Монтаж динамического гасителя при строительстве дома в г. Фрунзе

Монтаж динамического гасителя при строительстве экспериментального дома в г. Фрунзе, результаты натурных и модельных испытаний комбинированной системы сейсмозащиты.

После окончания натурных испытаний девятиэтажного экспериментального дома со скользящим поясом в г. Фрунзе на третьем этапе испытаний был осуществлен монтаж динамического гасителя и демпферов вязкого трения. В процессе монтажа блоков гасителя в проектное решение были внесены некоторые изменения.

Для распределения давления от блоков на чердачном перекрытии выполнена монолитная железобетонная плита толщиной 200 мм. Сборные элементы блоков между осями 3-4 и 4-9 установлены с помощью заложенных в них пластин из фторо-пласта-4 (100x100x4 мм) на пластины из нержавеющей стали толщиной 2 мм, которые приварены специальными электродами к пластинам закладных деталей в монолитной плите. Таким образом, созданы скользящие опоры блоков гасителя по аналогии с сейсмоизолирующим скользящим поясом. Расчетный коэффициент трения скольжения принят равным 0,1. По торцам блоков в монолитную плиту забетонированы стальные упоры (рис. 6.8). Между блоками и упорами установлено по девять комплектов пружин от тележек для цельнометаллических вагонов с наружным диаметром 200 и 124 мм, длиной 249 мм, с диаметром прутков 30 и 19 мм соответственно для наружной и внутренней пружин, с помощью которых осуществлена настройка частоты собственных колебаний динамического гасителя.

Во избежание перекосов блоков гасителя предусмотрены специальные направляющие в виде роликов от транспортерных галерей. Вдоль боковых граней блоков гасителя установлены по три секции демпферов вязкого трения с заполнением их полиметилсилаксановой жидкостью ПМС.

В процессе монтажа осуществлены статические испытания отдельных блоков гасителя с помощью двух домкратов ДГ-50. При этом определялись пороги срабатывания скользящих опор блоков гасителя и с помощью прогибомеров (рис. 6.9) регистрировались смещения блоково относительно плиты перекрытия, определялись жесткости комплектов пружин, которые ранее были выборочно протарированы на гидравлическом прессе.

Испытания дома с двумя системами'активной сейсмозащиты (скользящим поясом и динамическими гасителями) проводились при микросейсмических и импульсивных воздействиях (испытание 49а) и при вибрационных воздействиях 3(В+56).

Методика испытания дома была аналогична методике вибрационных испытаний дома со скользящим поясом (см. гл. 4). Схема установки сейсмоприемников приведена на рис. 4.35.

В результате обработки результатов испытаний (см. рис. 6.9) построены статические зависимости между усилием в домкрате и величиной подвижки блоков относительно перекрытия над девятым этажом. Пороговое усилие срабатывания блоков при статических нагрузках‘Составляло 30-40 кН, что соответствует величинам коэффициента трения скольжения 0,07-0,09. Статические подвижки составляли 80-100 мм. Жесткость комплектов пружин (девять комплектов пружин одностороннего действия между каждым торцом блока гасителя и стальными упорами) составляла 60—70 кН/см. Настройка гасителя осуществлена на частоту ~2 Гц.

Обработка результатов вибрационных испытаний показала:

• при первом испытании 49 с прохождением установившегося резонанса в течение 22 с амплитуды относительных перемещений железобетонных блоков составляли между осями 3-4 3—4 мм, между осями 9—10 — 1,5—2 мм, остаточные смещения блоков в сторону оси А достигали соответственно 4 и 15 мм; при этом опоры дома около оси 1 перемещались с размахом 1,5—2 мм и с отстаточным смещением (к оси В) 7 мм, а опоры дома около оси 13 имели размах колебаний 0,5—1 мм и остаточное смещение 1 мм;
• при испытаниях 50, 51 размахи колебаний блоков динамического гасителя были меньше - соответственно 1-2 мм между осями 3-4 и 0,3-0,5 мм между осями 9-10. Указанное снижение амплитуд колебаний обусловлено интенсивным проскальзыванием в опорах дома (особенно вблизи оси 1), что снижало амплитуды ускорений над девятым этажом, и рядом несовершенств, допущенных при изготовлении динамического гасителя (нежесткая связь сборных элементов блока, неодновременность включения в работу пружин и др.).

Обработка показаний приборов свидетельствовала, что ускорения блоков гасителя достигали 0,14g, а амплитуда ускорений перекрытия над девятым этажом снизились на 10-15 % по сравнению с ускорениями при испытаниях дома без динамического гасителя. Кроме того, за счет включения гасителя в работу несколько уменьшились амплитуды относительных подвижен в скользящих опорах дома.

Натурным испытаниям дома предшествовали испытания на сейсмоплатформе ЦНИИСК им. Кучеренко модели девятиэтажкого объемно-блочного здания с комбинированной системой сейсмозащиты¹ (см. п. 4.2).

Исследованы два типа динамического гасителя — с вязким и сухим трением. Результаты испытаний (табл. 4.1) показали, что модель с динамическим гасителем с вязким и сухим трением (при S_тр = 0,087) характеризуется аналогичными особенностями:

• при жесткой кинематической связи модели со столом сейсмоплатформы гаситель включается в работу уже при небольших амплитудах воздействия, при этом ускорения верха модели не превышали 0,32g, а коэффициент динамичности снижался до ? = 6—8 (по сравнению с·? = 16—17 для модели без динамического гасителя);
• при применении комбинированной системы сейсмозащиты наблюдается, дальнейшее уменьшение амплитуды ускорений верха модели до (0,16—0,2) g, что соответствует коэффициентам ? = 3,2—5,6; при этом'по мере приближения к первой резонансной частоте f₁ = 4 Гц сначала происходило интенсивное включение в работу массы гасителя (с установленным на нем сейсмоприемником ВВП) без скольжения модели по опорам, затем начиналось и постепенное увеличивалось по амплитуде проскальзывание модели по прокладкам из фторопласта, а колебания гасителя затухали; в процессе интенсивного проскальзывания масса гасителя совершала совместные колебания с верхом модели как жесткое тело (без сдвига по фазе).

Таким образом, две системы сейсмозащиты срабатывали не одновременно, а поэтапно с качественным изменением картины распределения внутренних усилий.

Результаты испытаний комбинированной системы сейсмозащиты свидетельствуют о необходимости продолжения исследований зданий с динамическими гасителями колебаний, в том числе в направлении повышения технологичности гасителя, упоров и демпферов, перехода на сборно-монолитные решения, поиска рациональных областей применения динамических гасителей колебаний в зданиях и сооружениях различного назначения и конструктивных решений.

Примечания

1. Испытания проведены инж. В.А. Подгорным в содружестве с канд. техн. наук B.C. Поляковым.