Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния проблемы 17
1.1 Материалы и конструкции для сейсмоизоляции зданий и сооружений 17
1.1.1 Поведение материалов при немногочисленных повторных нагружениях 17
1.1.2 Сопротивляемость материалов несущих конструктивных элементов воздействию сейсмических нагрузок 23
1.1.3 Конструкции сейсмоизолирующих устройств 26
1.2 Снижение сейсмического риска застройки с учетом техногенных и природ ных воздействий 33
1.3 Цель и задачи исследования 38
ГЛАВА 2. Последствия сильных землетрясений и повышение сейсмостойкости восстанавливаемых зданий и сооружений с применением сейсмоизолирующих устройств 41
2.1 Последствия землетрясений на застроенных территориях 41
2.2 Выявление технического состояния и степени повреждения строительных объектов 46
2.3 Этапы обследования и оценка технического состояния поврежденных строительных конструкций 50
2.4 Экспертная оценка технического состояния конструкций из бетона и желе зобетона 51
2.5 Особенности (инженерно-геологический аспект) грунтового основания зда ний и сооружений на застроенной территории 51
2.5.1 Инженерно-геологическая характеристика территории 51
2.5.2 Геофизические исследования грунтового основания электромагнитным способом просвечивания 54
2.5.3 Определение потенциально-опасных источников взрывных воздействий.60 2.6 Оценка сейсмических условий застроенной территории на основе сейсмиче ского микрорайонирования 70
2.7 Организационные принципы восстановления инфраструктуры жизнеобеспе чения населения 72
2.8 Повышение сейсмостойкости восстанавливаемых и новых объектов строи тельства с использованием инновационных систем сейсмозащиты 73
2.9 Выводы по главе 2 82
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования конструкций и элементов комплексной системы сейсмозащиты 83
3.1 Цель и задачи экспериментального исследования 83
3.2 Объекты экспериментального исследования 85
3.3 Методика экспериментального исследования и средства измерения 91
3.4 Анализ и сравнение результатов экспериментальных исследований с теоре тическими данными 98
3.5 Исследования на моделях и реальных объектах динамической жесткости кон струкций комплексной системы сейсмозащиты 106
3.6 Результаты экспериментального исследования и рекомендации и по совер шенствованию конструктивных решений 107
3.7 Основы расчета конструкции сейсмоизолирующего устройства и многофунк циональной опоры 113
3.7.1 Общие принципы расчета конструкции сейсмоизолирующего устройства 113
3.7.2 Расчет корпуса сейсмоизолирующего устройства 117
3.7.3 Расчет геометрических параметров и потребного количества кинематических элементов сейсмоизолирующего устройства 118
3.7.4 Расчет конструкции многофункциональной сейсмостойкой опоры 120
3.7.5 Разработка и исследование работоспособности конструкции грузоподъемного устройства в качестве регулируемой связи комплексной системы сейсмозащиты 126
3.8 Выводы по главе 3 130
ГЛАВА 4. Мелкозернистые бетоны для сейсмостойких конструкций 132
4.1 Экспериментальный комплекс для испытаний на импульсные и ударные воз действия материалов и конструкций 133
4.2 Исследование при многократно повторных динамических воздействиях вы носливости мелкозернистых бетонов 139
4.2.1 Влияние на выносливость мелкозернистого бетона технологических факторов 142
4.2.2 Усталостные испытания мелкозернистых бетонов 146
4.2.3 Исследование работы автоклавного ячеистого бетона на ударные воздействия
4.3 Сцепление в контактной зоне омоноличивания нового бетона со старым 156
4.4 Выводы по главе 4 163
Глава 5. Исследование и разработка составов специальных мелкозернистых бетонов для сейсмостойких конструкций 164
5.1 Использование золошлаковых бетонов и растворов в сейсмостойком строи тельстве 164
5.1.1 Разработка состава органоминеральной добавки с использованием топливных золошлаковых смесей 171
5.1.2 Подбор оптимальных составов добавок из топливных золошлаковых смесей 176
5.1.3 Регулирование органоминеральными добавками состава и заданных свойств растворов 187
5.1.4 Шлакозолобетон мелкозернистый для ремонтно-восстановительных работ 191
5.1.5 Учет диаграмм работы мелкозернистого бетона в расчетах на сейсмостойкость 199
5.2 Применение ячеистых бетонов при сейсмоизоляции зданий и сооружений 204
5.3 Выводы по главе 5 204
Заключение 205
Список литературы
- Сопротивляемость материалов несущих конструктивных элементов воздействию сейсмических нагрузок
- Этапы обследования и оценка технического состояния поврежденных строительных конструкций
- Методика экспериментального исследования и средства измерения
- Усталостные испытания мелкозернистых бетонов
Введение к работе
Актуальность избранной темы. В Российской Федерации и за ее пределами с каждым годом увеличиваются объемы строительно-восстановительных работ. Большая доля этих работ выполняется на территориях с высокой сейсмической опасностью. По прогнозам к 2020 г. затраты на антисейсмические мероприятия превысят 200 млрд. руб. Значительные средства приходится направлять на ликвидацию последствий от землетрясений и других природных и техногенных воздействий.
