Колебания зданий и сооружений с сейсмоизоляционными опорами на податливом основании тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СООРУЖЕНИЙ ИМЕНИ М. Т. УРАЗБАЕВА

• ' г;-:*! 'поц

На правах рукописи

АБДУЛ ВАХАБ МОХАММАД ХАЛЕД

УДК 699.841:67.11.59

КОЛЕБАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С СЕЙСМОИЗОЛЯЦИОННЫМИ ОПОРАМИ НА ПОДАТЛИВОМ ОСНОВАНИИ

01.02.04 — «Механика деформируемого твердого тела»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ 1995

Работа выполнена в Институте механики и сейсмостойкости сооружений имени М. Т. Уразбаева АН РУз.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор МАРДОНОВ Б. М.

Научный консультант: академик АН РУз, доктор технических наук, профессор РАШИДОВ Т. Р.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

МАМАТКУЛОВ Ш. М., кандидат технических наук, доцент ЭШМЕТОВ Л.

Ведущая организация: Самаркандский Государственный архн-тсктурно-строительный институт имени М. Улугбека.

. -Защита состоится 1995 года в

¡Н&С часов на заседании специализированного Совета Д.015.18.22 по присуждению ученой степени доктора технических наук Института механики и сейсмостойкости сооружений имени М. Т. Уразбаева Академии наук Республики Узбекистан по адресу: 700143, Ташкент-143, Академгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке АН РУз (Ташкент-143, Академгородок, ул. Мумннова, 13).

Автореферат разослан « .^Ф . » . 1995 г.

Ученый секретарь спг.'чплизаропакюго Совета

■ ■ ~ "-т-^-уатсматичсских наук, старшин научны» сотрудник

ХУЖАЕВ И. К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема обесшчония сейсмостойкости зданий и сооруихшиа представляет очень сложную и трудную инженерную задачу, решение которой невозшяно без. использования многовекового опыта, накопленного строителям по возведению зданий и сооруяэниа в сейсмически опасных районах зекдого шара, а таима баз привлечения к реиэнта данной задачи у сшзй специалистов, инженеров и проектировщиков различных стран мира.

Следует отметить, что , стоимость антисэастлическтй мероприятий составляет значительную величину- и колеблется в широком диапазоне в зависимости от типа зданий, района строительства и расчетной интенсивности. В связи с этим возникает проблема поиска и внедрения новых средств заидаы сооружений от действия интенсивных сейсмических воздействия, отличающихся от известных традиционных методов. В частности, проводятся интенсивные исследования и внедрение в строительство рациональной конструктивной схемы известной в технике фундамента амортизатора. Использованиэ такой конструкции фундамента на практике дает возможность' строить, на нем дома из местного ■строительногЬ материала, любой конфигурации а плане и любой этажности, не применяя при этом используемые в настоящее время антисейсмические мероприятия. Такая конструкция может поглотить энергию сейсмических воздействий на здания и тем саиым уменьшить эти нагрузки до величины, безопасной для здания-. Кроме того, , применение фундаментов с. соясмоизохчциошшми. опорами дает возможность строить. здания в , районах, подверяшных. землетрясений,1 интенсивностью болзе 9 баллов, гдэ строительство здания и сооружений обычной конструкции запрешено строателътдаи ( нормами и правилами. ' ; .

Особое шето в вопросах расчета здайШ 'и соеруУййМ па • динамические (в частности,. сейсмические) воздействия саннмазт учет взашодайствия ж с окруиэщим грунтом, Установлен рад закономерностей поведения соорудапм, возведенных на разлгпньж грунтах. В частности, обнаружено, что о заппсиг'.ао'га ..от , податливости оснопаннп и конструктивной ссабзшоотй здания, сейсгжчесгдаз нагрузки . 'могут шрзраспрздэлпться по высоте сооружения, что является причиной концентрации ааиряишия в сечениях близгаж к основанию, Как известно, поведение элзггоптегг

конструкция и их взаимодействие с грунтом в.обшэм случае носит • нелинейный характер, учет которого в некоторых случаях становится необходимым. В частности, это отноотгся к сооружавши с податливыми- элементами, опорами, возведенными в мягких грунтах. В этом случае возникает проблема разработки численных котодоб,. составления алгоритмов расчета и их реализации на ЭВМ. К решению некоторых инженерных задач динамики сооружают с учетом развития в них нелинейных деформаций и других эффектов лосвящзно множаство исследований.

