Исследования и расчет сейсмоизолирующей адаптивной системы "свая в трубе" с выключающимися связями с учетом характеристик грунтов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Гаипов, Сардар Керимбаевич

• Гаипов, Сардар Керимбаевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Гаипов, Сардар Керимбаевич

Содержание стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ ПО СИСТЕМАМ С СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИМИ АДАПТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ

1.1. Виды и классификация систем с сейсмоизолирующими адаптивными свойствами

1.2. Конструктивные решения и стадии работы системы «свая в трубе»

1.3. Выводы к главе 1

2. ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ «СВАЯ В ТРУБЕ»

2.1. Обоснование динамической расчетной модели системы «свая в

,, трубе»

2.2. Анализ приращений сейсмической интенсивности площадок в зависимости от грунтовых условий

2.3. Выводы к главе 2

3. РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ «СВАЯ В ТРУБЕ» НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ С УЧЕТОМ НЕУПРУГИХ

ДЕФОРМАЦИЙ

3.1. Обоснование метода построения зависимости «горизонтальная нагрузка - горизонтальное перемещение» с учетом момента от вертикальной нагрузки на горизонтальных перемещениях системы «свая

в трубе»

^ 3.2. Сейсмическое воздействие вблизи дневной поверхности земли и

закономерность его изменения по глубине основания

3.2.1. Приращение сейсмической интенсивности в зависимости от сейсмической жесткости грунтов основания

3.2.2. Закономерность изменения ускорений грунта по глубине основания

3.3. Расчет сейсмического движения железобетонной сваи с выключающимися металлическими балками с учетом нелинейных деформаций

3.4. Учет внутреннего трения материалов системы «свая в трубе» в расчетах на сейсмические воздействия

3.5. Практические расчеты зданий на фундаментах «свая в трубе» с учетом сейсмических нагрузок

3.6. Выводы к главе 3

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ «СВАЯ В ТРУБЕ»

4.1. Рекомендации по проектированию зданий с использованием сейсмоизолирующей системы «свая в трубе» с выключающимися связями

4.2. Экономический эффект применения системы «свая в трубе»

4.3. Выводы к главе 4

Заключение

Список литературы

Приложение А Блок-схемы к четырем разработанным программам

расчетов

Приложение Б Тестовые сравнения результатов расчета на составленных программах с результатами расчета на вычислительных комплексах «Лира 9.6» и «Scad 11.5»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследования и расчет сейсмоизолирующей адаптивной системы "свая в трубе" с выключающимися связями с учетом характеристик грунтов»

ВВЕДЕНИЕ

В различных районах земного шара происходят интенсивные землетрясения. В результате сильных землетрясений разрушались целые города и другие места компактного проживания людей. В результате катастрофических землетрясений в населенных районах зачастую разрушаются здания и сооружения, что связано с массовой гибелью населения.

В России половина территории относится к сейсмически опасным районам. Весьма высока сейсмическая опасность в соседних горных районах Памира, Тибета. Обеспечение сейсмостойкости промышленных, гражданских, общественных зданий и сооружений в этих регионах имеет важное народнохозяйственное и социальное значение. На антисейсмические мероприятия расходуются, в зависимости от балльности, в среднем 8-12 % дополнительных средств. Ликвидация ущерба, нанесенного стихийным бедствием, крайне дорогостоящее мероприятие и отражается иногда на экономике целой страны. Таковы последствия землетрясений в Чили (1960 г.), Венесуэле (1967 г.), Никарагуа (1972 г.), Сан-Фернандо (1971 г.). Этими землетрясениями было разрушено много зданий и сооружений современной конструкции. Значителен материальный урон, причиненный землетрясениями в Ташкенте (1966 г.), Ашхабаде (1948 г.), Дагестане (1970 и 1975 гг.). Если учесть масштабы строительства в сейсмических районах Сибири, Дальнего Востока и т. д., растущую концентрацию промышленности и населения в городах, то становится ясно, что поиск эффективных, надежных и экономичных методов сейсмической защиты зданий и сооружений продолжает оставаться важнейшей научной и практической задачей. Это подчеркивает важность рационального проектирования сейсмостойких зданий и сооружений. В связи с этим исследования по решению этих вопросов являются актуальными.

Современными зданиями и сооружениями обеспечивается более высокая степень безопасности при землетрясении по сравнению с постройками старого

типа, однако проблема рационального проектирования зданий и сооружений для сейсмических районов по-прежнему остается актуальной. Обеспечение сейсмостойкости связано с развитием теории сейсмостойкости, методов сейсмозащиты, а также с точностью оценки параметров будущих землетрясений. Прогноз и вероятности будущих землетрясений изучаются в общей и инженерной сейсмологии.

В развитии и становлении теории сейсмостойкости большую роль играли работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов. В этом большая заслуга таких ученых как: Корчинский И. Л., Ильичев В. А., Гольденблат И. И., Завриев К. П., Медведев С. В., Назаров А. Г., Напетваридзе Ш. Г., Поляков С. В., Айзенберг Я. М., Смирнов В. И., Рассказовский В. Т., Ржевский В. А., Барштейн М. Ф., Хачиян Э. Е. и многих других специалистов, занимавшихся вопросами сейсмостойкого строительства.

Среди зарубежных ученых необходимо отметить работы М. Био, Дж. Борджеса, А. Белетсоса, Л. Джекобсена, П. Дженингса, К. Канаи, Р. Клафа, К. Муто, Н. Ньюмарка, Ш. Окамото, Дж. Пензиена, Э. Розенблюета, Дж. Хаузнера и многих других.

Развитие теории сейсмостойкого строительства опиралось на фундаментальные исследования в области строительной механики и динамики сооружений Крылова А. Н., Тимошенко С. П., Рабиновича И. М., Смирнова А. Ф., Болотина В. В., Гвоздева А. А., Коренева Б. К., Пановко Л. Г., Ржаницына А. Р., Сорокина Е. С., в области сейсмологии - на работы Саваренского Е. Ф., Бунэ Б. М., Каца А. 3., Медведева С. В., Ризниченко Ю. Б.

, Существует несколько подходов сейсмозащиты зданий и сооружений. Традиционная сейсмозащита предполагает совокупность конструктивных решений, предусматриваемых для обеспечения сейсмостойкости на самих зданиях и сооружениях. Такими конструктивными решениями являются армирование железобетонных конструкций каркасных и панельных зданий, подбор поперечных сечений элементов металлического каркаса зданий и т. д. Сейсмозащита с помощью специальных устройств предполагает специальные

дополнительные элементы к решениям традиционного типа. Такими специальными конструкциями могут быть элементы сейсмоизоляции (резинометаллические, резинометаллические со свинцовыми сердечниками, здания со скользящими поясами и др.), элементы демпфирования (демпферы гидравлические, демпферы масляные и т. д.), элементы сейсмогашения, кинематические опоры [4, 10, 11, 12], элементы адаптированных систем (конструкции с выключающимися и включающимися связями).

