около 15-20% от общей площади СНГ и располагаются в основном в южных и восточных районах, где осуществляется интенсивное народнохозяйственное строительство.

Снижение материальных затрат на восстановление зданий после предполагаемого землетрясения – актуальная задача. Ее решение может осуществляться путем использования сейсмоизоляции и других систем динамического регулирования сейсмических нагрузок. Выбор той или иной системы, а также расчет и конструирование должны производиться с участием специализированных проектных и научных организаций.

На стадии проектирования необходимо выполнять пространственный расчет зданий (рядовых высотой свыше двух этажей, ответственных и уникальных) минимум по двум вычислительным комплексам с применением вариации расчетных моделей, для исключения возможности ошибок из-за накопления математических погрешностей во время расчета. На данный момент используются следующие вычислительные комплексы: SCAD, STARK, MicroFe, ЛИРА, Nastran и т.п.

 

 

 

 

                                                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников:

1. СНиП II-7-81* Строительство  в сейсмических районах. Госстрой  России. – М.: ГУП ЦПП, 2000. - 44 с., карты  ОСР-97

2. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

3. Поляков В.С., Килишкин  Л.Ш., Черкашин А.В. Современные методы  сейсмозащиты зданий. - М.: Стройиздат, 1989. - 320с.

4. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-4/114.htm

5. http://agta.ru/docs/PGS_Docs/Metodichki/Seysmostoykost'_zdaniy_i_sooruzheniy_Uch_posobie.pdf