книги из ГПНТБ / Шахназарян С.Х. Возведение зданий методом подъема этажей и перекрытий. Исследования, проектирование, строительство

баний возбуждалась с помощью электромагнитов, под­ веденных к концу модели и питаемых от звукового ге­ нератора типа ЗГ-18. Крутильные колебания записыва­ ли с помощью трех датчиков, установленных на свобод­ ном конце модели. Анализ результатов эксперименталь­ ных исследований, приведенных в табл. V.8, показывает, что частота первой формы горизонтальных колебаний моделей, ослабленных проемами, уменьшается по срав­ нению с частотами моделей без проемов. Для моделей с постоянной толщиной стенок — на 6—9%, а для моде­ лей с утолщениями в местах проемов — на 4—7%. Вли­ яние проемов более существенно при крутильных коле­ баниях.

По результатам испытаний установлено, что расчет­ ную схему модели шахты можно представить в виде консольной балки с равномерно распределенной массой, работающей на изгиб.

Используя полученные результаты, по формуле (Ѵ.З) были вычислены значения коэффициента Кир, ко­ торые оказались равными порядка 0,8. Эта величина совпадает с ранее полученным его значением при стати­ ческих испытаниях (см. табл. Ѵ.7).

3.Определение изгибных

икрутильных жесткостей шахт

с учетом экспериментальных данных

Ниже на основании экспериментальных исследова­ ний предлагаются расчетные параметры для оценки же­ сткости цилиндрических шахт 12-этажных зданий при изгибе и кручении.

Жесткость при изгибе. Периоды первых форм сво­ бодных горизонтальных колебаний железобетонных ци­ линдрических шахт 12-этажных зданий, определенных опытным путем, представлены в табл. Ѵ.9. Там же при­ ведены соответствующие значения изгибных жесткостей шахт, вычисленных по формуле (Ѵ.2), имея в виду, что погонная масса шахт № 1 и 2 т= 1 ,4 7 т-сек2/м2 и высота шахт Я =38,3 м.

Из табл. Ѵ.9 видно, что изгибная жесткость шахт № 1 и 2 примерно одинаковая и в среднем может быть принята равной Яэ=50,9-106 т-м2.

Расчетная величина изгибной жесткости железобе-

200

тонных шахт без проемов Др=99,2-10б т-м2. Следова­ тельно, отношение К — В э/Врж О,Ы .

Полученный на основании опытных данных коэффи­ циент Дпр, учитывающий уменьшение изгибной жестко­ сти моделей шахт с проемами по сравнению с жестко­ стью цельных шахт, в среднем оказался равным Кщ>= = 0,79 (см. табл. V.7). Существенное расхождение ме­ жду К и /Спр показывает, что на изгибную жесткость же­ лезобетонных шахт в натуре значительное влияние ока­ зывают не только проемы в вертикальных стенах, но и технологические факторы (неоднородность бетона, ус­ ловия производства работ и др.).

Жесткость при кручении. По экспериментальным значениям частот крутильных колебаний моделей шахт, приведенных в табл. V.8, были вычислены значения ко­ эффициентов 77пр, учитывающих уменьшение крутильной жесткости моделей с проемами по сравнению с цельны­ ми моделями. Для моделей цилиндрических шахт с по­

У ем - сек2. При этих значениях моментов инерций масс мо­ делей средняя величина коэффициента П „р для моделей с постоянной толщиной /7щ>=0,44, а для моделей с утол­ щенными стенками П ир=0,7. Следовательно, для моде­ лей с постоянной толщиной стенок, ослабленных прое­ мами, влияние проемов на крутильную жесткость более существенно, чем в моделях, имеющих утолщения в сте­ нах в местах проемов.

По результатам испытаний цилиндрических шахт

201

12-этажных зданий в натуре и на моделях могут быть сделаны следующие основные выводы.

Периоды основной формы свободных горизонталь­ ных колебаний железобетонных шахт в плоскости наи­ большей и наименьшей жесткости оказались равными 0,455, 0,467 сек в направлении оси X и 0,424, 0,435 сек в направлении оси У.

