Результаты натурных испытаний зданий со сейсмоизолирующим скользящим поясом

Настоящий документ содержит обобщенные результаты серии натурных испытаний и численного моделирования жилых зданий, оборудованных системой сейсмической изоляции на основе скользящих поясов.

Целью исследований являлась экспериментальная проверка эффективности данной технологии для обеспечения сейсмобезопасности объектов в условиях воздействия сейсмических нагрузок, моделирующих расчетные землетрясения интенсивностью до 9 баллов по шкале MSK-64.

1. Методология проведения испытаний

Испытания проводились на полноразмерных фрагментах зданий и методом компьютерного моделирования с применением программных комплексов, реализующих нелинейный динамический анализ. Основные параметры исследований:

1.1. Объект испытаний: Многоэтажное жилое здание каркасного типа, оснащенное системой сейсмоизоляции, расположенной на уровне цокольного перекрытия. Система представляет собой скользящий пояс, состоящий из:

• Опорных стальных плит с тефлоновым (PTFE) покрытием.
• Низкофрикционных скользящих элементов.
• Демпфирующих устройств (стальные сейсмические гасители колебаний или вязкостные демпферы) для рассеивания энергии.

1.2. Вид воздействия: Использовались акселерограммы реальных землетрясений (например, типа Gazli, San Fernando), а также искусственные сейсмические записи, нормированные в соответствии с требованиями СП 14.13330.2018 «Строительство в сейсмических районах».

2. Ключевые результаты и их анализ

По итогам проведенных испытаний и расчетов зафиксированы следующие основные результаты:

2.1. Снижение сейсмических нагрузок. Установлено, что применение скользящего пояса позволяет снизить передаваемые на надфундаментную часть здания сейсмические нагрузки в 3-5 раз по сравнению с зданием на традиционном жестком фундаменте. Пиковые ускорения, регистрируемые на уровнях перекрытий здания, не превышали 0.2g при базовом входном воздействии 0.6g.

2.2. Ограничение смещений и демпфирование. Система продемонстрировала способность ограничивать относительные смещения между фундаментом и надземной частью здания в заданном проектом диапазоне (до 350 мм). Включение в конструкцию пояса демпфирующих устройств обеспечило эффективное гашение колебаний и возврат конструкции в положение, близкое к исходному, после прекращения сейсмического воздействия.

2.3. Сохранение целостности несущих конструкций. Визуальный и инструментальный осмотр несущих конструкций (колонн, ригелей, диафрагм жесткости) после циклических нагрузок, эквивалентных 9-балльному землетрясению, не выявил остаточных деформаций и повреждений. В то время как модель здания с жестким защемлением в аналогичных условиях испытаний получила существенные повреждения в узлах и привела к необратимым деформациям.

2.4. Обеспечение функциональности. Важным результатом является сохранение эксплуатационных качеств инженерных систем и ненесущих элементов (перегородок, фасадных систем). Отсутствие значительных межэтажных деформаций предотвратило повреждение хрупких элементов, что подтверждает выполнение требования обеспечения функциональной пригодности здания после сильного землетрясения.

3. Выводы и рекомендации

На основании полученных данных сформулированы следующие выводы:

1. Технология сейсмоизоляции на основе скользящего пояса подтвердила свою высокую эффективность для защиты многоэтажных зданий от сейсмических воздействий.
2. Основным механизмом защиты является разделение здания на надфундаментную часть и фундамент с существенным увеличением периода собственных колебаний и демпфирования, что выводит сооружение из резонансного диапазона при большинстве видов сейсмических воздействий.
3. Система обеспечивает выполнение двух ключевых требований: сохранение несущей способности конструкций (обеспечение безопасности людей) и сохранение функциональности здания.
4. Рекомендовано к применению при новом строительстве социально значимых объектов (больницы, школы, аварийно-спасательные службы), а также высотных жилых и административных зданий в сейсмических районах с расчетной интенсивностью 8 баллов и выше.

Таким образом, результаты испытаний являются веским основанием для широкого внедрения систем сейсмоизоляции скользящего типа в практику проектирования и строительства в сейсмоопасных регионах.

Источник: https://www.arhplan.ru/ . Редактирование: https://www.arhplan.ru/profile/8119