Цель и задачи исследований. Целью работы является теоретически изучить вопросы оценю! сейсмических нагрузок в многоэтажных зданиях и сооружениях с сеасдаизолядаошйкц опорами, расположенными мевду фундакентоа и первым этажом сооружзкйй с использованием, различных расчетных схем, и частности, схемы с непрерывно распределенными параметрами. Исследовать вопросы влияния нелинейных свойств опори и харагггера взаимодействия фундамента с грунтом на поведения сооружения.

Методы исслодований. Для решения поставленных в работе задач использованы основные положения механики деформируемого твердого' тела и методы динамического анализа в строительной механика с применением современных численных методов.

Научная новизна работы заключается в следующей:

- разработана методика расчета многоэтажных зданий и сооружений на сеасмоизоляционных опорах, основанной йа использование схем с дискретными и распределенными параметра?»!;

дана количественная оценка влияния параметров взаимодействия фундамента сооружения на характер работы сеасмоопоры:

- предложена метода» расчета влияния как нелинейных и наследственных свойств сеасмоопоры, так и различных законов взаимодействия фундамента с грунтом . на динамические характеристики сооружения;

- ддя. вычисления сейсмических сил инерции в зданиях и сооружениях предугаданы использовать поправочные коэффициенты, являющиеся отношением форм колебаний;

Практическая ценность работы заключается:

- в теоретическом обосновании выбора рациональных параметров сейсмоопоры . с учетом характера взаимодействия сооружения с грунтом;-

- а -

■- в разработке предложений и рекомендация по вскрытию дополнительных резервов в работе сейсмических опор по уменьшению динамических нагрузок в сооружениях; •

- в использовании поправочных коэффициентов на оценки сейсмических сил инерции в многоэтажных зданиях и сооружениях с сейсмоизолирущиш опорами.

Достоверность результатов обеспечивается использованием современных методов строительной механики, положения механики деформируемого твердого тела и сравнением результатов с известными.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной, работы домалывались и обсуждались на VIII международной конференции по динамике' оснований, фундаментов и подзешшх сооружений, на научных семинарах лаборатории "Динамические пространственных систем" при Институте механики и сейсмостойкости, сооружений и на научных семгаарах кафедры "Теоретическая механика и сопротивление материалов" ТИТЛП и на объединенных семинарах лабораторий отдела сзясмоданамики ИМиСС.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 4 научных работах.

Структура и содержание диссертации. Работа состоот из, введения» трех глав и заключения» списка литературы из 89 наименований. Работа голожзна на 138 страницах машинописного текста и содержит 110 рисунков и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и .задачи исследования и дана общая характеристика работы.

В первой главе изучаются установившиеся и неустановившиеся колебания зданий и сооружений на сейсмоопорах с линейными харгиггеристиками. Соорукэпия моделируются как консольная схема' о линейными характеристиками, учитывается влияние характера взаимодействия фунданенга с грунтом на параметры колебаний. Рассматривается два случая расчетной схекы. Сооружения в первом случае моделируются по жесткой конструктивной схеме и изучаются чисто вертикальные (сдвиговые) колебания; во втором случае расчет проводится по гибкой конструктивной схеме, рассматриваются поперечные колебания сооружения по схеме о

- б -

распределенными параметрами. Во всех случаях принимается» что сейсмоизолядаонная опора содержит вязкий линейный демпфер, '"параллельно ида последовательно соединенный с упругим элементом.; На фундамент сооружения действует еда сопротивления. грунта, пропорциональная перемещению и скорости фундамента относительно грунта.

Рассмотрена расчетная модель сооружения с жесткой. конструктивной схемой на сейсмоопорах с учетом движения основания с дискретно распределенными параметрами и через ио, üt, Ua,.,., üH обозначены горизонтальные (вертикальные) смещения

фундамента (U0> и массы перекрытий, через и2..... tnN - массы

несущих частей вданий на уровне перекрытия, к0 - коэффициент-упругой опоры или продольного сдвига грунта, kt, kz,..., ^ -коэффициенты жесткости несущ* частей здания, С0- коэффициент вязкого трения грунта, С1, С2,.,., Сы - коэффициенты демпфирования несущих частей зданий. Замели, что через ks и Ct обозначены одновременно упругие и вязкиа характеристики сеасмоопор на уровне фундамента сооружения, Двшэшя Механической скоте гдл саписгшаются уравнениями:

