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

Ѵ-образных демпферов под действием указанных сил происходит скольжение опорных частей демпферов по поверхности шахты, приводящей к значительному погло­ щению энергии.

Программой исследований предусматривалось изу­ чение:

упругогистерезисных характеристик одиночных Ѵ-об­ разных демпферов под действием статической нагрузки; упругогистерезисных характеристик системы Ѵ-образ- ных демпферов, установленных в кольцевом зазоре, под

действием статической нагрузки; влияния Ѵ-образных демпферов на работу железобе­

тонной одноярусной модели каркасного здания с шахтой при динамических нагрузках.

1. Упругогистерезисные характеристики одиночных Ѵ-образных демпферов

Объектом исследования являлись два типа Ѵ-образ­ ных демпферов, геометрические характеристики которых представлены в табл. VII.3. Демпферы типа А отлича­ лись от демпферов типа Б по углу раскрытия а.

Испытаниям были подвергнуты по четыре демпфера каждого типа по схемам, указанным на рис. VII.7. Испы­ тания проводились на прессе типа F М-100 ,с динамомет­

со ступенями 20 кгс при наличии и отсутствии трения по

контакту.

При каждой ступени загрузки (разгрузки) индикато­ рами часового типа с ценой деления 10 мк измерялись вертикальные деформации демпфера А (см. рис. ѴІІ.7).

По полученным результатам были построены петли

260

Рис. VII.7. Схемы испытаний демпферов

Рис. VI 1.8. Упругогистерезисные кривые одиночных демпферов при ста­ тических испытаниях

а — д е м п ф е р ы т и п а А ; б — д е м п ф е р ы т и п а Б. С п л о ш н ы е л и н и и о т н о с я т с я к д е м п ф е р а м при н а л и ч и и с и л т р е н и я ; ш т р и х л н н н и — к д е м п ф е р а м при о т с у т ­ стви и с и л т р е н и я

гистерезиса (рис. VII.8). На рисунке штрихлинией пока­ заны кривые при отсутствии сил трения. Из представлен­ ных графиков видно, что для четырех образцов одного типа демпферов получаются почти идентичные резуль­ таты. При этом опытные зависимости имеют криволиней­

261

ный характер как при наличии, так и при отсутствии трения и могут быть представлены в следующем виде:

Значения параметров С и К при наличии сил трения (рис. VII.7, а), полученные по методу наименьших квад­ ратов, представлены в табл. VII.4. В той же таблице приведены значения С и К при отсутствии сил трения (рис. VII.7, б).

Т а б л и ц а V I 1.4

Значения коэффициентов С (числитель) и К (знаменатель) при статических испытаниях одиночных Ѵ-образных демпферов

По результатам проведенных экспериментов над оди­ ночными демпферами при статическом воздействии на­ грузки можно отметить следующее. Зависимость между внешней нагрузкой и деформациями демпферов при на­ личии трения нелинейная. При отсутствии трения также наблюдается нелинейная зависимость, однако в менее выраженной форме; Жесткость демпферов зависит от уг­ ла раскрытия а. А именно, с увеличением угла раскрытия

2. Упругогистерезисные характеристики системы Ѵ-образных демпферов

Помимо испытаний одиночных демпферов, имея в ви­ ду, что в натуре между шахтами и плитами перекрытий устанавливается система демпферов с определенным

262

шагом, была проведена другая серия испытаний, в какойто мере имитирующая сопряжение плиты перекрытия с шахтой. Испытания проводились на специальном стен­ де (рис. VII.9). Внутреннее кольцо стенда имитировало железобетонную шахту; наружное — плиту перекрытия каркаса. Демпферы 1 устанавливались между неподвиж­ ным 2 и подвижным 3 кольцами и опирались на метал­ лические пластинки. Кольцу 3 с помощью приспособле­ ния передавалось усилие, величина которого измерялась динамометром. Взаимное перемещение колец, обуслов­ ленное деформацией демпферов, измеряли с помощью мессур часового типа 4 с ценой деления 10 мк. Жест­ кость колец была во много раз больше жесткости демп­ феров. В данной серии испытаний применялись демпфе­ ры типа А. При этом варьировалось количество демпфе­ ров (от двух до двенадцати штук) и их ориентация по отношению к направлению действующей силы.

