К сейсмоизоляции многоэтажного здания комбинацией резинометаллических опор и односторонних связей

Размещено на http://www.allbest.ru/

К сейсмоизоляции многоэтажного здания комбинацией резинометаллических опор и односторонних связей

Минченкова А. О.

Ловцов А. Д.

Абстракт

Рассмотрены упрощенные модели 10-ти этажного здания, сейсмоизолированного при помощи только резинометаллических опор и комбинации их с односторонними связями. Расчет моделей произведен на 16 землетрясений из архива колебаний грунта Камчатки и регионов-аналогов. Математическая модель представлена системой нелинейных дифференциальных уравнений. Исследовано влияние соотношения жесткостей резинометаллических пор и односторонних связей на динамические характеристики здания. Эффективность использования комбинированной системы сейсмоизоляции оценивалась по величине междуэтажных перемещений.

Ключевые слова: сейсмоизоляция; акселерограммы; расчетная динамическая модель (РДМ), резинометаллические опоры, односторонние связи. сейсмоизоляция многоэтажный резинометаллический

PROSPECTS OF APPLICATION PHYSICAL

ACTIVATION FOR CLEARING WATER

Mamatkulov D. D., Rakmatov A. C.

SamSACEI, Samarqand, Uzbekistan

Abstract

Research is devoted to prospects of application of physical activation for clearing water; to questions of intensification of water preparation process, perfection of technology and development of new effective methods of clearing.

In last decades it became obvious, that existing and constructed on the typical projects buildings for water treatment do not provide high quality of the cleared water. Therefore special attention should be given to intensification of water preparation process, perfection of technology and development of new effective methods of clearing. At the same time it is desirable, that they had the minimal capital and operational expenses.

Preliminary clearing. Now at this stage used are rotating grids, micro filters and drum-type grids, which are installed directly on water intakes, or at water treatment stations.

Rough clearing of a suspension. At this stage used are sedimentation tank and lighting with the weighed sediment of various constructive use. They are little efficient and unstable in work structures, requiring significant expenses for their construction and operation. It is possible to reach the increase of rough clearing effect through physical influences. For example, the industrial tests on application of magnetic activation for water clearing in lighting with the weighed deposit are known; they have shown improvement of technological parameters.

Fine clearing of a suspension. A final stage of water clearing from a suspension is the filtering, which more often is performed on speed pressure-free filters. Intensification of these structures by physical methods is conducted in the same direction, as at the previous stage of clearing. After installation in front of filters of the activated solutions of coagulant and phlox the increase of filter cycle duration by 30-45% is observed.

Disinfection. As a rule as disinfection agents chlorine or its compounds is used. Among essential disadvantages of chlorination the experts always mark emergence of high-toxic for the man substances, lowered efficiency at elimination of bacteria and viruses. It makes necessary to use other methods, in particular, physical. So the experimental researches have proved, that hydro dynamical escort has high bacterial effect and requires smaller expenses in comparison with chlorination and ultraviolet radiation.

Thus, the significant part of technological processes on clearing natural and drinking waters can be combined with their physical activation, and in some cases (for example, at disinfection and household water supply) it is possible completely to refuse of traditional methods and to replace them by physical.

Key words: water treatment, physical activation, processing of water, coagulant, ecology, filters, lighting.

Введение

В настоящее время вопрос о защите зданий и сооружений от разрушительных последствий землетрясений остается актуальным. На данный момент одним из самых распространенных методов сейсмоизоляции является установка в конструкции здания резино-металлических опор (РМО). Резинометаллические опоры представляют собой конструкции в виде залитых резиной металлических пластин с свинцовым сердечником в центре (рис.1). Резинометаллические опоры обеспечивают существенное увеличение податливости над сейсмической изоляцией, благодаря чему уменьшается влияние на него больших перемещений грунта, возникающих во время землетрясения. Однако применение сейсмоизоляции в виде резинометаллических опор не всегда может оказаться эффективно [1]. В связи с этим рассмотрим комбинацию РМО и односторонних связей (РМО+1СС).

Односторонние связи относятся к адаптивным системам сейсмозащиты. Этот тип связей в нормальной ситуации не участвует в работе конструкции, а включается только в процессе землетрясения при определенной величине перемещений. Пример реализации односторонних связей представлен на рис. 2.

Математическая модель двух вариантов сейсмоизоляции. В качестве РДМ рассмотрим две модели, представляющие собой линейно-упругие двухмассовые системы (рис. 3).