Рассмотрен случай, когда;, олэмзнт демпфера в сэйсаоизоляцкошоа опоре последовательно соединен с упругим - шшентш. -

Ддаащю грунта описывается гармоническим законом игр* » Л ein ut,, Ограничиваясь .только вьшуждаяными колебанияш , системы, решннэ уравнений (1) представлено в вида UpAiv^iriJt-Kl.coEatJ^slniwt-Kxp,

. . «,-JvJ^V а^агс^вЦ/^),

Налагая k^iJj, C^pfi введены бэвргемврныэ тяготы

' " сЭД/ф ^«А.» VVA;'

ПреЙставйзш кривые зависимостей ашшгтуда • колебаний сосредоточена® наоо от величины s при различная виачакиях

паракэтров задачи: ц; q,, 0; Из поотроэнных кривых

видно» что при малых значениях 9 о уволкченизи. q амплитуда увеличивается» а при больших значениях В оняг укопьигзтся. Сдаствэнноэ умэцьшзшгз 'амплитуда колебания пэрвой массы паблэдаотсл при большх значениях 0, возможен рззонанс при яалых значениях 9 (рта. 1>.

Таким образом, выбранвыэ пзрзкотры опоры обзстачивают гашения колебания всзх масс, верхнего строения при больших значениях б. Рэзонансяоэ язленйэ шгзт Произойти й ст/чго картою отношения парциальной частоты Э.

Рассмотрены . вертикальные, (сдвиговые) колэбатпш

многоэтажных здэний и сооружений с распрздэлзшши параметрами на сойсиоогорах, шдэлхфуекыХ 'составным сторшзя, пасущий па концах сосредоточенные массы. При этой принимается, что несуща части здания соверлаот' либо чното вэрптльнйа йлй сдеиговыз колебания, массУ шрокрыпы сосредоточены ьщду двумя йосрцигм частями. Нйхаял масса зэзфоайпа й фундаг.'ойТУ чорзз упрупй олекоит 'О- дайпфэром, совместно о которыми подэлпрупт сэйишчоскую опору здания ■ к основания. . Уравнения деккетм стершей записываем э вал): ■

1_

Вдось ^ - вэргптсаяыяй (сдшгоеыэ) порг?:м(зтм сйчзнйя 1-го

сторкня, - фбддльнгй скорость ' волна в елучйэ

взртасалыгых, а(=4ц/р| - о случез сдвйгойьй койзбашй; Ш,б»р| - тдуль Шага, сдвига я ялотпостп патэршз &гйршн; и -количество стеркшза. \ '

Уравнений (Я) 11нтхэгр||фугат-сп при схЭДзст&Й еойряшпгя:

,н.

(2)

3

*X

Ч-оЛ'

х=0

<1=1 ,11-1)

й хравйчяья условиях: в4 и

«1.

в И*

*«0

3

(т

Х-0

(3)

Ш

M = 1 , qo = 1 , TET = 0.1

. X —>

Pue. 1

KO = 10 , q = 5.0

. -V X

Pue. 2

. *и»

аи |

• <Б>

х=0 м " як |х=1„ где ^ - площадь поперечного сечения 1-го отеришя; 1 - его длина; п. - масса 1-го перекрытия; п0 - масса шишей части первого этажа; V - коэффициента, соответственно, кэсткости и демпфирования упругого элемента; 1/о<г> - перемещение фундамента» удовлетворяющее уравнению:;

у 4

здесь Шф - масса фундамента, ко, уо - коэффициенты упругой опоры (сдвига) и демпфирования основания, игр- его перемещения.

В случае кинематического эозбуэдения основания по закону игр » «сз1шг,

гдэ Ог - максимальное вертикальное перемещение частиц грунта, ш - частота кинематического возбуждения» перемещение сэчения 1-го стертая и фундамента представлены в ввде

^ЦД) =» + Т^ОсозиЦ

ио(й> = 0оз1шг Уое08и>1;.

Проведен анализ в случаэ' колебания двухэтажного здания

(N=3), когда Г,=Га=Г; Е1=Ег=Е; р^р^р; к-к^/Щ); к0=к01/СЕГ)1

аГШо%> аэ=а/аф- ^о'ЧоОф615 Т^1а/11 '

На рис. 3 представлены кривьй зависимости амплитуд =

"1^(0)+^(0)' от безразмерной частоты «=шз/1 (а=|Ё/р1) для различных значения параметров ч й qв. При отом принято а=а.=1;

к0=1; к=1. ИЗ кривых видно, что существенное влияние до1,шф1фущиз свойств опоры на пэрзкеадэню верхнего строения \ обнаруживается 'при- иалых значениях . При этом демпфер практически ш влияет на величину рэсонансзоп частоты, но существенно уменьшает амгшггуяу. Анализ ■ полученных кривых показывает, что ддапфирувдиэ свойства опор и грунта по разному влияэт на гкплотуды кования иэракрнггоа верхних зтакэа здания.