За несколько последних десятилетий сменили одна другую две, на первый взгляд, противоположные концепции проектирования сейсмостойких зданий и сооружений. Одна из них, возникшая в начале прошлого столетия, опиралась на принцип, в наиболее отчетливой форме провозглашенный и воплощенный в жизнь японскими учеными: более сейсмостойкими являются жесткие сооружения. В 1950-х годах практически одновременно в СССР и США возникла другая концепция: чем меньше жесткость сооружения, тем ниже действующие на него сейсмические нагрузки. Начали разрабатываться более гибкие каркасные здания, сооружения с гибкими нижними этажами, здания с разрезанными в углах стенами и другие подобные системы. Снижением жесткости стремились уменьшить сейсмические нагрузки.

Анализ последствий многих разрушительных землетрясении показал, что некоторые землетрясения вызывают наибольшие разрушения в более жестких зданиях и сооружениях, другие действуют разрушительным образом на гибкие здания и сооружения. Например, землетрясение 21 мая 1960 г. в г. Консепсьоне (Чили) вызвало массовые разрушения жестких одноэтажных зданий, в то время как находившиеся вблизи высокие гибкие дымовые трубы из кирпичной кладки остались практически неповрежденными. При землетрясении 22 мая 1960 г. в Вальдивии и Пуэрто Монтте, наоборот, наблюдались разрушения гибких зданий и сооружений. Эти различия в проявлении сейсмических эффектов объясняются различными спектральными характеристиками движения грунта.

Если известны определенная доминантная частота сейсмических колебаний грунта и другие спектральные характеристики, то можно

использовать принцип сейсмоизоляции, аналогичный принципу обычной промышленной виброизоляции. Назначая параметры конструкций таким образом, чтобы частоты собственных колебаний системы значительно отличались от преобладающей частоты сейсмических колебаний грунта, можно было бы намного снизить сейсмическую нагрузку. Применение таких методов сейсмоизоляции (например, здания с гибкими нижними этажами, дома, подвешенные на пружинах, подвесные перекрытия, оборудование и т. п.) предлагалось многими авторами [70, 73, 75].

Однако при проектировании сооружений для строительства в сейсмических районах часто возникают более сложные и неопределенные ситуации.

Известно, что с увеличением магнитуды землетрясения и гипоцентрального расстояния максимумы спектров смещаются в область больших периодов. Следовательно, даже на одной и той же площадке при землетрясениях, вызываемых различными очагами, возможны колебания грунта, значительно отличающиеся одни от других преобладающими периодами и другими характеристиками спектров.

Ситуация, при которой приходится учитывать динамические воздействия, отличающиеся спектральными характеристиками, возникает и в другом случае, то есть при ветровых воздействиях. Многие районы, особенно горные местности и морские побережья, подвержены не только землетрясениям, но и сильным ветрам. Флуктуации ветрового потока, как правило, отличаются от сейсмических колебаний преобладанием низкочастотных составляющих. Имеются обширные территории, пока еще слабо изученные сейсмологически. Данные о характеристиках сейсмических колебаний грунта для этих районов неопределенны и ненадежны. Общее для всех перечисленных ситуаций то, что при проектировании сооружений приходится учитывать не одно воздействие, а весь класс приближенно прогнозируемых воздействий различного типа. При этом неизвестна последовательность возникновения землетрясений разного типа во времени. Задачу оптимального проектирования сооружения

приходится решать в условиях неполноты информации, которая выражается в множественности возможных воздействий разных типов, отличающихся спектральными и другими характеристиками.

Основной результат исследований можно сформулировать следующим образом: если система проектируется в условиях, когда возможны сейсмические воздействия различных типов, отличающиеся своими спектральными характеристиками, то значительное снижение динамической нагрузки и приближение к оптимальному решению может быть достигнуто изменением (самонастройкой) динамических характеристик системы в процессе воздействия в заранее предусмотренных, регулируемых пределах. Такие нестационарные системы с изменяющимися параметрами в определенном смысле могут адаптироваться к сейсмическим воздействиям.

Один из путей конструктивного осуществления перестраивающихся систем сейсмозащиты - применение сооружений с резервными конструктивными элементами, которые отключаются, если превышается некоторый заданный уровень амплитуд колебаний сооружений. Выключение резервных связей вызывает перестройку внутренней структуры системы, изменение ее динамических характеристик. Применение резервных элементов повышает надежность сооружений при сейсмических воздействиях различного типа в результате «увода» сооружения из зоны резонанса. Устройство выключающихся элементов несложно с точки зрения строительной технологии, не требуются какие-либо приспособления, не свойственные обычным строительным конструкциям. Кроме того, применение системы выключающихся связей, предотвращая или уменьшая повреждения других конструкций сооружения при землетрясениях, намного снижает стоимость восстановительных работ после землетрясений. Стоимость же восстановления самих выключающихся резервных элементов незначительна.

Степень разработанности темы диссертации. Исследованиями сейсмоизоляции и адаптации в теории сейсмостойкого строительства занимались многие отечественные (Айзенберг Я. М., Поляков В. С., Смирнов В.

И., Черепинский Ю. Д. и др.) и зарубежные (Kelly G., Constantinou M. С., Dicleli M., Buckle I. G., Mayes R. L. и др.) ученые. Однако вопросы исследования и расчета сейсмоизолирующей адаптивной системы «свая в трубе» с выключающимися связями до сих пор остаются открытыми.

Целью диссертации является исследования и разработка методов расчета сейсмоизолирующей адаптивной системы «свая в трубе» с выключающимися связями в сейсмических районах.

Задачами проведенных исследований являются:

1. Рассмотрение обзора опубликованных работ и выводы об актуальности исследовании.

2. Определение и построение зависимости «горизонтальная сила -горизонтальное перемещение» конструкции «свая в трубе».

3. Рассмотрение сейсмических воздействий вблизи дневной поверхности и закономерность его изменения по глубине основания.

4. Применение адаптивных (самонастраивающихся) систем сейсмозащиты.

5. Рассмотрение работы наружной трубы в системе «свая в трубе».

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Определены и построены зависимости «горизонтальная сила -горизонтальное перемещение» конструкции «свая в трубе» с учетом продольного изгиба (эффект вертикальной силы на горизонтальных перемещениях Р-А) и неупругих деформации железобетонной сваи. По результатам исследования разработаны две программы расчета в среде Microsoft Excel.

2. Рассмотрены сейсмические воздействия вблизи дневной поверхности и закономерность его изменения по глубине основания. Впервые предложены два подхода определения сейсмических воздействий на глубине основания.

3. Исследованы и рассчитаны случаи системы «свая в трубе» на реальные сейсмические воздействия прямыми динамическими численными интегрированиями. По результатам исследования разработана программа расчета в среде Microsoft Excel способом «линейного ускорения» Клафа, Пензиена, Вилсона.

4. Применена адаптивная (самонастраивающаяся) система сейсмозащиты при неопределенности прогноза спектрального состава сейсмических воздействий с помощью выключающихся связей на уровне оголовка наружной трубы.

