Исследования в области сейсмического строительства на современном этапе ведутся с целью повышения несущей способности зданий, а также в направлении применения мер сейсмозащиты для снижения уровня инерционных сил, развивающихся в зданиях и сооружениях при землетрясениях. Одним из мероприятий по обеспечению сейсмостойкости зданий является введение в систему дополнительного трения, активно противодействующего возбуждающим силам. Благодаря дополнительному трению происходит быстрое затухание свободных колебаний здания, резкое ограничение роста амплитуд вынужденных колебаний при резонансах, а также снижение напряжений в несущих конструкциях от импульсов и ударов.

Дополнительное трение может быть введено в систему здания различными способами, в том числе путем применения демпферных устройств, в которых во время колебания системы возникают значительные силы сухого или вязкого трения.

В результате первых, проведенных в ПЭКТИ, проектно-исследовательских работ было выявлено, что для многоэтажных каркасных зданий с ядрами жесткости могут быть использованы V-образные и песочные демпферы сухого трения технологическими и простыми в изготовлении.

Изначально, в период появления V-образных демпферов сухого трения они представляли собой ленту из стали марки 65Г, отштампованной в виде буквы V. Демпферное устройство устанавливают в зазорах между плитой перекрытий и ядром жесткостей в обжатом состоянии с начальной осадкой вершины Δ0, которая обусловлена разностью горизонтальных перемещений каркаса и ядра жесткости (на данном уровне) при колебании здания. Силы трения возникают в местах контакта ножек демпферных устройств с поверхностью, колеблющейся конструкций. Они возрастают по мере увеличения осадки вершины демпферного устройства Δ под действием горизонтальных сил [1].

Одним из основных параметров V-образного демпфера, от которого зависит его упругогистерезисные характеристики, является угол раскрытия α. Поэтому указанные характеристики определяли при трех различных углах α, которые соответствовали параметрам трех типов V-образных демпферов.

Данную технологию повышения сейсмостойкости применяли в зданиях, возведенных методом подъема этажей. Многоэтажные здания с ядрами жесткости, возводимые методом подъема перекрытий, можно рассматривать как систему «ядра жесткости-каркас», в которой оба составных элементов системы способны работать самостоятельно: ядра жесткости преимущественно на горизонтальные нагрузки, а каркас — в основном на вертикальные.

Пространственная компоновка системы из каркаса с цельными на этаж плитами перекрытий и ядра жесткости, а также наличие технологических зазоров между ними создают благоприятные условия для поэтажной установки систем демпферов. Применение демпферных устройств приводит к образованию новой пространственной системы, динамические характеристики которой регулируются в довольно широком диапазоне в зависимости от конструкции, числа и расстановки демпферов. Использование демпферов повышает сопротивляемость здания при воздействии поперечных динамических нагрузок (сейсмика, ветер).

В многоэтажных зданиях с ядрами жесткости при применении демпферных устройств сейсмические нагрузки воспринимаются не отдельными демпферами, а системой, т.е. группой совместно работающих демпферных устройств, размещенных поэтажно в зазорах между плитами и ядром жесткости.

Современным эффективным способом повышения сейсмостойкости многоэтажных зданий, основанных на принципе трения, является введение между фундаментом и верхней конструкции здания резинометаллических опор, которые поглощают энергию механических колебаний. Сущность метода при возведении нового здания и при реконструкции состоит в отделении верхней части конструкции от фундамента, и внедрение сейсмоизоляторов между ними. Опора состоит из стальных пластин и высококачественной резины, представляющей собой слоистую конструкцию со связующим веществом. Концепция данного метода была разработана М.Г. Мелкумяном, который проводил свои разработки системы и лабораторные исследование в Японии в институте Промышленной Науки, Университет Токио. Одним из преимуществ применения данной технологии при реконструкции является отсутствие необходимости выселения жильцов из здания в период производства работ. Первое практическое применение новой технологии увеличения сейсмостойкости с помощью демпфирующих опор было реализовано в Армении [2]

С учетом местного производства резинометаллических опор в Армении, превышение сейсмостойкости зданий стало 1.5 раза экономичнее в сравнении с другими методами. Производство опор осуществляется также в Великобритании, Малайзии, Японии, Румынии.[3]

Авторами статьи предлагается применить данное современное резинометаллическое демпфирующее устройство для повышения сейсмостойкости зданий, возведенных методом подъема этажей. В отличие от V- образных устройств, которые устанавливались на каждом этаже, современные демпферы предлагаются использовать для отделения фундамента от верхней части здания. Предполагается моделирование расчетной схемы конструкций здания с введенными демпферами для исследования их поведения под воздействием горизонтальных и вертикальных динамических нагрузок. В результате наших исследований, планируется оценить технологическую надежность и работоспособность зданий с введенными в него демпферами при динамических нагрузках, и предложить метод введения резинометаллических демпферов между фундаментом и верхней частью здания, повысив сейсмическую стойкость до 9 баллов.

Библиографический список

  1. Возведение зданий и сооружений методом подъема: (Исследования, проектирование, строительство)/А. О. Саакян, Р. О. Саакян, С. Х. Шахназарян. — М.: Стройиздат, 1982 .
  2. Seismic Isolation Retrofitting Experience in Armenia and New Structural Concept for an Existing 8‐Story Reinforced Concrete Hospital Building to be Retrofitted by Base Isolation. / Mikayel Melkumyan/
  3. Презентация «Опыт реконструкции зданий в Армении» Др. Микаел Мелкумян. [электронный ресурс]. URL: http://www.myshared.ru/slide/640452/ (дата обращения 01.05.2017 г)