Рассмотрены потаречные колебания здания и ■ сооружений, кодалируогмг систеиоа. стершей о сосредоточенными масса?ли на концах и соворшаючща чисто кэтайиэ даишния. Уравнения деидания шшрэчных колебания (сооружений) стершей и соотвэтствувдиэ условия сопряжения записываются э вида:

' - а4®. • ' в*«.

В.Т --- + т -— с0,

аг

в3 е.

х I. —1 вх9

8.

-Е..Д.

л"».

х-о ад3

х-1 * вг

I I-«

х-1,

,<1=1,N>5

г-«

Чх=о

«с|х=0

а*®.

х»1,

ох

, (1=2,11-1),

(8)

к-»

_

«с2 |х-0 «х2 Соответственно граничны© условия имеот вид:

х»0

а%

Е I -1

4 1 «С0

Г •» Г 41 в Ч

1 Мх=о I ох 1х-о 01) * к*

а* г

их

-ц,

*1 ,

'О

X»

ад

«I'

«о/ —^

Х»1 вх

х-0

Х»0

=0,

(0)

(10)

гда ггч, Е., Гк, - погошша массы, модуль Юнга, момент инерции

и длина 1-го стержня: - масса • 1-го горэнрштия, к, V -коэффициент упруго-вязкой сэвсшизоляционноа опоры, М - масса шаяшеа части первого эта,на. . -

41 о (!) - шрэг/эщэниэ фундчкэнта, удовлетворяющей уравнении:

-, • . -Г е'Г дал 1'Ыо I ОХ х-О йХ )

(11)

здзсь Ио, }>0 .- повффкщювты кэсткости а дэыпфировйния основания, игр - ваков даижзшя почвы.' .' - "

. В случйэ гараошшского двкзэвдя грунтового основания

игр=«Гвшл-,

гда Огр - кэкскяаямзвэ горлзощ-альноо шрошщэяш, ш - частота юшоматичесшго возбуждения, рзшзш© урашзеаиа (7>, удовдотворавда уолояига (ОЫШ продстазлош в бэдо:

(1=1

гдр определяется чэр&о функция Крылова.

№ рис, 3 прэдотавлэш трафики вависшоотва ртхтуд

кодабаниа никнаг наосы «эрвого агенса 4x^(0)^(0)' от

ко rr го

VO = O.S

- \г -

величины ж=Ы yj-- • В расчетах принято Ы=2, IiIi=IzX2, 11=1г

лЧУч у i • fc* >w »« " " i "-j * *2 i

11

M. M„ L EL

V" 11=1 •

Как видно, при отсутствии демпфирующих свойств опоры (v=0) возникает резонансное явление, в области низких частот в зависимости от характера взаимодействия фундзнента с грунтом. Так, например, при отсутствии вязкого сопротивления основания (г»о=0) (кривые 1) амплитуда колебания всех масс значительны, при значениях vo=0,5 и vo=5 зтлитудя в этих областях частей сооружения существенно уменьшаются (кривые 2, 3).

Рассмотрен случай, когда опора обладает наследственными ¡свойствами, характеризующими через функции наслодствонности,

Gn#I3LZ¡35Su3,yi5 ГЮрбКЗщЗНКЗ СПОрЫ С СИлии рЗЗ£СЦИЙ«

F=kJü0-U+a /R(t-a){U0-ü)tix]. (12)

где 1с - коэффициент кестаости опоры в начальный комэнг времени, а - постоянная, R(t)=* - функция наследственности, Üo -шремещаниз фундамента, U - перемещение шишей массы первого этажа.