Теоретическая и практическая ценность работы определяется следующим:

1. Исследована конструкция «свая в трубе» с выключающимися связями, которая позволяет снизить сейсмические воздействия в несколько раз. При этом не только повышается надежность здании и сооружении при сейсмических воздействиях, но и экономические показатели здании и сооружении.

2. Полученные результаты показывают эффективность применения системы «свая в трубе» в зданиях и сооружения до 14 этажей с периодами собственных колебаний до 1 с.

Методология и методы диссертационного исследования. Исходя из поставленных задач, диссертационное исследование выполнено по методологии системного анализа сейсмоизолирующей адаптивной системы «свая в трубе» в сейсмических районах. Основными методами исследования приняты теоретический анализ и синтез, математические моделирования, численные компьютерные эксперименты и тестирования сейсмоизолирующей адаптивной системы «свая в трубе» в сейсмических районах.

Степень достоверности результатов. Так как исследования и расчет сейсмоизолирующей адаптивной системы «свая в трубе» выполнены на основании нормативных положении и гипотез полученные результаты являются достоверными. Также достоверность подтверждают проведенные численные эксперименты и тестирования сейсмоизолирующей адаптивной системы «свая в трубе» в сейсмических районах.

В полном объеме работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Железобетонные конструкции» ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет». Результаты работы обсуждены, доложены и прошли апробацию на следующих конференциях:

1,- IX Всероссийская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием «Сочи-2011» (г. Сочи, сентябрь 2011 г);

2. - Научно-практическая конференция по сейсмостойкому строительству с международным участием (г. Ашхабад, август 2011 г);

3. - X Всероссийская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием «Сочи-2013» (г. Сочи, сентябрь 2013 г).

Внедрение результатов исследований.

Результаты исследований внедрены в проект двухэтажной школы на 500 мест в Проектном институте «Ашхабадгорпроект». В приложение к диссертации включены материалы, подтверждающие внедрение результатов работы.

На защиту выносятся

1. Методика моделирования и построения зависимости «горизонтальное перемещение» - «горизонтальная сила» железобетонных свай системы с учетом продольной силы на перемещениях.

2. Методика моделирования и построения зависимости «горизонтальное перемещение» - «горизонтальная сила» выключающихся связей из металлических балок системы.

3. Методы определения сейсмических воздействий на глубине от поверхности земли с учетом характеристик грунтов.

4. Количественная оценка эффективности применения системы «свая в трубе» в зависимости характеристик грунтов по сейсмическим свойствам.

5. Методика моделирования и расчета системы «свая в трубе» с выключающимися связями с учетом характеристик грунтов на сейсмические воздействия, заданные инструментальной или синтезированной акселерограммой.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (108 наименований). Общий объем работы составляет 185 печатных листов, включая 52 рисунка, 9 таблиц, 2 приложения.

1. КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ ПО СИСТЕМАМ С СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИМИ АДАПТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ

1.1. Виды и классификация систем с сейсмоизолирующими адаптивными свойствами

Наряду с методами повышения несущей способности конструкции при сейсмических воздействиях разрабатываются альтернативный путь обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений, а именно: путем снижения сейсмических нагрузок. Это достигается с помощью специально предназначенных и рассчитанных конструкции для снижения сейсмических нагрузок.

Эти конструкции для снижения сейсмических нагрузок можно условно разделить на четыре вида систем: сейсмоизолирующие системы, адаптивные системы, системы с повышенным демпфированием, системы с гасителями колебаний[15].

В сейсмоизолирующих системах снижение сейсмических нагрузок достигается использованием фундаментов специальной конструкции. Попытки создать такой фундамент предпринимались еще в древности: поверху фундамента под стены укладывали мягкие прокладки, устраивали прослойки из чистой глины, камыша. Количественное обоснование эта идея получила только в 1930-х годах, с появлением спектров отклика.

Увеличивая жесткость здания, можно сместить его собственные частоты в «зарезонансную» область спектра, где кривая понижается. Однако в этом случае при любой частоте здания ускорение не может быть меньше максимального ускорения грунта. Если же не повышать, а понижать частоту, то при стремлении ее к нулю ускорение также стремится к нулю. Отсюда возникла

идея спроектировать фундамент таким образом, чтобы как можно более понизить собственную частоту здания.

Предложено множество вариантов конструктивного решения сейсмоизолирующих систем: здания с гибкой нижней частью, различного вида опоры - кинематические, подвесные, скользящие.

Хотя при понижении собственной частоты здания ускорения(то есть сейсмические нагрузки) уменьшаются, но одновременно увеличиваются перемещения. В итоге конструирование сейсмоизолирующих систем сводится к поиску оптимума, обеспечивающего достаточно низкий уровень сейсмических нагрузок при приемлемых относительных перемещениях двух частей фундамента. Одним из видов сейсмоизолирующих конструкции является резинометаллическая опора, которая состоит из чередующихся слоев резины и металлических пластин. Одним из недостатков резинометаллических опор является их старение и недолговечность.

Основным недостатком сейсмоизолирующих систем является то, что они эффективны только на высокочастотных землетрясениях.

Идея адаптивных систем сейсмозащиты сводится к тому, чтобы в процессе землетрясения изменять динамические характеристики конструкции, в результате чего ее собственные частоты «уйдут» из опасного резонансного диапазона, соответствующего преобладающим частотам землетрясения. Этого можно достигнуть двумя способами: выключающихся и включающихся связей.

Первые - это специально предусмотренные «слабые» конструкции (раскосы, панели и т. п.), разрушающиеся при землетрясении. В результате уменьшается жесткость системы, а значит, и ее собственные частоты.

Второй тип связей в отсутствие землетрясения в работе здания не участвует, а включается только в его процессе при определенной величине перемещений. Это могут быть установленные с зазором упоры-ограничители и

упругие связи, провисающие растяжки и т. п. При их включении жесткость системы и частота ее колебаний возрастают. Тогда сейсмические нагрузки на такие связи могут оказаться весьма значительными.

Системы с повышенным демпфированием сводится к введению в конструкцию здания специальных устройств, повышающих рассеяние энергии, что как известно, приводит к уменьшению сейсмических нагрузок системы. Такими устройствами могут служить вязкие демпферы различных типов, элементы с повышенной пластической деформацией, фрикционные устройства сухого трения и т. п.

Системы с гасителями колебаний были предложены в начале XX века. Идея гасителя в том, что к основной системе с одной степенью свободы присоединить вторичную динамическую систему (массу на пружине) с собственной частотой, совпадающей с частотой возмущающейся силой, то есть настроенную строго в резонанс с возмущением. Тогда колебаться будет только вторичная система, а перемещения первичной будут равны нулю.

