Сейсмостойкость смежных зданий, соединенных демпфером, с учетом упруго–вязко–пластических свойств взаимодействия фундаментов с основанием

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мировой практике строительства ведущую роль играют вопросы использования устройств гасителей с целью гашения энергии сейсмических сил для обеспечения сейсмостойкости многоэтажных зданий и сооружений 3 . В этом направлении в развитых странах достигнуты определенные успехи, особое внимание при строительстве и реконструкции многоэтажных зданий уделяется разработке конструктивных решений и антисейсмических мероприятий, а также совершенствованию методов расчета, обеспечивающих их прочность и сейсмостойкость. С приобретением независимости в нашей республике реализуются всеобъемлющие мероприятия по повышению сейсмостойкости зданий и сооружений, в том числе совершенствуются методы расчёта и проектирования зданий и строительных конструкций, обеспечивающих их сейсмостойкость и конструкционную сейсмическую безопасность. В этом отношении в проектных работах с целью усиления уязвимых мест конструкций многоэтажных зданий достигнуто определение напряженно-деформированного состояния, совершенствование методов снижения степени трещинообразования и повреждений, повышение сейсмостойкости существующих и вновь строящихся зданий и сооружений, уменьшение энергии сил землетрясений, воздействия сейсмических сил, а также снижение степени возможных возникающих повреждений в зданиях. I !аряду с этим применение сейсмозащитных устройств в многоэтажных зданиях с учетом свойств взаимодействия фундамента с грунтом, а также осуществление модельных и натурных экспериментальных исследований с использованием современного лабораторно-экспериментального оборудования и на основе полученных результатов, вопросы совершенствования новых конструктивных решений по обеспечению сейсмостойкости зданий и сооружений остаются одним из актуальных проблем. В стратегии Действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан ставится задача реализации целевых программ «строительство доступного энергоэффективного многоквартирного жилья в городах, реконструкция и капитальный ремонт существующих домов для улучшения условий жизни населения»4. Осуществление данной задачи, в частности, увеличение сейсмостойкости на основе совершенствования демпферных устройств смежных зданий в различных конструктивных системах, является важной задачей. Важное место в мире занимают вопросы создания устройств, способствующих обеспечению сейсмостойкости существующих и новостроящихся зданий, уменьшения сейсмических воздействий и возможных повреждений в зданиях при воздействии землетрясений. В этой сфере пристальное внимание уделяется вопросам применения гасящих устройств в зданиях, совершенствования методов расчета на сейсмические воздействия смежных зданий, создания компьютерной программы для расчета смежных зданий, соединенных конструкцией демпферного устройства, с учетом свойств взаимодействия фундаментов с грунтом основания, разработки методики проектирования по параметрам демпферного устройства, снижающего энергию сейсмических сил в многоэтажных зданиях, выполнения целевых научных исследований, формулирующих важные задачи в данной области. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Указами Президента Республики Узбекистан №УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», №ПП-2660 от 22 ноября 2016 года «О мерах по реализации программы по строительству и реконструкции доступных многоквартирных домов в городах на 2017 - 2020 годы», №ПП-3190 от 9 августа 2017 года «О мерах по совершенствованию проведения научных исследований в области сейсмологии, сейсмостойкого строительства и сейсмической безопасности населения и территории Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является повышение сейсмостойкости многоэтажных смежных зданий в различных конструктивных системах с помощью соединения разработанной конструкции демпферного устройства, а также расширения их площади. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: усовершенствована вязкоупругая часть на основе элементов демпферного устройства для соединения зданий, являющегося гасителем сейсмических колебаний; определены динамические характеристики смежных зданий, соединенных демферным устройством, с учетом свойств взаимодействия фундаментов с грунтом основания на основе сопоставления результатов экспериментальных и теоретических исследований; усовершенствованы расчеты определения сейсмических сил в многоэтажных зданиях на основе теории затухающих колебаний; определены коэффициенты жесткости и вязкости демпферного устройства для проектных работ. Заключение Па основе проведённых исследований по диссертации доктора философии (PhD) на тему «Сейсмостойкость смежных зданий, соединенных демпфером, с учетом упруго-вязко-пластических свойств взаимодействия фундаментов с основанием» представлены следующие выводы: 1. На основе анализа существующих методов защиты сооружений от сейсмического воздействия установлено, что приемлемые варианты устройства для использования при соединении здания с этажеркой весьма ограничены. С учетом этого обстоятельства, предложена новый вариант конструкции соединительного демпферного устройства для системы «здание-этажерка», работающая по принципу упруговязкой связи. 2. Создана методика определения рачетным путем сейсмических сил в системе «здание-этажерка», соединенных упруговязкой связью. Разработана методика определения упругих и вязких параметров соединительного демпферного устройства. 3. Расчетами установлено, что соединительное демпферное устройство дает наибольший эффект при соединении третьего и четвертого этажей четырехэтажного здания. 4. Предложенную методику расчета можно использовать и для других конструктивных систем и различной этажностью многоэтажных смежных зданий. 5. На основе теории расширенного подобия А.Г.Назарова смоделированы конструкции одной секции здания и каркасной этажерки, а также обоснована эффективность работы предложенного демпферного устройства при колебаниях системы смежных зданий. 6. Создана методика проведения экспериментов для определения динамических характеристик зданий с использованием нового измерительного комплекса приборов и датчиков компаний DYTRAN, позволяющего записывать ускорения на компьютере. 7. Проведением серии экспериментов на модели путем создания микросейсмических нагрузок обоснована эффективность работы предложенного соединительного демпферного устройства для системы «здание-этажерка». Показано, что использование этого соединительного демпферного устройства существенно снижает перемещения (прогибы) системы «здание-этажерка» (в крупнопанельном здании на - 3%, в кирпичном - в 3 раза) и тем самым повышает их сейсмостойкость от 10 до 25%. 8. Результатами экспериментов доказано, что предлагаемым соединительным демпферным устройством можно регулировать динамические характеристики системы «здание-этажерка» и добиться, возможно, наибольшего эффекта уменьшения амплитуд колебаний в 5 раз меньше, чем до ее соединения. 9. Эффект гашения колебаний по данным опытов на 37% больше, чем по данным расчета (11%). 10. Результаты экспериментальных и расчетных данных по определению динамических характеристик системы «здание-этажерка» сопоставимы в пределах их точности и дополняют друг друга. 11. Соединение с упруговязкой связью здания с этажеркой более эффективно в зданиях с меньшей жесткостью (например, в кирпичном здании, чем в крупнопанельном). 12. Доказано, что соединение зданий демпферными устройствами на всех этажах необязательно - достаточно соединить их в двух местах по высоте, т.е. на высоте (O.35-H).4)h и (0.64).7)h (h-общая высота здания) для четырехэтажного здания. Для многоэтажных зданий (9, 16 и другие) место соединения определяется расчетом по вышеприведенной методике.