Первая модель соответствует системе, сей- смоизолированной РМО (рис. 3, а), вторая модель - РМО+1СС. На рис. 3: mi - масса конструкции в уровне пола первого этажа; m2 -масса оставшейся надземной части здания; две степени свободы соответствуют горизонтальным перемещениям zi пола первого этажа и горизонтальным перемещениям Z2 надземной части здания относительно фундамента, EI- жесткость невесомого вертикального стержня, препятствующего взаимному смещению масс; а -- жесткость РМО; С2 -- жесткость односторонних связей, взятая в долях от с;; rj - величина зазора, при котором в работу включаются односторонние связи.

где: Fi(t% F2(t) - внешние нагрузки, приложенные к массам пн и rm соответственно; г и - жесткость стойки на единичное горизонтальной смещение массы mi в уровне mi; г21 - жесткость стержня на единичное горизонтальной смещение массы mi в уровне т2; гп - жесткость стойки на единичное горизонтальное смещение массы т2 в уровне mi; г22 - жесткость стержня на единичное горизонтальное смещение массы т2 в уровне т2; rj - зазор односторонних связей.

В случае комбинированной системы «РМО+1СС» уравнения движения будут иметь тот же вид, но характеристика г22 будет изменяться следующим образом:

г22 при - Г] < z2(t) < У]

1г22 + с2 при - Г] > z2{t) > Г) '

т. е. в комбинированной системе односторонние связи включаются в работу если перемещения массы m2 больше зазора.

Численный эксперимент

При проведении численных экспериментов зазор ц изменятся от 5 см до 50 см с шагом в 5 см; также изменяемым параметром данной системы является жесткость условной пружины С2, которая изменяется в долях от сі (С2 = а -а, где а = 0.1, 0,2..1)

Сравнение эффективности работы «РМО+1СС» и «РМО» проводилось по величине взаимных и абсолютных перемещений mi и m2.

При сравнении величин перемещений (рис. 5), возникающих при динамической нагрузке, из 32-х расчетов для сейсмоизоляции РМО величины взаимных перемещений mi и m2 оказались равными от 0,1 до 4 мм; при расчете комбинированной системы взаимные перемещения так же оказались равными от 0,1 до 4 мм при любом і) и С2 из заданного диапазона.

Далее сравнение эффективности проводилось по максимальной величине абсолютных перемещений масс при разных способах сейсмоизоляции. Из 32 расчетов применение комбинированной системы оказалось в 11 случаях более эффективным, в 17 случаях менее эффективным, чем применение только РМО; в оставшихся 4х случаях односторонние связи комбинированной системы не включились в работу.

Случаи, когда комбинированная система сработала неэффективно, не являются сугубо отрицательными (рис. 6). Так как комбинированная система - это система, зависящая от изменяющаяся параметров ij и а, то предположительно, возможно выделить такую область данных параметров, при которой работа комбинированной системы будет эффективнее, чем работа РМО.

При исследовании наиболее характерных отрицательных и положительных примеров (для работы РМО) на комбинированной системе выявлена область rj = 0,2..0,3 м и а = 0,4..0,5, в которой перемещения, получаемые системой минимальны и меньше, чем перемещения системы, сейсмоизолированной резинометаллическими опорами. Однако, при проверке оставшихся землетрясений регионов-аналогов, положительные результаты для данной области не подтвердились.

Согласно приведенным расчетам с изменением параметров комбинированной системы выяснено, что динамическая реакция здания может существенно меняться.

Заключение

В ходе исследования, для определения и сравнение эффекта разных систем сейсмоизоляции была создана упрощенная модель здания и определены максимальные перемещения для обоих систем. Исходя из результатов, можно сделать следующие выводы: следует проводить расчеты на основе реальных аксе- лерогармм, если таковые имеются; к выбору типа сейсмоизоляции нужно подходить тщательно, рассматривая различные варианты и выбирая наивыгоднейший; согласно результатам расчета упрощенной модели многоэтажного здания, применение комбинированной системы сейсмоизоляции по сравнению с применение резинометаллических опор, не всегда может оказаться эффективно.

Список использованных источников и литературы

Попова Ж. С., Пак Хе Сун, Шишкина А. А., Ловцов А. Д. К

сейсмоизоляции многоэтажного здания резинометаллическими опорами / Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного и дорожно-

транспортного комплекса : материалы Международной научно-практической конференции. - Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. - Вып 13. - С. 223- 228.

Айзенберг, Я.М., Кодыш, Э.Н., Никитин И.К., Смирнов, В.И., Трекин, Н.Г. Сейсмостойкие многоэтажные здания с железобетонным каркасом. - Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2012. - 264 с.

Уздин А.М., Саидович Т.А., Аль-Насер-Мохомад Самтх Амин. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. - С.-Петербург: Изд-во ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1993 - 176 с.

Размещено на Allbest.ru