Теоретически подавления колебаний сооружения можно добиться сколь угодно малой массе гасителя, но ее перемещения окажутся большими, что реально изготовить упругий элемент такого гасителя невозможно. Поэтому его масса должна быть соизмерима с массой первичной системы. Видимо, по этой причине динамические гасители до сих пор находили применение в машиностроении. В последние годы их стали использовать и в строительстве для защиты от ветра и вибраций при работе технологического оборудования, но прежде всего для относительно легких объектов (башен, мачт). Кроме динамических, существуют гасители иных типов: ударного типа, активного типа.

Недостатком последних двух групп систем снижения сейсмических нагрузок следует считать достаточную сложность и необходимость их настройки исходя из индивидуальных характеристик здания.

Большинство систем чувствительно к виду сейсмического воздействия: при определенных значениях его частотных параметров они уменьшают колебания, однако при отклонении от этих значении могут ухудшать ситуацию. Поэтому в нашей работе разработана более универсальная комбинированная сейсмоизолирующая адаптивная система снижения сейсмических нагрузок.

В последние годы в результате исследований многих специалистов стало очевидно, что в общем случае, при неопределенности прогноза параметров будущего землетрясения, сейсмоизоляция особенно эффективна при сочетании следующих трех элементов:

1. большая гибкость сооружения, или (что то же самое) малая жесткость в предельном состоянии, когда резервные связи выключены;

2. большая начальная жесткость резервных элементов или; как их иногда называют «резервных линий обороны»;

3. большое энергопоглощение, рассеяние энергии сейсмических

колебаний или, иначе говоря, демпфирование.

Система, представляющая собой комбинацию опоры типа «свая в трубе» в сочетании с неупругими выключающимися связями, в некоторых ситуациях, сейсмологических и инженерных, может оказаться весьма эффективной. Конструкция включает в себя сваи-стойки, полностью воспринимающие собственный вес сооружения и другие вертикальные нагрузки, трубы относительно большого диаметра и неупругие выключающиеся связи, которые до выключения связывают трубы и вышележащую часть сооружения.

С точки зрения снижения сейсмической нагрузки на сооружение можно указать несколько специфических эффектов опоры типа «свая в трубе».

Один эффект обусловлен гибкостью свай, создающей относительно большие периоды колебаний системы. Если пользоваться графиком (3, то для разных грунтов расчетные сейсмические нагрузки могут быть снижены в три раза и более (рисунок 1.1).

Другой эффект связан с тем, что опирание фундамента происходит не вблизи поверхности, а на некоторой глубине, примерно равной длине сваи. Известно, что амплитуды сейсмических ускорений с глубиной уменьшаются, иногда существенно.

Согласно работе сейсмолога Аптикаева Ф. Ф. [77], первые работы, посвященные инструментальным наблюдениям во внутренних точках среды грунтовой толщи и зависимостям ускорении грунтов от глубины представлен в статьях проф. Е. Шима. Начало таких исследований относятся к 1887 г., когда проф. Дж. Мили начал вести синхронные наблюдения на дневной поверхности и на дне десятифутовой скважины. В последующем глубина установки сейсмометров увеличивалась. Проф. К. Канаи и проф. Т. Танака проводили синхронные наблюдения в шахте на глубинах 0, 150, 300 и 450 м. В основном изменения параметров колебаний с глубиной объяснялись резонансными явлениями в слоях грунтовой толщи.

Проф. Е. Шима в 1960-х годах проводил наблюдения в двух скважинах около Токио и в скважине в Окубо. Главный вывод - чем выше частота колебаний, тем быстрее изменяются с глубиной параметры сейсмических колебаний. Это соответствует модели, когда расстояния измеряются в длинах волн. В 1965 г. в одном из докладов на 3-й Всемирной конференции по сейсмостойкому строительству проф. К. Муто специально остановился на проблеме сейсмических воздействий на основания заглубленных сооружений. Он отметил, что на площадке первой японской АЭС по отношению к дневной поверхности амплитуда колебаний периодом Т=0,2-0,3 с на глубине 7 м снижается в 2,5 раза, 13 м - 3, раза и 21 м на коренных скальных породах - 5 раз [77]. В монографии проф. Соме 1968 года'есть глава о сейсмических колебаниях на глубине. К этому времени в Японии регистрация сейсмических колебаний под землей проводилась в 40 пунктах. По данным 1973 года проф. Донована аналогичные исследования на уровне государственных программ проводились и в США. Сам факт уменьшения уровня сейсмических колебаний с глубиной в настоящее время сомнений не вызывает [77]. Однако до

настоящего времени в нормативных документах разных стран нет указания о правилах учета влияния глубины на уровень сейсмических воздействий. Поэтому в работе учитывались «в запас надежности» минимальные величины снижения сейсмических ускорений с глубиной Ъ.

Оба указанных эффекта совместно снижающие сейсмические нагрузки [6, 10] иллюстрируются на рисунке 1.1.

Для снижения сейсмических перемещений конструктивное решение рассматриваемой системы включает в себя неупругие резервные выключающиеся элементы, которые предотвращают также опасные перемещения сооружения при ветровых нагрузках и слабых частых землетрясениях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гаипов, Сардар Керимбаевич, 2015 год

Список литературы

1. Айзенберг Я. М. Сейсмоизоляция зданий в России и СНГ. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений -М.: 1998, вып. 1.

2. Айзенберг Я.М. Уроки последних разрушительных землетрясений. Совершенствование антисейсмического проектирования и строительства. - М.: ВНИИНТПИ. 2000 - 110 стр.

3. Айзенберг Я. М. Деформационные критерии сейсмостойкости железобетонных конструкций. // Сейсмостойкое строительство. - М. 1995, вып.4.

4. Айзенберг Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов. - М.: Стройиздат. 1976 - 246 стр.

5. Айзенберг Я. М. и др. Адаптивные системы сейсмической защиты сооружений. - М.: Наука. 1978 - 245 стр.

6. Айзенберг Я.М. Системы сейсмоизоляции «свая в трубе» с неупругими выключающимися связями // Строительство и архитектура Узбекистана. Т. 1988. - вып. № 11. - стр. 29 + 31.

7. Айзенберг Я.М. Сейсмический риск и нормирование сейсмической опасности.//В кн. «Сейсмостойкость сооружений» -М.: Наука. 1989.

8. Айзенберг Я. М., Б.Е. Денисов, В.М. Дорофеев, Ю.П. Назаров, В.И. Смирнов, H.H. Складнев. Землетрясение в Лома-Приета, Калифорния, 17 октября 1989 г. // Строительная механика и расчет сооружений - 1990. - № 1 -стр. 15 + 21.

9. Айзенберг Я. М. и др. Сейсмоизоляция и адаптивные системы сейсмозащиты. М.: Наука. 1983 - 141 стр.

Ю.Айзенберг Я.М. Сейсмоизолирующие адаптивные фундаментные системы. // Основание зданий и сооружений - М. 1992.

11. Айзенберг Я.М., Гаипов С. Сейсмоизоляция сооружений с применением системы «свая в трубе». Доклад в IX Российской Национальной

Конференций по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию «Сочи-2011». 2011 г.