Условия (4) и (6) с учетом. (12) записываем в вида

«JU.I г I n dzU

ЕЛ |х=о)^]-Л -7ГГ

,(13)

Х-О

*% -г 1 т

В случае поперечных колебаний вместо условий (13) и (14) необходимо взять

_ _ i i »a«U

a'v

ЕД. i

i i

Vi

м о

о at1

. На рис. 4 представлены кривые зависимости амплитуда вертикальных шрвнещэниа сосредоточенных касс на уровне перекрытий от безразмерной частота * при vo«=0,6, 1^=1, V=0,1 и различных значениях параметра а. \

Как видно, амплитуды перемещений масс практически мало зависят от параметра а, при этом амплитуда нинней массы первого этажа (У2) быстро затухает, влияние параметра а обнаруживается при малых значениях

Вторая глава посвящена вопросам вертикальных и горизонтальных колебаний неустановившихся многоэтажных зданий и. "сооружений, представленных как система составных стержней, несущих сосредоточенные массы на уровне перекрытий. Принимается, что связь сооружения с фундаментом осуществляется через упругие (упруго-вязкие) опоры с переменными характеристиками. Переменность здесь заключается в нелинейной зависимости силы сопротивления опоры от перемещения нижней массы части первого этажа относительно фундамента.

Рассмотрим продольные (сдвиговые) колебания сооружений и зданий, представленных в ввде составных стержней, несущих сосредоточенные массы на концах, причем масса ншнеа части этажа# связана фундаментом сооружения через упругие . (упруго-пластические) элементы с нелинейными характеристиками.

При зтом граничные условия для первого стеркня и фундамента записываются в виде: ■•

и,(0,г>=иоа),

.¿¡П | - . . a2 U.

ЕХ—Ч ♦ГШЛ (tMJ-v(U„ -«)=Н

&х 1«=0 « ■ ■ " •>» ° a t3

(15)

x=Q

—~ = ~f<t ПК (IL^-iS)+v )+v(U-fl), (16)

ф О О О гр О' О гр ° о о'* - Л '

здесь М0, Uo - масса и перемещение'нждеа'части первого зтажа, v -коэффициент вязкого, трения, Г(з) - нелинейная функция своего аргумента, '0о - юремещэннэ фундамента, - его масса. Решение волновых уравнения (2) получоно в вида разложения

по» п=« I J

гдэ функции Tn, Xnt, Xnk удовлетворяют уравнениям:

^ у

н . к

Т "НдГТ а

С**

о о --г-

< Е +"А <<..>]

где Хп1~ собственные функции, собственные числа. Условия (15) и (16) дают:

» I . - .

^о^'^Е^/ои^м^^ЛтУг^и). <18>

<ио-0о Нк0 (игр-0о )+Уо (игр-0о >■«. (ио-^0о >. (19)

Уравнения (17)-(19) при конечном п образуют систему (гн-2) дифференциальных уравнений для определения неизвестных Тп, ио и

На рис. 5 представлены гсрншэ зависимости перемещения кассы шиюй части шршго еХдаш (3 ) ОТ &рвк«ни г «= При

различных значениях параметров задачи. Функция Г (г) выбрана в вида кубической зависимости

1(2)=к2 +Е2 .

С ростом коэффициента шсисоста опоры существенное изменение приггаршваэт амплитуда колебавия нижней массы первого этажа. С увеличением параметра (к) со величина значительно увеличивается, причем при отсутствии демпфера (я>=0) наблюдается появление резонанса (кривая 1). При выбранном значении коэффициента даилфэра величина аатштгуды . основания ш шнязтся. Это указывает, что додафирувдиэ свойства опора можно подбирать с учетом вдсткостных характеристик опоры. Расчеты, провзданные при выбранных параметрах задачи показали, что влияние нелинейных свойств опоры несущественны ' на колебательный процесс массь первого стааа.

В случае сооружений. с гибкими; конструктивными параметрам', следует изучить годарэчныэ колебания многоэтажных аданиа I соорушний на сейскоошрах о нелинейныш. характеристиками. Пр етоы граничные условия (8) и (10) записывается в виде

„а»

■I

-И (20

*=0 ' ° ° 4 ° ° ° «П*

ЕЛ —Г

я

^ <0в-»о (йгр-ио )+к0 (игр-ио (ио-»о). (21

Решение системы уравнений (7) можно получить метода разделения переменных:

/о. = to , к <= is . ко - го

-V- V =OÛ ; -Л- V = tO ; -0- У а 2.0 ; V = 5Д i i i,

i Í 1 1 ¡ i ! ■ I/Í ! \!

! у i \ i ^АН К. l^-^jVX' к /

г с / 1 I _L. ' i \ i Vi

I- Vi и

s í ! 1 Í l\ |x

2 .4 £ a i и м и а 2 а и -m и з м а* ла зл а

—> í

Рис. 5 AL - 10 , КО - го . К « 15

V0 - to , с - so

Рис. 6

V ЕХк<*}1кт. V £х,а<*>-«о<*>[4(тг и)4].

