Жер сілкінісі

Бірқабатты ғимарат қатаңдығын қамтамасыз ететін бірден-бір жол ғимараттың көлденең қаңқасын кеңістікті жүйеде орналастыру. Төмендегі 6-шы суретте көрсетілген екі жартыаркадан құрастырылатын қаңқаны айқастыра, бір-біріне бұрыш жасай орналастыру арқылы ғимараттың кеңістікті нұсқасы берілген. Нәтижесінде дәстүрлі жүйеде қолданылып келген көлденең қаңқа арасындағы тік және көлденең қатаңдық байланыстырғыштарынсыз орналастыруға болады. Яғни, қаңқалардың кеңістікті жүйесі бірқабатты ғимарат қатаңдығын қамтамасыз етеді.

(6-сурет. Авторлық куәлік (А.С. №1325161. 1987 ж. №27 Бюл.))

 

                               а)                                    ә)                                          б)

а)-жарты арқалы раманың дәстүрлі түрі;

ә)-жарты арқалы раманы айқастыра орналастыру арқылы ғимарат қатаңдығын арттыру түрі;

б)-ғимарат кескіні

6-сурет.Бірқабатты Г-бейнелі екі жартыаркадан құрастырылған құралымдарды кеңістікті жүйеде орналастыру арқылы ғимарат қатаңдығын арттыру.

 

 

 

Құралымдардағы сығылған темірбетон бөлшектерінің сейсмика түріндегі айныма таңбалы аз қайталамалы жүктемелер әсеріне сенімділігін және қауіпсіздігін арттыру бағытындағы тәжірибелік сынағы

Төтенше жағдайлардың алдын алуы, экономикалык нысандар мен қоршаған ортаға зиян болдырмауы мен тіршілік қауіпсіздігін азайтуға бағытталған шаралар кешенді түрде жүргізуді талап етеді.

Менің курстық жұмысымда ұстындардың жұмыс істеу қабілетін жете зерттеу тікелей сынақ арқылы анықталады. Құралым элементтеріне сейсмикалық жүктемелер әсерін анықтау үшін бетон түрімен: кәдімгі бірінші серияда, БиоТехНМ және С3М15 модификаторымен ерекшеленетін екінші серияда және глениуммен ерекшеленетін үшінші

серияда темірбетон ұстындарының моделдері жасалған. Құрамында модификаторлар бар 14 бетондардың қажеттілігі Алматы және басқа ірі қалаларда құрамында жоғары беріктікті бетоны бар көтергіш қабілеттілігі жоғары темірбетон құралымдарын қажет ететін ғимараттар мен имараттардың сейсмикаға төзімді құрылысымен және құрылыс материалдарының сапалылығымен анықталады.

Сонымен қатар, М400 и М500 портландцементтермен бетондардын беріктігін В 45 – В 55 (М600-700) кластарына дейін жеткізу ұнтақтыжұқа толтырғыштардың және қазіргі органикалық (органикаминералдық) қоспалардың бірлескен қолдануын талап етеді. Сондықтан ұстындардың айныматаңбалы жүктемерге жұмыс атқару қабілетін салыстырмалы түрде бағалау үшін бірінші серияда В40 (М500) класты 4Ǿ18А-III (АS=10,24 см2) жұмыс арматурасы, екінші және үшінші серияларда В55 (М600) класты 4Ǿ14А-III (АS=6,20 см2) жұмыс арматуралары қабылданған. Барлық серияларда қалыпты жағдайда бетонның қату мерзімі,яғни беріктілік қасиетін жинауы 90 тәулікті құрады.

Тәжірибелік зерттеу сынағына арналған ұстындар бетоны мен жұмыс арматураларының физикалық механикалық қасиеттері 2- кестеде көрсетілген.

2 -кесте – Тәжірибелік ұстындардың бетон және жұмыс арматураларының сипаттамалары

Барлық үш серияларда 20х20х150см өлшемді есептік сұлбасы тіректе қатаң бекітілген және жоғарғы жағы еркін түрде қосылысқан ұстындар сынағы алынды. Ұстындардың нақты өлшемдерінің ірі масштабты  шамасымен әзірленді. Ұстындар көтергіштік қабілеттілігін есептеу ҚНжЕ 2.03.01 -84 әдістемесі бойынша жүргізілді. Ұстын үлгілерінің иілгіштігі 15 –ке тең.

Тәжірибелік ұстын үлгілері металды қалыптарда бетондалды. Ұстындарды бетондаған кезде, олармен қоса бетонның беріктік қасиетін анықтауға арналған өлшемдері 15х15х60 см және 10х10х40 см-лік призмалар мен 15х15х15 см-лік текше-кубтар қоса дайындалды. Үлгілердің толық саны 18 дана, жұмыс биіктігі 1.5м құрады, ал иілгіштігі 15-ке тең.