12. Айзенберг Я.М., Гаипов С. Упругопластическая работа железобетонной сваи в системе «свая в трубе» при сейсмических воздействиях. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений - М. 2012, вып. 2.

13. Айзенберг Я.М., Гаипов С. Анализ сейсмического движения системы «железобетонная свая в трубе» при воздействии инструментальной акселерограммы. // Сейсмостойкое строительство и безопасность сооружений -М. 2012, вып. 4.

14. Алмазов В. О. Проектирование железобетонных конструкций по евронормам. -М.: АСВ. 2011-215 стр.

15. Бирбраер А. Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. - СПб.: Наука. 1998-254 стр.

16. Гаипов С. Упругопластическая работа выключающихся металлических балок в системе «железобетонная свая в трубе». // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений - М. 2012, вып. 5.

17. Гаипов С. Исследования сейсмоизолирующей системы «свая в трубе» с неупругими связями. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений - М. 2014, вып. 1.

18. Амосов А. А., Синицын С. Б. Основы теории сейсмостойкости сооружений. Учебное пособие. - М.: АСВ, 2010- 136 стр.

19. Ашрабов А. Б., Рассказовский В. Т., Мартемьянов А. И. Проектирование, возведение и восстанвление зданий в сейсмических районах. Ташкент: «Узбекистан». 1968 - 305 стр.

20. В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М.: Стройиздат. 1985 - 727 стр.

21. В.А. Ильичев, Ю.В. Монголов, В.М. Шаевич. Свайные фундаменты в сейсмических районах, -М.: Стройиздат. 1983 - 143 стр.

22. В. А. Ильичев, В. С. Михайлюк. Определение вертикальных перемещений поверхности вне колеблющегося относительно горизонтальной оси штампа // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2008. - №1.

23. Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Харченко A.B., Руденко И.В. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие. Киев.: Будивельник, 1990 - 543 стр.

24. Гениев Г. А., Колчунов В. И., Никулин А. И., Пятикрестовский К. П., Клюева Н. В. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях. - М.: АСВ, 2004 - 216 стр.

25. Друмя А. В., Шебалин Н. В. Землетрясение: где, когда, почему? Кишинев: Штиинца, 1985 - 196 стр.

26. Завриев К. С. Сейсмостойкость. Тбилиси: «Сабчота Сакартвело», 1973-203 стр.

27. Залесов A.C., Э.Н. Кодыш, Л.Л. Лемыш, И.К. Никитин. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям. - М.: Стройиздат, 1988 - 320 стр.

28. Инженерные изыскания для строительства. Сейсмическое микрорайонирование. Технические требования к производству работ: РСН 6587. - М.: Госстрой РСФСР, 1987- 12 стр.

29. Знаменский В. В., Семенов В. В., Ухов С. Б., Чернышев С. Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: АСВ, 2005 - 528 стр.

30. Кац А. 3. Сейсмическое микрорайонирование зоны Сочи - Хоста. Труды Ин-та физики Земли АН СССР, № 10, 1960 г.

31. Кириков Б. А. Древнейшие и новейшие сейсмостойкие конструкции. - М.: Наука. 1990 - 72 стр.

32. Клаф Р., Дж. Пензиен. Динамика сооружений. - М.: Стройиздат. 1979-320 стр.

33. Корчинский И. Л., Поляков С. В., Быховский В. А. и др. Основы проектирования зданий в сейсмических районах. - М.: Госстройиздат. 1961 -488 стр.

34. Корчинский И. Л., Бородин Л. А., Гроссман А. Б., Преображенский В. С., Ржевский В. А., Ципенюк И. Ф., Шепелев В. Ф.

Сейсмостойкое строительство зданий. -М.: Высшая школа, 1971 - 320 стр.

35. К. Батье, Э. Вил сон. Численные методы анализа и метод конечных элементов. - М.: Стройиздат. 1982 - 447 стр.

36. Кумпяк О. Г., Галяутдинова 3. Р., Пахмурин О. Р., Самсонов В. С. Железобетонные и каменные конструкции. - М.: АСВ, 2014 - 670 стр.

37. Мартемьянов А. И. Инженерный анализ последствий землетрясений 1946 и 1966 гг в Ташкенте. Ташкент, «Фан», 1969.

38. Медведев С. В. Инженерная сейсмология. - М.: Стройиздат, 1962 -283 стр.

39. Металлические конструкции. Под общей ред. засл. деят. науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. Е. И. Беленя. - М.: Стройиздат. 1976 -600 стр.

40. Назин В. В. Гравитационная система сейсмоизоляции. - М.: ЦБНТИ Минпромстроя СССР. - 1974 - 109 стр.

41. Назаров А. Г., Дарбинян С. С. Основы количественного определения интенсивности сильных землетрясений. - Ереван: Изд. АН АрмССР, 1974 - 286 стр.

42. Немчинов Ю. И. Сейсмостойкость зданий и сооружений. - Киев, 2008 - 480 стр.

43. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Под общ. ред. Е. А. Сорочан и Ю. Г. Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985 - 480 стр.

44. Пановко Я. Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. - М.: Строийиздат, 1976 - 320 стр.

45. Перельмутер А. В. Беседы о строительной механике. - М.: АСВ, 2014-250 стр.

46. Поляков С. В. Сейсмостойкие конструкции зданий. - М.: Высшая школа, 1983 - 303 стр.

47. Поляков С. В. Последствия сильных землетрясений. - М.: Стройиздат, 1978 - 331 стр.

48. Попов Н. Н., Расторгуев Б. С. Динамический расчет железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1974 - 207 стр.

49. Попов Н. Н., Расторгуев Б. С., Забегаев А. В. Расчет конструкций на динамические и специальные нагрузки. - М.: Высшая школа, 1992 - 318 стр.

50. Рассказовский В. Т. Основы физических методов определения сейсмических воздействий. - Ташкент: Фан, 1978 - 85 стр.

51. Рассказовский В. Т., Мартемьянов А. И., Алиев И. X., Гамбург Ю. А. Определение региональных сейсмических коэффициентов динамичности для зданий и сооружений, возводимых и восстанавливаемых в районе Газли. // Строительная механика и расчет сооружений. 1985, вып. 5.

52. Ржевский В. А. Упругопластические свойства железобетонных каркасных систем. // Стр-во и Арх-ра Узбекистана. Т. 1981, вып.№7, стр.6-10.

53. Ржевский В. А. Сейсмостойкость зданий в условиях сильных землетрясений. - Т.: ФАН, 1990 - 260 стр.

54. Ризниченко Ю. В. Проблемы сейсмологии. - М.: Мир, 1999 - 450

стр.

55. Руководство по проектированию свайных фундаментов/НИИОСП им. Н. М. Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1980 - 264 стр.

56. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 8: Проектирование сейсмостойких конструкций. К EN 1998-1 и ЕК 1998-5. Общие нормы проектирования сейсмостойких конструкций, сейсмические воздействия, правила проектирования зданий и подпорных сооружений. Перевод с английского. Под общ. ред. д.т.н., проф., зав. каф. Механики грунтов, оснований и фундаментов МГСУ 3. Г. Тер-Мартиросян. - М.: МГСУ. 2013 — 482 стр.