Здесь Х(ж) - С Об СТБ9ННЫЭ функции, удовлетворяющие уравнениям т—— (ц^ - собственные частоты) и условию Е.1.

обобщенной ортогональности

Ч

Е хЧ**<*>ха<*)<** + Кач)Х.) =0,

о

«Л<*>*>„»>>. ' (22)

гда <*к, ьк - постоянные величины.

Уравнения (22) совместно с уравнением (20) и (21) образуют систему бесконечных дифференциальных уравнений для определения неизвестных функция ТкШ, ®0(1;) и ио(г).

На рис. 6 представлены кривые зависимости перемещения

4 | |

нижней части первого этажа от а = X -11,1,/ при различных

значениях параметра V.'Как видно, демпфирующие свойства опоры

уменьшает амплитуду колебания, но не влияет на частота

собственных колебаний.

Далее изучено нестационарное поведение многоэтажных зданий

и сооружений на основе модели "сооружение — опора' — фундамент"

с учетом Еэливааных свойств параметров опоры и взаимодействия

фундамента с грунтовой средоа. При отом здания и сооружения

представляется в виде упруго задэмленшх в фундаменте составных

стершей, несущих сосредоточенные массы на уровнях пзрещзытий и

совершающих продольные и подарочные колебания под кинематическим

возбуждением_ основания (грунта)., В рдучаэ взлинзаного закона

взаимодействия фундамента' сооружения с грунтом уравнения

(17) и (19) приводятся к виду

«. а ь « «Ш

^^тг Е/Л^ь-тг + —+-А5

** «о о ,

где ап, ьп, ?<.п, а и ао - постоянные, <р4(1;> - функция, характеризуется шлинаевыз свойства взаимодействия фундамента о основаниаи. При расчетах фунмда Ш> и «рШ представлены в виде кубических зависимостей:

<р( г )=кс (огр-о„ )+5( (игр-^0 (1ггрЯ).

где к, е, V, ¡<0, г>о - опытные данные, характеризующие механические свойства опоры и основания, соответственно.

В третьей'главе приводятся расчеты на сейсмические воздействия зданий и сооружений с сейсмоизоляциошьгаи опораии, определение условных сейсмических инерционных нагрузок' в зданиях, предпринята попытка использовать систем расчетам коэффициентов, позволяющих учитьшать характер. поглощения энергии в элементах сейсмоопор, сейсмичность площадки и кояструютвныэ особенности сооружений.

Согласно действующей нормативной методике, свйскичвскиэ инерционные нагрузки для прошшншх и гражданских зДаний и сооружений определяется так:

з^РЛА*".

где ке - -коэффициент сейсмичности, - коэффициенты

динамичности 1-оя Форш соответственно, - вое 1с-го этайа на уровне перекрытий, - коэффициент, приниаавинй а зависимости от вида материала и конфигурации п°=0,7-1,0.

Формула (23) на позволяет учитывать в достаточной меро многие особенности (демпфирующие, нелинейные, реологические я др.), характерные для работы стсзтствзгшых и уникальных сооружений на сейстмизоляцийшша спорах. Обозначим чэрзз 31Ь сейсмическую нагрузку в к-ои этаж», соотвэтствущую 1-ой форко колебаний без сейсотчвскоа опоры (в этом случае масса шганэа части сооружения совершает совкестноз даижангэ с ^¡уцдзгзэвтон, и поэтому общая масса фундамента будет равна Чэрзз

соответстванно . нагрузку при ваяши соасшчзской опоры. Отношения » » "

назовём поправочными коффишюнтаки дет сейсжйческих сил терщгл на уровне перекрытий к-го этажа. В формулах <3.3) чзрэз ^ я $ обозначены выражения:. ...

I __

X ио(г)з1пиГ(г-т)е 1 <п,

а о

где Ц и ы - круговые частоты, выражающиеся через периода Т1 и I*: ; *

,, 2% . ,» 2% ш = —; Ч ~зг»

I «|» I фЛ

: п - декремент затухания, связанный с демпфером опоры. Если обозначить через Р^Ш^^Р^)' |та:)=Р(Т*), то можно записать: ■

т£к РСф

е^-тг5--— •

Л ^ Р(Х4>

Если р ,Т*)<0,3 сек, что характерно для зданий с шсткой конструкцией, то р(Т.)= р(Г*}=3, тогда

НС

т.е. эффект опоры проявляется только через формы колебания.

