06 марта 2016г.
В ходе исследования рассматривалось пятиэтажное каркасное здание, оборудованное сейсмоизолирущими фундаментами маятникового типа на воздействии акселерограммы девяти - бального землетрясения, произошедшего в Черногории 15.04.1979. Расчётная схема здания представлена на Рисунке 1.
По своему характеру землетрясение в Черногории является низкочастотным с пиком спектра в районе частоты 1Гц. Расчёт производился в сертифицированной программе “Сейсмопроект”. В качестве исходных данных
задавались массы всех ярусов, матрица жесткости здания, матрица затухания, шаг интегрирования, акселерограмма землетрясения, длина подвеса и коэффициент затухания маятниковой сейсмоизоляции. Результатом расчёта являются перемещения всех ярусов здания от воздействия землетрясения, сейсмические силы и изгибающие моменты, возникающие от них. В Табл.1 представлены значения момента по обрезу фундамента при различных длинах и коэффициентах затухания маятниковой сейсмоизоляции lm - длина маятника , cm - коэффициент затухания маятника. Также, для сравнения, в таблице приведён момент по обрезу фундамента сооружения с жёсткой заделкой основания.
Снижение сейсмической нагрузки в этом случае весьма незначительно. Для длины 0,5 м наблюдается увеличение сейсмической нагрузки. Увеличение объясняется совпадение частоты колебаний маятника с резонансной частотой акселерограммы. Угол отклонения маятника от положения равновесия составляет 41°.
Для маятника с длиной подвеса 0,5 м и коэффициентом затухания менее 0,5 определить сейсмическую нагрузку не представляется возможным, так как отклонение маятника от вертикали превышает 90 градусов.
На Рисунке 2 представлены: исходная акселерограмма и ускорение маятника.
Пунктиром показана исходная акселерограмма
Расчёт на акселерограмму Бухарестского землетрясения
Для исследования эффективности сейсмоизоляторов маятникового типа был также проведён
расчёт на акселерограмму Бухарестского землетрясения.
Изменение момента
по обрезу фундамента здания от воздействия акселерограммы Бухарестского землетрясения представлено на Рисунке
3.
Как показало исследование (Рисунок 3.) наблюдается увеличение сейсмической нагрузки на изолируемое здание при применении сейсмоизоляции. То есть наблюдается обратный эффект. Этот эффект связан с тем, что основная (несущая) частота
низкочастотного землетрясения располагается вблизи собственной частоты сейсмоизолятора.
На Рисунке 4 представлены спектры
реакций линейных осцилляторов для двух землетрясений.
Таким образом,
применяя маятниковые системы сейсмоизоляции можно добиться значительного уменьшения
нагрузки от землетрясения на изолируемое здание, однако при низкочастотном землетрясении возможно увеличение сейсмической нагрузки
для изоляторов с коротким подвесом.
Наибольший эффект применения изоляторов данного типа проявляется при максимальной длине подвеса (радиуса сферы).
Список литературы
1. Айзенберг,
Я.М. Сооружения с выключающимися связями для
сейсмических районов
[Текст] / Я.М. Айзенберг. - Москва : Стройиздат, 1976. – 232 с.
2.
Акатушкин, В.А. Сейсмоизолирующий фундамент [Текст] / В.А. Акатушкин // Фундаментостроение. в сложных грунтовых условиях: тез. докл. Всесоюз. совещ.
- Алма-Ата, 1977. - С. 261-263.
3.
Современное состояние
теории сейсмостойкости и сейсмостойкие сооружения : материалы IV Междунар. конф. по сейсмостойкому стр-ву / под общ. ред. С.В. Полякова. – Москва: Стройиздат, 1973. - 280 с.
4. Бидерман, B.JI. Прикладная теория механических колебаний
[Текст] / B.JI. Бидерман // Москва: Высш.
шк., 1972. - 416 с.
5. Гольденблат, И.И. Расчет
конструкций на действие
сейсмических и импульсивных сил [Текст] / И.И. Гольденблат, Н.А. Николаенко. – Москва: Госстройиздат, 1961. - 283 с.
6. Харланов, В.Л. Оценка эффективности сейсмоизоляторов [Текст] / В.Л. Харланов // Строительная механика и расчёт сооружений. – 2013. - № 5. - С. 62-64.