57. Саваренский Е. Ф. Элементарная оценка влияния слоя на колебания земной поверхности. Изв. АН СССР, Серия геофиз., № 10, 1959 г.

58. Саваренский Е. Ф., Кирнос Д. П. Элементы сейсмологии и сейсмометрии. - М.: Наука, 1955 - 543 стр.

59.Сахаров О. А. К вопросу задания сейсмического воздействия при многоуровневом проектировании сейсмостойких конструкций. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. М. 2004, вып. 4.

60. Сидоров В. Н., Акимов П. А., Золотое А. Б., Мозгалева М. Л. Математические методы в строительной механике (с основами теории обобщенных функций). - М.: АСВ, 2008 - 336 стр.

61. Сидоров В. Н., Ахметов В. К. Математическое моделирование в строительстве. Учебное пособие. - М.: АСВ, 2007 - 336 стр.

62. Синицын С. Б. Лекции по теории сейсмостойкости. - М.: АСВ, 2014 - 87 стр.

63. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

64. СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции».

65. СНиП П-23-81* «Стальные конструкции». Нормы проектирования.

66. СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах». Свод правил. Актуализированная редакция СНиП П-7-81*.

67. Ставницер Л. Р. Сейсмостойкость оснований и фундаментов. - М.: 2010-448 стр.

68. Ставницер Л. Р. Определение уровня сейсмических воздействий от забивки свай. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - М.

I

2013, вып. 4.

69. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений. Под ред. чл.-корр. АН СССР А. Ф. Смирнова. - М.: Стройиздат, 1984 - 415 стр.

70. Смирнов В. И., Бубис А. А., Юн А. Я. И др. Методика расчета здания на сейсмическое воздействие с системой сейсмоизоляции. // Промышленное и гражданское строительство. 2012. №3. - стр. 17-20.

71. Смирнов В. И., Никитина Е. А. Демпфирование как элемент сейсмозащиты зданий. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - М. 2007, вып. 4.

72. Тер-Мартиросян 3. Г. Механика грунтов. - М.: АСВ, 2006 - 488 стр.

73. Уздин А. М., Сандович Т. А., Аль-Насер-Мохомад Самих Амин.

Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. - СПб.: ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 1993 - 176 стр.

74. Уломов В. И. Вероятностно-детерминированная оценка сейсмических воздействий на основе карт ОСР-97 и сценарных землетрясений. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2005, вып. 4.

75. Черепинский Ю. Д. Сейсмоизоляция зданий (сборник статей). - М: Blue Apple. 2009 - 46 стр.

76. Чернов Ю. Т. Вибрации строительных конструкций. - М.: АСВ, 2006 - 288 стр.

77. Ф. Ф. Аптикаев. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. - М.: Наука и образование, 2012- 175 стр.

78. Хачиян Э. Е. Прикладная сейсмология. Е.: Айастан. 2008 - 491 стр.

79. Хачиян Э. Е. Сейсмические воздействия на высотные здания и сооружения. Е.: Айастан. 1973 - 328 стр.

80. Хачиян Э. Е. Об основных концепциях по разработке единых международных норм по сейсмостойкому строительству. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -М.: ВНИИНТПИ, №2. 2000.

81. Ципенюк И. Ф., Проскурина С. Ф., Мардонов Б. М. и др. Сейсмические воздействия на здания и заглубленные сооружения. - Ташкент: Фан, 1986-295 стр.

82. Шапиро Г. А., Ашкинадзе Г. Н., Симон Ю. А. Вибрационные испытания здания. - М.: 1972 - 223 стр.

83. Anil К. Chopra. Dynamics of structures: theory and applications to Earthquake Engineering. - New Jersey: Prentice hall, 1995.

84. Blume J., Corning L., Newmark N. Design of multistory reinforced concrete buildings for earthquake motions. P. C. A., Chicago, 1961.

85. Buckle I. G. and Mayes R. L. Seismic isolation: history, applications and performance - a world view. Earthquake Spectra, 6, 2. 1990.

86. Buckle I. G., Constantinou M., Dicleli M. and Ghasemi H. Seismic isolation of Highway bridges. Federal Highway administration and Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, 2006.

87. Clough R. W., Johnston S. B. Effect of stiffness degradation on earthquake ductility reguirement. Proc. Of Japan Earthquake Eng. Symposium, 1966.

88. Clark P. W., Aiken I. D. and Kelly J. M. Experimental Studies of the Ultimate Behavior of Seismically-Isolated Structures. UBC/ EERC -97/17.1997.

89. Committee European de Normalization Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance. Part 1: General Rules, Seismic Action and Rules for Buildings. CEN, Brussels, EN 1998-1. 2004.

90. Constantinou M. C., Mokha A. and Reinhorn A. M. Teflon Bearings in a Seismic Base Isolation: Experimental Studies and Mathematical Modelling. National Center for Earthquake Engineering Research, Buffallo. Report NCEER 1988.

91. Constantinou M. C., Soong T. T. and Dargush G. F. Passive Energy Dissipation Systems for Structural Design and Retrofit. State University of New York, Buffalo. Report NCCEE. 1998.

92. Dicleli M., Salem Milani A. Multi-directional torsional hysteretic damper (MTHD). US Patent. International Application. 2013.

93. Dicleli M., Salem Milani A. Multi-directional hysteretic damper with geometrically hardening post-elastic stiffness for seismic protection of bridges. The 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering Mechanics. Seoul, Korea. 2011.

94. Dicleli M., Salem Milani A. Analytical and Experimental Investigations of a New Hysteretic Damper. 15WCEE - 15th World Conference on Earthquake Engineering. Lisbon, Portugal. 2012.

95. Dolce M. Passive control of structure. Proceedings of the 10th European Conference on Earthquake Engineering. Vienna. 1994.

96. Dolce M. and Quinto G. Non linear response of base isolated buildings. Proceedings of the 10th European Conference on Earthquake Engineering. Vienna. 1994.

97. Dolce M. and Santarsiero G. Development of regulations for seismic isolation and passive energy dissipation of buildings and bridges in Italy and Europe. XIII World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver. 2004.

98. Eisenberg J., Smirnov V., Vasileva A. Current status of civil structures and cultural centers seismic isolation in Russia. Proceedings of the 10th World Conference on Seismic isolation, Energy Dissipation and Active Vibrations Control of Structures. Istanbul. 2007.

99. EN 15129. European Standard. Anti-seismic devices. 2009.

100. Huang Y., Mahin S. A. Simulating the inelastic seismic behavior of steel braced frames including the effects of low-cycle fatigue. Report UCB/PEER -2010/104. Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, CA. 2010.