Жеке тәжірибелік ұстындардың статикалық сынағы арнайы жасалған әмбебап тұғырында жүргізілді (7-сурет). Ұстындарға бойлық бағытта әсер ететін жүктеменің мәні динамометрмен өлшеніп 50Н болды. Көлденең бағытта әсер ететін жүктемелердің мәні де динамометрмен өлшеніп отырды. Жеке түрдегі ұстындар айныматаңбалы азқайталамалы, яғни сейсмика түріндегі жүктемелерге үлгінің біржақты (қирау деңгейіне дейін) түрінде

тікелей тұрақты тік жүктемесі кезіндегі көлденең статикалық тәртіп әдісімен сыналды.

Әрбір серияда алты үлгіден: оның екеуі эталон ретінде біржақты біртіндеп толық қирау деңгейіне дейін өсетін статикалық көлденең жүктемелер әсеріне, ал төртеуі көлденең айныматаңбалы азқайталамалы цикл саны 50ге дейін жететін және жүктеме деңгейі эталонды үлгінің толық қирау деңгейінен 70% құрайтын жүктемелерге сыналды.

          

                                а)                                                                     ә)

а) – ұстынды статикалық сынау түрі; ә) - әмбебап тұғырдың жалпы құрылымы

7-сурет – Тұрақты тіке  түскен және көлденең азқайталамалы  жүктемелер әсеріне статикалық  сынақ тұғырының сұлбасы.

Сейсмикалық түрдегі айныма таңбалы аз қайталамалы жүктемелер

әсерінен сенімділік және қауіпсіздік деңгейін айқындайтын темірбетон

ұстындардың статикалық сынақтар нәтижесі

Сынақ зерттеу жұмысымызға сәйкес үлгілердің көлденең қимасының тікбұрышты өлшемі 20х20 см, жұмыс биіктігі 150 см жеке ұстынның 18 данасы дайындалды. Жеткілікті шекті жүктеме кезіндегі ұстындардың қирауы, олардың қалыпты қимасы бойынша сығылған бетонның салдарынан уатылу арқылы үлкен кернеулі жағдайы олардың төменгі бөлігінде пайда болады. Төмендегі 3-кестеде сыналған ұстындардың есептік қималарының беріктік сипаттамалары, қима беріктіктері көлденең жүктемелердің және иілудің сынақты және есептік көрсеткіштері, циклдар саны, беріктік пен деформациялық қасиеттерінің негізгі өлшемдері бойынша салыстырмалы талдау нәтижелері келтірілген.

Бірінші сериядағы бетонның призмалық беріктігі 42,6 МПа-ды, ал екінші және үшінші серияларда 49,7 МПа және 50,1 МПа-ға сәйкес болды.

3-кесте.Ұстындардың көтергіштік қабілеттілігінің тәжірибелік және есептік мәндерін салыстыру.

Айныматаңбалы азқайталамалы жеке ұстындардың статикалық сынағы кезінде үлгі деформациясынан болған бетон мен бойлық арматураларының «жүктеме –орынауыстыру» байланыстылығының қисықтықтарын 8-ші , 9 –шы суреттерден айқын байқауға болады.

8-сурет – ҰҚ1-5а ұстынындағы бетонның деформациялану қисықтығы

9-сурет – ҰҚ2-3а ұстынының жұмысындағы арматура деформациясының

Қисықтығы.

10-суретте біржақты бағытта және азқайталамалы орташаланған жүктемелерден алынған ҰЖ, ҰҚ1 және ҰҚ2 сериялы ұстындардың деформациялар қисықтығы, ал 11-суретте ҰҚ1-3 ұстынының деформациялық қисықтығы келтірілген. Осы график - қисықтығында көрсетілгендей, айныматаңбалы азқайталамалы жүктемелердің циклдарсанын өткен сон ұстындардың қатаңдығы азаяды. Ал орташаланған максималдық

азқайталамалық жүктемелер әсерінен қирау кезіндегі иілудің максималдық мәндері эталонды мәндердін 0,68 деңгейін құрады. Көлденең жүктеменің мәні эталондық үлгідегі қирау мәнінің 0,7 деңгейімен алғанда 81,5 мм, ал азқайталамалық жүктемелермен сыналғанда 55 мм болды. ҰЖ-3а ұстын үшін алғашқы үш қайталамадан кейін гистерезис орамы тұрақталады. ҰЖ-3а және ҰЖ-4а ұстындарында қайталамалық жүктемелер 18

кезінде созылған арматурада деформациялары кәдімгі статиалық созылу деформацияларымен салыстырғанда 0,25%, сығылған арматураның 0,27%, ал сыну кезінде созылған арматураның деформациялануы 0,38%, сығылған арматурада 0,36% құрады. Эталондық ҰЖ-1 ұстындыға созылған арматураның деформациялары 0,38%, сығылған арматуранікі 0,41% болды.