На рис. 7 представлены кривые зависимости от

безразмерной величины ро= ко1/и при различных значениях параметра р=И/1а для одноэтажного здания и сооружения. В

ю„ и, о-

расчетах принято ао=-щ-=1; р|г=1: а.= рГГ=1

Анализ этих кривых показывает, что с увеличением жесткости основания эффект уменьшения сейсмической нагрузки через опоры улучшается.

В этой кэ главе диссертации рассмотрены вопросы оценки влияния нелинейных эффектов взаимодействия опоры с фундаментом в случаях закона сухого трения Кулона и кубической зависимости скорости гореыешэния опор! относительно фундамента.

Взлез в Диссертационной работе анализируются некоторые конструкции фундаментов на сайсмоамортизаторах.

Один из. основных элементов фундамента — сейсмоамортизатор — одноэтажная рама со стойками и ригелями. Эта рама имеет фундамент., который передает вес здания и его эксплуатационные нагрузки грунтовому основанию в соответствии с требованиями строительных норм. Устройство системы сеЯсмоамортизатора не требует применение специальных конструктивных решений самого здания, однако опорные элементы устанавливают шд каждой колонной каркаса ияи в местах горесечения несущих стен. Все опорные элементы располагают в пространстве между двумя жесткими горизонтальными плоскостями, конструктивные решения которых

- -

<►0 -1 , Х0

.--> ¿го

Рис. 7

могут сыть различными.

К ним относятся фундаменты со скодьнвниец на роликовых несуща 1оонстру!сц!1ях .различного тепа, фундаменты. о кинематическими опорам подвесного типа, а такде сэйашэолирувзде свайшэ ц на резиновые опорах.

На работе представлено одно из цонструшшннх решений сеЛоноизоифующего фундачэшга сооружения, в юттороы сейсмоивсшщая достигается о яомэдю . спор сухого трения и реайновЁх амортизаторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ с

i Проваленные в диссертационной работе теоретические исследования и основные результаты позволяют установить следующие, заключения:

1, Предложены расчетные схемы, определения перемещения масс перекрытий сооружения на сегсмоизоляционных опорах, основанные на использование системы с дискретно и непрерывно распределенными параметрами. На основе анализа АЧХ системы установлено, что коэффициент демпфирования опоры, в зависимости от отношения парциальных частот, по разному влияет на АЧХ системы. При больших значениях отношений парциальных частот в системе возникают несколько резонансов амплитуды колебание, соответствующих им, с ростом коэффициента демпфирования

2. Разработана методика расчета зданий и сооружений на сейсмоопорах, параметры которых обладают наследственными свойствами. Установ.гоно, что параметры наследственности (в случае показательной функции ядра релаксации) значительно влияют на амплитуды поперечных колебаний сооружения. Путем выбора параметров можно обеспечить затухающее колебание. масс перекрытий без резонансных режимов.

3. Изучены вопросы, влияния характера взаимодействия сооружения о грунтом на' функционирование сейсмоизоляционньа опор. Показано, что на резонансные частоты сооружения существенное влияние оказывает'коэффициент жесткости основания; при некоторых сочетаниях коэффициентов невткостей и демпфирования опоры и основания возникают дополнительные резервы системы по регулированию величин резонансных частот и амплитуд.

4. Разработан алгоритм расчета/на динамические воздействия зданий и сооружений с нелинейными характеристиками опоры и вакона их взаимодействия с грунтом. В, случае использования кубической зависимости силы - реакции опоры от относительного перемещения установлено, что кинематическое возбуждение основания с малой амплитудой практически не приводит к появлению нелинейных эффектов; они могут появляться при высоких значениях ашшггуд воздействия внешних сил,

Б. Дана оценка влияния параметров сейсмических опор на величины сейсмических сил инерции на уровнях перекрытий. С этой

•целью введен коэффициент, характеризующий отношение этих сил при наличии и отсутствии сейсмических опор. В случае продольных колебания одноэтажного здания* показано, что зтот коэффициент в основном зависит от отношения форм колебания. При этом в зависимости от податливости основания зтот. коэффициент может принимать величину большей единицы.