101. Housner G. W., Bergman L. A., Caughey T. K., Chassiakos A. G., Claus R. O., Masri S. F., Skelton R. E., Soong T. T., Spencer B. F. and Yao J. T. P. Structural control: past, present and future. Journal of the Engineering Mechanics Division of the ASCE, 123. 1998.

102. Naeim F. and Kelly J. M. Design of Seismic Isolated Structures. Wiley, Chichester, 1999.

103. Occhiuzzi A., Veneziano D. and Van Dick J. Seismic design of base isolated structures. Savidis ed., Eartquake Resistant Construction and Design. Balkema. Rotterdam. 1994.

104. Ozkaya C., Celebi N., Tulumtas F., Dicleli M. Hybrid seismic isolation design of Sakarya-II Viaduct in the Proximity of the North Anatolian Fault. Proceedings of the Fifth International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management, Philadelphia, Pennsylvania, USA. 2010.

105. Skiner R. I., Robinson H. and McVerry G. H. An Introduction to Seismic Isolation. Willey, Chichester. 1993.

106. Soong T. T. and Dargush G. F. Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering. Willey, Chichester. 1997.

107. Vestroni F., Capecchi D., Meghella M., Mazza G. and Pizzigalli E.

Dynamic behavior of isolated buildings. Proceedings of the 10th World Conference on Earthquake Engineering. Madrid. 1992.

108. Zhang J. and Makris N. Seismic response analysis of highway overcrossings including soil-structure interaction. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 31. 2002.

Приложение А Блок-схемы к четырем программам расчетов

Нижеследующие блок-схемы выполнены по ГОСТ 19002-80 и ГОСТ 19003-80.

Блок-схема программы №1(файл нелин-Ю-тета-п-м.хК «Лист 1 и Лист 2») расчета зависимости «нагрузка Р1 - перемещение йт» ж/б сваи с учетом нелинейных деформаций.

С

Начало

Г)

1.Ввод исходных данных: М,=1=:Мсг=

КЫ,8ег-(Ь-Ь2/6)-у; Ь; Еб; Еб; Явп; гвДкл; Аз=А8'; Ь; Ь; Ьо; ЯЬ^ег; ЯЫ^ег; гЬ,Нт; V; у; а'; 3; &п,=о=0.

2. Вычисляются:

Р/ =

2 у

Ьк.

М51=МИЫ-(И0/2)+(М^т,-1);

М„

ь^я^/

езДо^МэШ;

1

1,5 + ф,

+-——

= К

10//а 2 а

1-А.

<Р/+1

2 (<Ру+0

К

9.

Ж И.

13.

Ы1 15.

е0|=М1/М; г=(Ь-И2/6)/(Ь-И); Мп=Ы-(е0И;

л Л^-(Ь-иЧб)

= [-~мп-] '

^,=[1,25-1,1-^ —

I-®2

(3,5-1,8рИ1)

А.

аЫ = [Мз1/[(^ь + £)-Ь-Ь0 • г,] < ЯЬ,зег\ ст = [(МБ1 - N ■ 21)! ■ г, ] < Луи;

Блок-схема программы №2(файл изгиб 6anKO.xls, «Лист 1») расчета зависимости «нагрузка Р1 - перемещение йш» металлических балок с учетом нелинейных деформаций.

Блок-схема программы №3(файл нелин-Ю-тета-п-м.хК «Лист 3») численного интегрирования способом «линейного ускорения».

^ Начало

Т.Ввод исходных данных: тк; Ьп; Ьсв; ЕЬ; Е1ст; Ь; Ь; Д1=х; лин сум жест; у=0,6; ординаты акселлер.; у1=0=0; у',-о=0; у",=о=0; 0,=о=0.

2. Вычисляются:

Ауг ((/я-(01-0|_1) + [(6-1я/т) + 3-6и]^1_1 + [3-1и + (Ьп ■ т / 2)] "у) /(5, + 6 • т / Г2 + 3 • Ъп / г).

3. А у, =6-Ау,/т2 -ву^-тП-Ъу^,

• •• •• Аух = т + Ду,-т/2;

4.

5. • • •

6. •• •• •• У, =У,-1 + Ау,1

7. • •• •• У, =У,-\ + '2 + Ьу, г2/6);

8. Л 1=т • А у," +ЬП • А у1'+Б1 • Ду 1;

9. П,=т-(0.-0,.]);

10. Е^СП.-ЮОУЛ,] <5 %.

Конец

Блок-схема программы №4(файл sw-Tpy6a.xls, «Лист 1 и Лист 2») расчета несущей способности ж/б сваи, реакций (М, О) и устойчивости окружающих грунтов основания по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

дх(Н + а£-аг-М)

а,

7, -*Ш<Р1+с,

15.

А — А) + '

я.

М

17.

18.

ео= ЛГ; ¡V

г= Л;

19. е0/г<[е0/г];

20. Я = 1,7 {!*,, [1 + к! (Ь - 2)] + к2 у (с! - 3)};

21. ас=Ьф+с11-5т((р2/4);

22. Ьс=Ьф+с11-5т{ф2/4);

N.

23.

24.

а-Ь

Мс , 6-яс(3-Мс+2.^Ч)

а, ' Ьп

с с

- +

-■сЦ+Ъ-а]

\сь

^Гс-Я/Уп-

Конец

Приложение Б Тестовые сравнения результатов расчета на составленных программах с результатами расчета на вычислительных комплексах

«Лира 9.6» и «Scad 11.5»

Тест - пример 1. Рассчитаем перемещения и период по составленным программам железобетонной сваи длиной 8 м, шарнирно опертой на твердый грунт основания и жестко заделанной в железобетонный ростверк на сейсмические воздействия, заданные высокочастотной инструментальной акселерограммой в Эль-центро (преобладающий период колебаний акселерограммы 0,25 секунды). Вес массы равен 120 т.

Полученные результаты перемещений показаны на рисунке Б. 1 .Период колебаний равен 1,563 секундам.

Рисунок Б. 1 - График результатов зависимости «перемещение (м) массы -шаги времени (сек)». Шаг по времени 0,02 сек. Максимум 0,125 м=125 мм.

Сравним полученный результат расчета данного тест - примера на вычислительном комплексе «Лира 9.6» спектральным методом (методом разложения по собственным формам) по модули сейсмического воздействия 27 «Акселерограмма».

Полученные результаты перемещений показаны на рисунке Б. 2. Динамические характеристики модели на вычислительном комплексе «Лира 9.6» показаны в таблице Б.1.

Мслаиа ггрелещгжй по Х((3) Единщы шкераоя - мм

Рисунок Б. 2 - Мозаика перемещений (мм) массы. Максимум 0,127 м=127 мм.

Таблица Б. 1

собственные значения, частоты, периоды колебании, загружения 1

n

п/п

собств. значения

: частоты : периоды :

: рад/с : гц : с :

коэффициент распределения

модальная масса в %

1 0.242169

4 .13

0.66 1.5208 1.000000 100.0 100.0

Сравнивая результаты расчетов, получаем разницу между ними в 2 - 3%, что является небольшой разницей.