Опытные значения коэффициентов поглощения энер­ гии ф железобетонных шахт при колебаниях оказались в пределах 0,1—0,14.

Изгибная жесткость моделей шахт в результате ос­ лабления их проемами в среднем уменьшилась на 22% по сравнению с моделями шахт без проемов. В резуль­ тате влияния не только проемов, но и некоторых техно­ логических факторов изгибная жесткость железобетон­ ных шахт в натуре получается меньше, чем расчетная, вычисленная, согласно [10], примерно на 35%. Анало­ гичное явление имеет место и для крутильной жесткости шахт. Наличие проемов приводит к уменьшению крутиль­ ной жесткости шахт в среднем на 56% при постоянной толщине стенок и на 30% — для шахт, имеющих утол­ щение в местах проемов.

§ 20. И ССЛ ЕД О ВАН И Е СТАТИЧЕСКИХ

ИД И Н А М И ЧЕСК И Х ХАРАКТЕРИСТИК М О Д ЕЛЕЙ

ШАХТ 16-ЭТАЖ НЫХ ЗД А Н И Й

Исследовались восемь гипсовых моделей шахт 16этажного здания квадратного полого сечения, выполнен­ ных в масштабе 1 :50 по отношению к оригиналу. Вы­ сота модели 950 мм, наружный размер поперечного се­ чения 116ХП6 мм, толщина стенок модели 6 мм.

Программой исследований предусматривалось опре­ деление влияния проемов и их расположения на стати­ ческие и динамические характеристики моделей шахт. Исследования проводили по методике, описанной в § 18, п. 1. Все модели вначале испытывались цельными (без проемов) под статической и динамической нагрузками. После вырезания в двух противоположных вертикаль­ ных стенах проемов модели испытывались повторно под теми же нагрузками. На первых трех моделях прое­ мы по вертикали имели прямое регулярное расположе­ ние, а на остальных пяти — зигзагообразное (рис. V.20).

Статические испытания*- Модели испытывались как

202

О 0,2 0.6 1,0 0 0.2 06 КО

V.21 упругим линиям видно, что при статическом изгибе деформации моделей при прямом и зигзагообразном рас­ положении проемов практически одинаковы.

В табл. V.10 приводятся значения коэффициентов Кщ>, вычисленных по формуле (V.1) по фактическим значениям стрел прогибов моделей без проемов и с про­ емами.

203

Т а б л и ц а V.ІО

Экспериментальные значения коэффициентов К пр моделей шахт 16-этажных зданий

Из табл. Ѵ.10 видно, что коэффициенты Кир, харак­ теризующие уменьшение изгибной жесткости моделей, при прямом или зигзагообразном расположении прое­ мов имеют практически одинаковые величины. При го­ ризонтальных деформациях моделей в направлении оси

мгновенным удалением горизонтальной нагрузки 500 гс или 1000 гс, приложенной к свободному концу моделей. Крутильная форма свободных колебаний возбуждалась с помощью электромагнитов, питаемых от звукового ге­ нератора типа ЗГ-18. Горизонтальные колебания регист­ рировались датчиками, установленными в пяти точках по высоте модели. Деформации крутильных колебаний измеряли тремя датчиками, установленными на уровне свободного конца модели. В табл. Ѵ.11 приводятся опытные значения частот собственных колебаний моде­ лей с проемами и без проемов. Табличные данные пока­ зывают, что величины частот первой формы свободных горизонтальных колебаний моделей при ослаблении их проемами уменьшаются в среднем на 3%, а влияние расположения проемов по зигзагу или прямой на часто­ ту колебаний несущественно.

При крутильных колебаниях наблюдается иная кар­ тина—расположение проемов ощутимо влияет на час-

204

2 0 5

тоту крутильных колебаний. При прямом расположении проемов частота крутильных колебании уменьшается на 27%, а при зигзагообразном — иа 11% по сравнению с частотами колебаний аналогичных моделей, не имею­ щих проемов.

Упругие линии изгибных колебаний, построенные по опытным данным, приведены на рис. V.22. Там же при­ водятся соответствующие расчетные кривые.