С целью увеличения поглощающей способности си­ стемы демпферы на стенде устанавливали в предвари­ тельно-напряженном состоянии, для чего установочная Еысота демпферов была уменьшена на определенную, заранее заданную величину по сравнению с первона­ чальной высотой демпферов. Это приводило к тому, что под действием горизонтальной нагрузки часть демпферов нагружалась, а другая — разгружалась. Величина гори­ зонтальной нагрузки выбиралась с таким расчетом, что­ бы перемещение наружного кольца не превышало зара­

Для получения двусторонней петли гистерезиса силу, проходящую через центры колец, ступенчато увеличива­ ли от нуля до максимальной величины, а затем ступеня­ ми уменьшали до нуля. После этого процесс повторялся для случая, когда направление силы изменялось в диа­ метрально противоположном направлении.

По полученным результатам были построены петли гистерезиса для системы, состоящей из двух, четырех, восьми и двенадцати совместно работающих демпферов.

Рис. VI 1.9. Схема стенда для испытания системы Ѵ-образ- ных демпферов

2СЗ

Анализ показал, что все петли гистерезиса системы демпферов имеют вид параллелограммов. Следователь­ но, в рассматриваемом случае между силой и соответ­ ствующими деформациями наблюдается линейная зави­ симость, в то время как для одиночных демпферов эта зависимость иелииейпая.

Для иллюстрации на рис. VII. 10 приведены петли гистерезиса в случае совместной работы двенадцати демпферов при различных величинах предварительной осадки демпферов. Многократные повторные испытания показали, что петли гистерезиса имеют стабильный ха­ рактер.

Основные результаты испытания системы демпферов представлены в табл. VII.5.

C=tgcp — жесткость системы демпферов вдоль действу­ ющего усилия. Значения коэффициентов поглощения энергии ф получены в результате обработки петель ги­ стерезиса системы демпферов.

264

По результатам статических испытаний системы демпферов можно отметить следующее: петли гистере­ зиса системы предварительно-напряженных демпферов имеют вид параллелограммов; при увеличении числа демпферов жесткость и сила сухого трения системы воз­ растают практически по линейному закону; увеличение предварительного напряжения демпферов приводит к су­ щественному увеличению суммарной силы сухого трения и к некоторому уменьшению общей жесткости системы; демпферы, расположенные на оси, перпендикулярной к линии действия силы, не влияют на общую жесткость системы, но увеличивают силу трения; коэффициент по­ глощения энергии системы демпферов возрастает с уве­ личением предварительного напряжения демпферов.

3. Влияние Ѵ-образных демпферов на работу железобетонной одноярусной модели с шахтой

Испытания проводились на одноярусной железобе­ тонной модели высотой 4 м, состоящей из рамного кар­ каса и железобетонной шахты (рис. VII. 12). Рамный кар­

265

кас состоял из железобетонной плиты размером в плане 4X4 м и четырех стальных стоек. Внутреннее кольцо стенда (см\ рис. VII.9) жестко закреплено к вершине железобетонной шахты модели. Наружное кольцо замоноличено с железобетонной плитой перекрытия модели, для чего в последнем предусмотрено отверстие.

Как и при описанных выше статических испытаниях, демпферы были установлены в зазоре, образованном стальными кольцами. В опытах применялись демпферы типа А, характеристики которых приведены в табл. VII.3

иVII.5. До начала основных испытаний модели шахта

икаркас в отдельности были подвергнуты статическим

идинамическим воздействиям, при которых было уста­ новлено, что жесткость отдельно стоящей шахты модели равна 1390 кгс/см\ жесткость каркаса — 610 кгс/см; соб­

ственные частоты шахты и каркаса равны соответственно 10,8 и 1,4 Гц, а значения логарифмических декремен­ тов— 0,135 и 0,025. Отметим, что собственные частоты и значения логарифмических декрементов определяли по осциллограммам затухающих свободных колебаний.