Тест - пример 2.Рассчитаем перемещения, скорости и ускорений массы железобетонной сваи тест - примера 1 с выключающимися связями из металлических балок на составленных программах и на модуле «Динамика плюс» вычислительного комплекса «Лира 9.6» методом прямого интегрирования уравнений движения системы свая в трубе на сейсмические воздействия, заданные низкочастотной инструментальной акселерограммой Мехико-Сити (преобладающий период акселерограммы 2 секунды).

Полученные результаты по составленным программам показаны на рисунках Б. 3 Б. 5.

0.02

-0.02

Рисунок Б. 3 - График результатов зависимости «перемещение (м) массы -шаги времени (сек)». Шаг по времени 0,1875 сек. Максимум 0,011 м=11 мм.

-0.1

Рисунок Б. 4 - График результатов зависимости «скорость массы(м/сек) - шаги времени (сек)». Шаг по времени 0,1875 сек.

Рисунок Б. 5 - График результатов зависимости «ускорение (м/сек2) массы -шаги времени (сек)». Шаг по времени 0,1875 сек.

Полученные результаты на модуле «Динамика плюс» вычислительного комплекса «Лира 9.6» показаны на рисунках Б.-6 + Б. 8.

Перемещение У

Рисунок Б. 6 - График результатов зависимости «перемещение (м) массы -время (сек)». Шаг по времени 0,1875 сек. Максимум 0,095 м=9,5 мм.

РисунокБ. 7 - График результатов зависимости «скорость массы(мм/сек) -время (сек)». Шаг по времени 0,1875 с. Максимум 60 мм/с

Рисунок Б. 8 - График результатов зависимости «ускорение (мм/сек2) массы -время (сек)». Шаг по времени 0,1875 сек. Максиму 600 мм/с2.

Сравнивая результаты расчетов, получаем разницу между ними от 2 до 10%, что является небольшой разницей.

Тест - пример 3. Рассчитаем несущую способность и усилия М и (^железобетонной сваи системы «свая в трубе» с выключающимися связями тест-примеров 1 и 2на составленных программах и на модуле «Запрос» вычислительного комплекса "Scad 11.5".

Полученные результаты по составленным программам показаны в таблице Б.2 и на рисунках Б. 9 и Б. 10.

Таблица Б. 2

Наружная труба со сваей.

Мта х

Qma х

Nma х

Hei, т.

33.3

Т*М 22.82 т.

120 т.

Hei* т.

37.69 084

1.064

К,

т/м4

С=К *z/3

Ста Д_

6.5

1000

1

стад

По инженерной геологии слои и толщи грунтов:

hd, м.

7.897 217

4.72

maxi mum

4.721 721

a1

1.2

а2

1.2

аЗ

ф1, град.

У1, т/мЗ.

с1, т/м2.

22

0.05

0.404 026

лл._

3.147 814

1

слой: 2

слой: 3

слой:

hrp, КРУ

м. IL ПН. Имя

25

Низ свай:

суглинок твердый

Высота

12

Опирание нижних концов предусматривается на суглинок твердый согласно отчету об инженерно-геологических изысканиях.

Длины свай: Глубина

12

12

А, R, fi, Ср. fixhix hi, (Ifix Fd,

м2. и, м. ycR ycf т/м2. т/м2. глуби yeq2 м. hi)xu т. N, т.

0.36 Балл 9 2.4 1 1 1050 о о о о 2 3 4 5 о о о о

yeql yeq2 1050

1

yk

1.4 0 6 0

0 7 0

0 8 0

0 9 0

Условие несущей способности свай

удовлет-ся 0 10 0

с учетом 9 бальности

площадки. 0 11 0

270

83 OK

180 0 12

Проверка по грунту фунд. и эксцентр. по подошве.

Мс, Ьф, |-Ф, Ьф, еЫ,

т*м. N0, т. РЬ, т. м. м. м. м.

44 3650 40 4 17 1.1 0

еО, А, \л/, ас, Ьс,

м. м2. мЗ. м. м. г, м.

0.01 121.6 127.7 6.4 19.3 1.05

еО/г Ге0/г1

0.011 48 1 ок

сИ, ф2,

м. Ы, м. град.

1.150 12 149 22

к,

Ыс, Р. ртах, т/м4 сЬ,

т. т/м2. т/м2. т/мЗ.

3650 30.02 30.78 400 4000

к/сЬ уп

0.1 1.4

КО, Ьс, У, Й2,

т/м2. к1 к2 м. т/мЗ. м.

35 0.02 1.5 6 2 12

Р, т/м2.

78.7 ОК

Рисунок Б. 9 - Эпюра изгибающих моментов М по глубине, [т-м], На заделке М=33,5 т-м.

Полученные результаты по модули «Запрос» вычислительного комплекса «Scad 11.5» приведены в нижеследующих отчетах.

Фирма: SCAD Soft Пользователь: С. Гаипов

http://www.scadsoft.com Ы'л^Лти. Дата •' 23.07.2015

e-mail:scad@scadsoft. com №ВСА1> :'

тел./факс [phone] fdtllicflll'e ® [phone]

Несущая способность сваи

Расчет выполнен по СНиП 2.02.03-85

Тип сваи - Забивные сваи всех типов, опирающиеся на скальный и малосжимаемый грунтЗабивные сваи всех типов, опирающиеся на скальный и малосжимаемый грунт Коэффициент условий работы сваи в грунте ус = 1

Свая расположена в сейсмическом районе Сечение

г♦

b = 600 мм h = 600 мм

300,

A z Л

-2S~

О О ГО

Y

о о со

V7

600

Грунты

Нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии Рс,п =

Нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие массива скального грунта в водонасыщенном состоянии Кстп = 750 Т/м2

Результаты расчета

Несущая способность сваи, работающей на вертикальную нагрузку |270

Отчет сформирован программой ЗАПРОС, версия 11.5.1.1 от 03.09.2011

Фирма SCADSofi Пользователь С Гаипов

http //www scadsoft com l^-y. Дата 23 07 2015

e-mail scad@scadsoft com

тел /факс [phone] [fidlllicltll'e ® [phone]

Расчет сваи

Расчет выполнен по СНиП 2.02.03-85

Тип сваи - Забивные сваи всех типов, опирающиеся на скальный и малосжимаемый грунт Коэффициент надежности ук 1.4

Расположение свай в фундаменте с ростверком - многорядное

Низкий ростверк

Бетон тяжелый класса ВЗО

Свая расположена в сейсмическом районе

Расчетные нагрузки, приложенные к свае в уровне поверхности грунта при особом сочетании нагрузок

N М Q Коэффициент надежности по нагрузке

Т Т*м Т

1 120 0 22 82 1

Доля временной части в общем моменте в сечении фундамента на уровне нижних концов сваи 0 |М

■mßF

V < t , у

i Ч

т

-1 .."к

Ун -

А

ц

г--t

'ül

m

R-

Сечение

2t

b = 600 MM h = 600 мм

300

A z

^300