Величины коэффициентов /Спр при динамических воз­ действиях на модель найдены по формуле (Ѵ.З) и по экспериментальным значениям частот колебаний /і и Д,

моделей с проемами т2= 3 ,2 - ІО-5 кг-сек?!см2. Вычисле­ ния показали, что для исследованных случаев располо­ жения проемов при динамических испытаниях коэффи­ циент /Спр в среднем может быть принят равным 0,87. Это значение Кщ, совпадает с ранее полученным его зна­ чением при статических испытаниях'. Коэффициенты Я„р, учитывающие уменьшение крутильной жесткости моделей, ослабленных проемами, определялись по фор­

ных моделей с прямым расположением проемов можно принять Япр=0,53, а для моделей с зигзагообразным расположением проемов /7пр=0,74.

Резюмируя результаты экспериментальных исследо­ ваний моделей шахт 16-этажных зданий, необходимо от­ метить следующее.

При свободных горизонтальных колебаниях модели шахт с прямым и зигзагообразным расположением про­ емов в вертикальных стенках имеют примерно одинако­ вые динамические характеристики. Иначе говоря, рас­ положение проемов по высоте не играет существенной роли при оценке расчетной нзгибной жесткости шахт.

Крутильная жесткость моделей с проемами по срав­ нению с цельными (без проемов) уменьшается в сред­ нем на 47% при рядовом регулярном расположении про­ емов по высоте вертикальных стенок и на 26% при зигзагообразном расположении. Следовательно, распо­ ложение проемов по высоте шахт оказывает существен­ ное влияние на их крутильную жесткость.

206

Глава VI. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗДАНИИ В НАТУРЕ

§ 21. И ССЛ ЕД О ВАН И Е 9-ЭТАЖ НЫ Х ЗД А Н И Й

Объектом исследования являлись три 9-этажных кар­ касных здания, возведенные методом подъема этажей в Ереване. Здания в плане прямоугольной формы с- га­ баритными размерами 23,8X15,4 м. Высота зданий от уровня пола первого этажа до уровня кровли 27 м. Вы­ сота первого этажа 3,3 м, остальных —3 м. Основанием фундаментов зданий служат коренные трещиноватые ба­ зальты. Архитектурно-планировочное и конструктивное решения зданий приведены в § 5.

1. Метод и результаты исследования зданий в натуре

Экспериментальные исследования имели целью вы­ явить динамические характеристики зданий при продоль­ ных и поперечных колебаниях, а также их пространствен­ ную работу.

Методы возбуждения колебаний зданий, а также из­ мерительная и испытательная аппаратура были приня­ ты такими же, как и при испытании железобетонных шахт в натуре (см. § 18). Схемы расстановки измери­ тельной и испытательной аппаратуры показаны в плане на рис. VI.1 и по высоте — иа рис. VI.2. Запись колебаний с помощью вибродатчиков производилась одновременно на пяти осциллографах, работа которых была синхрони­ зирована. До начала испытаний все вибродатчики на­ страивались на одинаковую фазу.

При возбуждении колебаний здания величина экс-

208

центриковых грузов вибромашины варьировалась в диа­ пазоне 9,2—94 кг. Зависимость между силой на валу вибромашины и ее оборотами при различных величинах эксцентриковых грузов показана на рис. VI.3. При за- 'писи высших форм колебаний величина эксцентриковых грузов назначалась с учетом того, чтобы допустимая сила на валу вибратора не превышала 3500 кгс.

Здание № 1. До начала записи колебаний здания, медленно увеличивая и уменьшая обороты вибромаши­ ны (при минимальном эксцентриковом грузе), визуаль­

л а

Ш І

Рис. VI.1. Схема расста­ новки испытательной и измерительной аппарату­ ры в здании № 1 (план)

правлении; 1—4 — места рас­ положения измерительных приборов; 5 — место установ­ ки вибромашины. Стрелками указаны направления реги­ страции колебаний

Рис. ѴІ.2. Схема расста­ новки вибродатчиков при испытании 9-этажного здания № 1 в продольном направлении

1—4, А, В — места располо­

жения измерительных прибо­ ров; римскими цифрами в

скобках обозначены этажи здания; 5 — место установки вибромашины; стрелками указаны направления реги­ страции колебаний