 

10-сурет – Бір бағыттағы және орташаланған азқайталамалы жүктеме әсері кезіндегі ҰЖ, ҰҚ1 және ҰҚ2 сериялы ұстындардың деформациялық қисықтығы.

Сейсмикалық түрдегі жүктемелердің әсеріне тәжірибелік нақты фрагменттің ұстындары кәдімгі арматураланған, яғни бойлық арматуралары кернелмеген төрт тірек конструкциясынан тұрғызылған. Нақты фрагмент ұстынының 30 х 30 см қимасындағы бойлық арматурасы 8 Ǿ 20 А – ІІІ стержіннен тұрады.

Динамикалық сынақ үрдісі кезінде фрагменттің биіктігі бойынша әр деңгейде орынауыстырулары, үдеулері мен жылдамдығы, сонымен қоса іргетастың мүмкін болатын бұрылысы жазылып алынды. Бұл тіркеулер іргетастың жоғарғы, ұстын басы биіктігіне және жабынтақтаның деңгейлерінде іске асырылды. Динамикалық сынақта сейсмикалық түрдегі жүктемені ғимарат төбежабынында орнатылған В-3 мәшинесі тудырды. Дірілдеткіш В-3 мәшинесі металл рамалы – жақтау арқылы төбежабын тақтасына бекітілген. Фрагменттің вибрациялық сынағы екі дірілдеткіштің көмегімен жүргізілді. Сондай-ақ ғимараттың соңғы шекті сынақ кезеңінде қосымша сегіз табаққа көбейтілді. Сынақтың әрбір кезеңі алдында көлденең жүктемемен тартпа арқылы фрагменттің меншікті периоды алынып, жазылған осциллограмма көрсеткіші арқылы ғимарат тербелісінің меншікті периоды 0,74 сек құрады. Мұның өзі есептік мәннің тәжірибе жүзінде сәйкес келетінін аңғартты. Сынақ кезінде екі аралықта тәжірибелік фрагменттің тербеліс пішіні тұрғызылды.

Фрагмент сынағының бірінші кезегінде тербеліс периоды 0,92 сек құрып, ғимарат пішінінде бұрылыс тудырған болатын. Фрагмент жоспарының тербеліс пішіні сынақтың екінші кезеңінің үшінші жазбасында тіркелді. Бұл кезеңде фрагменттің аса үлкен орынауыстыруы 59,7 мм құрады. Ал фрагмент ортасында 56,1 мм және үшінші арна жазбасы бойынша ол 55,1 мм болды. Әр кезең сайын тербеліс периоды өсіп, бірінші кезеңдегі 0,92 сек, соңғы сынақ кезеңіндегі 1,3 секундқа дейін өсті.

Сынақ соңында бірінші кезеңге қарағанда сынақ соңындағы меншікті период 1,49 есеге артты. Фрагмент қаңқасының реакциялық алынған мәліметтері бойынша жабын деңгейіндегі орынауыстыруына байланыстылығымен ғимарат қаңқасының деформациялық қисықтығы тұрғызылды (17-сурет).

17-сурет – Қалпына келтіру күшіне байланысты ғимарат қаңқасының қисықтығы

Қаңқаның деформациялық қисықтығы көрсеткендей фрагменттің бастапқы қатаңдығы бесінші кезеңге қарағанда 2,2 есе артық екенін көрсетті. Ал тербелістің логарифмдік дикременті 3 есе өскенін тербілістің резонанстық жиілігі 1,4 есеге төмендегенін және тербелістің меншікті периоды 1,5 есеге артқанын дәлелдей алдық.

Сызба қисықтығынан аңғаратынымыз, қоздырушы жүктеменің өсуіне байланысты қарқынның әсер ету байланыстығынан туындайтын мәлімет, қаңқа қатаңдығы төмендеген. Яғни, фрагмент ұстындары жарықшақтың шығуынасәйкес келген. Динамикалық фрагмент сынағы кезінде қаңқаның реакциясы 107,7 кН –ды құрады. Яғни, фрагменттің есептік сейсмикалық көлденең жүктемесі 9 балдық қарқындалықпен әсер етіп, нормалық сәйкестік бойынша 80,04 кН құрады.

Бұдан шығатын қорытынды: 9 балдық қарқындылықтағы көлденең тәжірибелік мәні есептікке қарағанда 1,35 есеге, ал 8 балдық жерсілкінісі кезіндегіге қарағанда –2,7 есеге артқаны анықталды. Сол сияқты есептеу әдістемелігімен жүргізілген зерттеуде ұстындардың тәжірибелік көтергіштік деректер бойынша ұстындағы арматуралардың деформациясы есептік қимада 0,12; 0,17 және 0,23 % -ды құрап, σт арматураның аққыштық шегіне жақын екенін көрсетті.