6. На основе анализа конструкций и работы некоторых сейсмоизолирущих опор, установлено, что наиболее эффективными (в эксплуатации) по уменьшению амплитуд высокочастотных колебашш являются опоры с комбинированными фрикционными гасителями.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Adдул Вахаб М.Х. Колебания .многоэтажных зданий и сооружений с сейсмоизоляционными опорами // VIII международная конференция "Динамика основания, фундаментов и подземных сооружений": Тез. дом. -Ташкент, 1994. С. 40.

2. В. Mardanov, M. Abdul tfahab. Many-strored buildings and constructions oscillation on the seismic basé with mlinear characteristics under non-atationary Influence / International Conference on Computational Engineering Science: -Hawaii, 1995. 0,5 п.л.

3. Абдул Вахаб M.X. Колэбания зданий я соорутагой аз сейсмоизолирущих опорах с учетом их наследственных свойств / дэп. В ГФНТЙ ПШГ РУз 27,04.95. -10 0. Я237Э - Уз95.

4. Мардашв Б.М., ■Абдул Вахаб М.Х. Динамический расчет системы "соорушние — опора — фундамент"1 с нелинейными характеристиками / Дэп. в ГФН1И ГШ F/з 27.04.ей. ^10 с. /?2378' Уз05. ■

JU^^ ал

- 22 -М. Абдул Вахоб

Таъсирга мойил зашнларда сейсыоаиратувчи таянчларга чурилган шораг ва иншоотларшшг тебраниши

Сейсг,!оат.ратувчи таянчларга ^урмган куп каватли шорат ва рншоотларшшг динамик хусусиятларшш хисоблаш услублари тавсия этилгаи. >фсоблаш снемаси йигилгай ва ёйилган параметрлар нолида олиниб, ' уларнинг ирсий ва чивиксиа хусусиягга эга брлгая колат-ларн текпшрилган. Таянчларнинг тебранишни камайтирувчи бкй ютув-чи коэффишентларининг тиэимнкнг парциал тебранншдар частстаси нисбатларига боышклиги ашвданган. Зашннинг хусусиятларйни «амда имораг ва иншоотларнинг маълум тебранишлари туршш наэарда тутган холда таянчларнинг параметрларини танлаш ва шу асосда тй-вимнинг резонанс нолатига кирмай сунувчи тебрашшшни таъмкнлал Ыуыкинлиги к$рсатииган.

. Резонанс частоталарига бикирлш коэффициент» ва тупрш; мучитинииг суниши энг куп таъсир килшш мумкин. Бикирлгас коэффи-циентлари намда таянч ва асосларнинг сунишининг баъэи бир комбинация лари рввонанс частоталари ва амолигудалари кийматларини бошкаришда нрвимча имконнятлар яратади.

СеЙсшк таянчйар парамегрларининг тетю томлар оаландлйгн-даги инерцион сейсмик кучлар кийматларига таъсир щиша даражасй-ни .айшдаш келтирилгаи. Шу мш;садларда таянч л ар ыавкуд ва йук б?лган лолларда берилган кучлар нисбатини ифодалайдигаи (гаэффи-циен? киритилган.

Констру1щшиарни ва сейсмик нимоялащ таянчлар ишарийннг тадоили, уларнинг юцори частотам тебраниш'амплйтудаларйни ка-майтиршда энг саыарали акашшклари тасдикланди. .

- S3 -M. Abdul Wahab

Oscillations of buildings and constructions with selsmo-isolated supports on the complianclal foundation

Calculation methods of many-storeyed buildings' and constructions on the seismo-isolated supports oscillations dynamical characteristics have been proposed in the article. Calculation schemes with discretely and continuously distributed parameters, which have Theological and non-linear properties, have been used for this, ■ It's, been ascertained,- that support damping coefficient differently, influences on resonancial curve, depending1 on partial frequecies ratio. It's been shown,.- that floors masses damped oscillation may be provided for concrete type of oscillations and known properties of foundation.by means of support parameters suitable selection.

Hardness and ground medium damping coefficients may essen- . tially Influence on resonancial frequences; additional possibilities for resonancial frequences, and amplitudes values regulation appear undèr some combinations of 'hardness end support and foundation damping coefficients, The estimation of seismic supporta parameters influence over inertia seismic powers values at the floors levels is given. A coefficient, characterising the ratio of these powers during, presence and absence of seismic supports, has been introduced for this. It's.been established on the basis of constructions and some seismo-Isolated supports work analysis, that supports with combined frictional extinguishers are most effective for high - frequency oscillations amplitudes reducing.