3.4.2. Системы с демпферами сухого трения

3. 4. 2. Системы с демпферами сухого трения

Основным конструктивным решением таких систем, названных свайными фундаментами, имеющих повышенную диссипацию, является свайный фундамент с высоким ростверком, сопряжение которого со сваями осуществляется шарнирно [22].

В целях обеспечения требуемой степени демпфирования горизонтальных сейсмических воздействий свайные фундаменты с высоким ростверком модифицированы путем введения элементов сухого трения — наклонных и горизонтальных свай (рис. 3. 4. 3), дисковых демпферов (рис. 3. 4. 4) и других ограничителей колебаний (рис. 3. 4. 5). Демпфирование здания с жесткой конструктивной схемой на свайных фундаментах физически основано на том, что часть сейсмической энергии, передаваемой основанием, будет расходоваться на преодоление силы сухого трения в демпфере. В связи с этим доля энергии, затрачиваемая на деформацию несущих элементов здания, уменьшается. Повышение диссипации энергии происходит за счет демпфера сухого трения, энергоемкость которого практически не ограниченна.

Рисунок 3. 4. 3 - Наклонные и горизонтальные сваи

с элементами сухого трения

3. 4. 3. Системы с элементами повышенной пластической деформации

Развивается направление сейсмозащиты, связанное с использованием специальных устройств, так называемых энергопоглотителей, способных поглощать энергию сейсмических воздействий за счет развития в материале конструкций неупругих деформаций. Такие поглотители проектируются в узлах конструкций с наиболее вероятным возникновением зон пластических деформаций. Достоинство поглотителей в том, что они имеют небольшие размеры, возможность использования в зданиях различных конструктивных схем и возможность легкой замены в случае необходимости.

Основным элементом поглотителей могут служить стальные балки (рис. 3. 4. 6), которые при пластических деформациях способны поглощать значительное количество энергии. Испытание таких поглотителей показало, что продолжительность их эффективной работы достигает от 70 до нескольких сотен циклов. Это ограничивает срок их службы одним, двумя землетрясениями.

Рисунок 3. 4. 6 - Поглотители колебаний балочного типа

3. 4. 4. Упруго-фрикционные системы

Анализ последствий землетрясений, а также многочисленные исследования показывают, что здания и сооружения способны воспринимать сейсмические нагрузки, значительно превосходящие по величине расчетные. При этом в отдельных узлах возникают трещины и даже разрушение отдельных элементов конструкций, не приводящие, однако, к потере устойчивости сооружения [22].

Подобные наблюдения приводят к выводу о необходимости использовать способность большинства строительных конструкций к развитию пластических деформаций. Поэтому одной из актуальных задач в области сейсмостойкого строительства сейчас является разработка метода расчета зданий на сейсмические воздействия в упруго-пластической стадии работы конструкции. Цель такого расчета – определение динамической реакции сооружения, установление истиной величины его несущей способности, а также нахождение расчетных усилий в конструкциях. При этом необходимо иметь в виду, что расчетная нагрузка на сооружения при учете пластических деформаций будет большей, чем принимается в настоящее время по нормам.

Один из вариантов такой конструкции, разработанный для объемно блочной системы, представлен на рис. 3. 4. 8, б - здание запроектировано в виде вертикальных упругих ветвей, защемленных в общем фундаменте.

Каждая ветвь состоит из одного ряда блоков, поставленных друг на друга и жестко соединенных между собой. В блоках на угловых вертикальных ребрах предусмотрены пазы, в которых имеются выпуски арматуры в виде петель, расположенных по высоте с шагом 20 см. Во время монтажа в эти петли вставляются вертикальные арматурные стержни на всю высоту здания.