Сейсмика түріндегі жүктеме әсерінен ғимарат фрагментінің қаңқасын тербеліс жағдайында қарастырдық. Дірілдеткіштің әсер етуінен фрагменттің ішкі тербелісі кезең бойынша келесі заңдылық бойынша есепке алынады:

F = F0 · cosωt, (1)

мұндағы F0 – қозғаушы күштің амплитудасы, Н; ω – дірілдеткіш тербелісінің

жиілігі, Гц.

Барлық нақты жүйеде кедергі күші болатындықтан, оның әсері энергия жүйесін төмендетуге әкеледі, яғни фрагмент қаңқасының энергиясы жағдайында жүзеге асады. Қарапайым жағдайда Ry ғимараттың кедергі күші жылдамдық шамасына тура қатысты.

Ry = - r · y, (2)

мұнда r – тұрақты кедергі коэффициенті. Ал минус белгісі Ry кедергі күші мен

y жылдамдықтың қарама-қайшылығын аңғартады. Бұл жағдайда Ньютон

заңының екінші теңдеуі мына түрге ие болады.

m · y = - k·y - r·y + F0· cosωt (3)

Келесі белгілеулерді келтірсек, r/m = 2β, k/m = ω0

2, F0/m = f0 және

(3)теңдеудің осы белгіленуін ескере отырып, төмендегі түрде жазуға болады:

y + 2β· y + ω0

2 ·y = f0· cosωt (4)

(4) теңдеу біртекті емес. Біртекті емес теңдеудің жалпы шешімі біртекті

теңдеудің жалпы шешімі мен біртекті емес теңдеудің жеке шешімінің сәйкес

қосындыларына тең. Біртекті теңдеудің жалпы шешімі

y = а0·e-α(t) · cos(ωt + α), (5)

мұндағы ω = wо2 - b 2 , ал а0 мен α –тұрақты шама, тәжірибелік сынақ

бойынша анықталынады.

Сонда біртекті емес теңдеудің (4) жеке шешімі мына түрге ие болады.

у = f0 /ρ · cos(ωt + φ) , (6)

мұндағы ρ = (w о 2 - w 2 ) 2 + 4b 2 ×w 2 және φ = 220arctg 2

Бұдан (6) теңдеуге f0 , ρ және φ мәндерін қойсақ, F0- ге қатысты

қорытынды өрнегі шығады.

F0 = 2cos t arctgm y о , (7)

Үшінші Ньютон заңы бойынша реакция күші әсер етуші күшке модуль –

үлгісі бойынша және қарама - қарсы бағытталған. Сондақтан ғимарат фрагменті

қаңқасының реакциясы (7) өрнекпен анықталады.

ω=ω0 шарты кезінде келесі өрнек түрінде жазылады:

F0 =tm y0 cos2, (8)

мұндағы β- тербелістің өшу декременті.

Ішкі әсер күшінің жүктемесімен қаңқалы ғимарат фрагментінің орын өзгертуін бағалау үшін (8) өрнекті пайдалануға болады. Өрнек мазмұнындағы барлық шамалар толығымен зерттелген нақты ғимараттың тәжірибелік сынақ нәтижелері бойынша анықталып алынады.

Сейсмикалық сипаттағы төтенше жағдайлар кезіндегі қаңқалы

өнеркәсіптік ғимараттарды құралымдық және көлемдік –жоспарлық

шешімдері бойынша тәжірибелік жобалаудың нәтижелерін талдау

Алматы қаласындағы өнеркәсіптік ғимараттардың 70-80 пайызы негізінен бірқабатты қаңқалы темірбетон ұстынды жүйеде тұрғызылған. Темірбетон құралымды бірқабатты өндірістік ғимараттардың төтенше жағдайлар кезіндегі қаңқасының сейсмикаға беріктігі мен сенімділігін арттыру мақсатында жүргізілген зерттеу жұмысында және ғимараттардың жобалық тәжірибелік нысанында жұмыстар 32 нұсқада әртүрлі көлемдік-жоспарлық және

құралымдық шешімдермен қабылданған. Жұмыс нәтижесінде орындалған тәжірибелік жобалаудың құралымдық жүйесі 3 түрлі техникалық-экономикалық көрсеткіштермен: ғимараттың құны, болаттың және бетонның шығындары 1м2 өлшем бірлігіне есептелінген. Салыстырмалы талдау техникалық-экономикалық көрсеткіштердің: ғимараттың аралығына, биіктігіне және жабынның құралымдық шешіміне, сондай-ақ қабырғалық қоршауларына