Испытания модели проводили при гармонических ко­ лебаниях, возбуждаемых вибромашиной В-1, установлен­ ной на плите каркаса. С целью выявления эффективно­ сти демпферов модель испытывали при жестком соеди­ нении шахты с каркасом, а затем с демпферами, уста­ новленными в просвет, образованный между плитой кар­ каса и шахтой. Исследовалась работа модели при 2, 4, 8 и 12 демпферах с варьированием величины предвари­ тельного напряжения демпферов, характеризуемого их начальной осадкой A Q = 2, 4 и 6 мм. Величина эксцентри­ кового груза на вибраторе при всех случаях оставалась одной и той же и равнялась Q= 8 кгс. Колебания записы­ вали вибродатчиками С5С и ВВП, подключенными к ос-

Рис. VII.12. Схема одноярусной железобетонной модели

1 — к о л о н н а ; 2 — п л и т а ; 3 — ш а х т а ; 4 — д е м п ф е р ; 5 — в и б р о м а ш и н а

266

циллографу. Датчики, установленные на шахте и па плите модели, записывали изгнбно-сдвиговые колебания системы. Запись производилась при установившихся ре­ жимах колебаний, а также при свободно затухающих ко­ лебаниях, возбуждаемых выключением и резким тормо­ жением вибромашины на резонансной частоте.

Для иллюстрации на рис. VII. 13 приводится типичная осциллограмма свободно затухающих колебаний модели с восемью демпферами. Для сопоставления там же при­ ведена осциллограмма затухающих колебаний модели при жестком соединении шахты с плитой (без демпфе-

Рис. VII.13. Осциллограммы свободно затухающих колебаний модели

а — при включении в зазор между шахтой и каркасом восьми демп­ феров; б — при жестком соединении шахты с каркасом

267

Рис. VII.14. Резонансные кривые при колебаниях модели

1— жесткое соедине­ ние шахты с карка­ сом (-система без демпферов); 2—систе­

четырьмя демпфера­

семью демпферами; 5 — система с двенад­ цатью демпферами

ров). По осциллограммам видно, что влияние демпферов на характер колебаний системы весьма существенно. А именно, при наличии демпферов можно отметить не­ сравненно быстрое затухание колебаний. По результатам испытаний при резонансных колебаниях модели с демп­ ферами в зависимости от жесткости системы, обусловлен­ ной в основном количеством демпферов, и силы сухого трения, характеризуемой величиной предварительного обжатия демпферов, амплитуды колебаний шахты и кар­ каса уменьшались от 2,2 до 7,6 раза по сравнению с си­ стемой без демпферов. Для иллюстрации на рис. VII.14 приведены резонансные кривые колебаний каркаса (пли­ ты) модели при жестком соединении шахты с плитой и при наличии демпферов в кольцевом зазоре для случая, когда величина предварительного обжатия демпферов характеризовалась их осадкой в 6 мм. Из рис. VII.14 видно, что в зависимости от количества демпферов в си­ стеме амплитуда колебаний уменьшается от 2,6 до 6 раз. Сопоставление логарифмических декрементов, вычислен­ ных по осциллограммам свободных затухающих колеба­ ний, показывает, что поглощение энергии механических колебаний модели с демпферами от трех до пяти раз больше, чем модели с жестким соединением шахты с кар­ касом. Так, если при жестком соединении шахты с кар­ касом опытное значение логарифмического декремента затухания равнялось 6= 0,1 (т. е. ф= 0,2, и эта величина находится в пределах, характерных для высотных кар­ касных зданий), то при наличии демпферов значение ло­

268