 |
3.2.4. Системы с сейсмоизолирующими скользящими опорами и
|
|
|
|
3. 2. 4. Системы с сейсмоизолирующими скользящими опорами и
скользящими поясами
Сейсмоизолирующий скользящий пояс выполняется в виде ряда опор, расположенных между фундаментом здания и надземными конструкциями, как правило, в местах пересечения продольных и поперечных стен. Каждая опора имеет две пластины — из нержавеющей стали и фторопласта-4. Благодаря низкому коэффициенту трения скольжения в опорах (f = 0, 05—0, 1), при превышении инерционными нагрузками определенного уровня здание начинает проскальзывать относительно фундамента. С этого момента усилия от сейсмических нагрузок в элементах несущих конструкций практически не изменяются.
Для обеспечения надежности зданий в системе предусмотрены упругие и жесткие ограничители горизонтальных и вертикальных перемещений. Принципиальная схема элементов сейсмоизолирующего пояса для зданий жесткой конструктивной схемы показана на рис. 3. 2. 5.
Для создания упругоскользящих опор под оборудование Армянской АЭС применяется трехслойный наирит (резиновая сборка, армированная алюминиевыми пластинами). Освоение отечественной промышленностью выпуска фторопластов позволяет по-новому конструктивно решать элементы скользящего пояса и обеспечить высокую надежность его работы.
Выбор фторопласта-4 в качестве одного из материалов скользящей пары обусловлен его специфическими характеристиками: плотность 2, 12-2, 28 г/см3, предел прочности на сжатие 2 МПа, предел прочности на растяжение 14-25 МПа, модуль упругости при сжатий 700 МПа, относительное удлинение при разрыве 250-500 %.
Фторопласт нетеплопроводен, сохраняет работоспособность в интервале температур от —269 до +260°С, не поглощает воду, химически стоек к кислотам, щелочам и органическим растворителям, не горит, стоек к воздействию грибков и бактерий, отлично подвергается механической обработке, обладает высоким электрическим сопротивлением, практически не стареет. Коэффициент трения по стали 0, 04—0, 08 (в некоторых пасах до 0, 02).
|
|
|
Рисунок 3. 2. 5 - Схема элементов сейсмоизолирующего скользящего пояса
1 - верхняя обвязка фундаментов (стен подвала или технического подполья);
2 -ростверк; 3 - надземные конструкции здания; 4 - скользящая опора;
5 - упругий ограничитель горизонтальных перемещений (демпфер);
6 - жесткий ограничитель горизонтальных перемещений (упор); 7 - ограничитель
вертикальных перемещений (вертикальная связь); 8 - вертикальный амортизатор
3. 3. Адаптивные системы
Системы односторонних выключающихся и включающихся связей, располагаемых между элементами каркаса и диафрагмами жесткости нижнего этажа или двух этажей здания, предназначены для изменения его динамических характеристик после превышения определенного порогового усилия в конструкциях или сопряжениях. При этом за счет увеличения периодов собственных колебаний зданий происходит их отстройка от максимальных амплитуд колебаний грунта, и усилия в конструкциях резко снижаются, предотвращая повреждения.
Кучеренко была разработана конструкция зданий с выключающимися связями, а совместно с Герсеванова - систем с включающимися связями (упорами). Разработана методика расчета зданий на сейсмические воздействия, в том числе с использованием инструментально зарегистрированных и синтезированных акселерограмм. Система сейсмической защиты с выключающимися связями названа адаптивной и предназначена для снижения инерционных нагрузок в здании, возникающих при сейсмическом воздействии.
3. 3. 1. Системы с выключающимися связями
Такие системы относятся к классу нестационарных динамических систем,
|
|
|
т. е. таких систем, которые в процессе колебаний под действием динамических нагрузок могут менять свои характеристики во времени, причем эти изменения являются необратимыми. Изменения динамических характеристик системы происходят за счет разрушения выключающихся связей при достижении некоторого порогового уровня амплитуд колебания системы. В качестве выключающихся связей применяются как специальные резервные элементы, так и отдельные несущие конструкции (рис. 3. 3. 1).
Система с выключающимися связями применима в основном для зданий с жесткой конструктивной схемой, имеющих первый гибкий этаж. Это связано с тем, что необходимым условием эффективной работы этой системы является значительное снижение жесткости несущих конструкций здания в конце землетрясения в сравнении с начальной жесткостью системы до землетрясения. Учитывая, что трудно практически реализовать конструкцию здания с периодом собственных колебаний более 2—3с, можно сказать, что системы с выключающимися связями применимы для зданий с периодом собственных колебаний не более 0, 5-0, 7с.
Сейсмозащита зданий с выключающимися связями наиболее эффективна и может применяться в районах, где наиболее вероятны землетрясения с преобладанием высокочастотных составляющих. Она нашла уже сравнительно широкое практическое применение, в частности на трассе БАМ, где город Северобайкальск в значительной степени застраивается зданиями по типовому проекту 122 серии с выключающимися связями. Однако данной системе присущи и некоторые недостатки. Так, после разрушения выключающихся связей во время землетрясения необходимо немедленное их восстановление, что не всегда практически осуществимо. Кроме того, известно, что в некоторых случаях в процессе землетрясения в его заключительной стадии происходит снижение доминантной частоты и в связи с этим имеется возможность вторичного совпадения собственной частоты здания (с уже разрушенными в начальной стадии землетрясения выключающимися связями) с доминантной частотой землетрясения, что может привести к потери несущей способности конструкций здания. Избежать последнего можно в случае применения системы с выключающимися связями и упорами - ограничителями горизонтальных перемещений.
|
|
|