Обеспечение надежности зданий и сооружений и снижение затрат на антисейсмические мероприятия возможны в случае интенсивного развития исследований методов, способов и технических средств защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий и является важной проблемой, решение которой имеет большое научно-практическое значение.
Степень разработанности темы. Основные свойства, которые обеспечивают сейсмостойкость зданий и сооружений – это способность материала противостоять немногочисленным повторным нагружениям, ударная вязкость, выносливость, динамическая прочность, деформативность и пр.
Для оценки поведения зданий и сооружений при сейсмических воздействиях необходим всесторонний анализ реального характера разрушения материала несущих конструкций. Изучение антисейсмических свойств материалов, используемых в конструкциях сейсмоизолирующих устройств, является актуальной задачей, как для науки, так и для практики.
Настоящая работа посвящена исследованию конструкций сейсмоизоли-рующего устройства, входящего в комплексную (комбинированную) систему сейсмозащиты (КСС), и разработке современных материалов повышенной сейсмостойкости, в том числе с применением вторичного сырья.
Наиболее эффективным материалом повышенной сейсмостойкости, как следует из наших исследований, является мелкозернистый бетон. Применение в производстве мелкозернистого бетона техногенного сырья, имеющегося в регионе, улучшает ряд свойств, повышающих его сейсмостойкость.
Если обычные способы повышения сейсмостойкости конструкций из бетона и железобетона сводятся, в основном, к увеличению сечения за счет дополнительных железобетонных слоев, созданию металлических обойм или замене, несоответствующей требованиям конструкции, на новую, то современные способы повышения сейсмостойкости конструкций, основанные на использовании специальных бетонов, шлакозолобетонов, фибробетонов и безусадочных и расширяющихся бетонов являются эффективнее и позволяют повысить качество работ и снизить затраты.
Другим важным направлением, позволяющим оптимизировать затраты на антисейсмические мероприятия, является применение систем сейсмозащиты, которые позволяют регулировать сейсмические нагрузки на здания и сооружения путем рациональной перестройки динамических характеристик.
При проектировании зданий и сооружений для сейсмических районов необходимо учитывать ситуацию неопределенности и неточности исходной сейс-
мологической информации об основных параметрах сейсмических движениях грунта. В условиях неопределенности исходной сейсмологической информации эффективными становятся строительные материалы повышенной сейсмостойкости и системы сейсмоизоляции, характеристики которых могут регулироваться во время землетрясения, адаптируясь к сейсмическим воздействиям. К этому виду систем относится комплексная система сейсмозащиты, включающая конструкции сейсмоизолирующего устройства и регулируемые выключающиеся связи.
Фундаментальные работы, посвященные исследованиям адаптивных сис
тем сейсмозащиты и их внедрению в практику сейсмостойкого строительства,
осуществлялись в Центральном научно-исследовательском институте
им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко). Здания с подобной системой сейсмозащиты построены в районе Байкало-Амурской магистрали и других городах нашей страны. Однако остается еще много вопросов, связанных с поведением таких систем при расчетном землетрясении. В контексте этих вопросов работа КСС, состоящая из конструкции сейсмоизолирующего устройства и регулируемых выключающихся связей изучена недостаточно.
Решение обозначенных задач расширяет область применения таких систем, повышает надежность зданий и сооружений за счет увеличения несущей способности и снижения сейсмических нагрузок и, как следствие, дает существенный социальный и экономический эффект воздействия.
Работа выполнена в рамках программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» по теме: «Экспериментально-теоретические исследования и практические мероприятия по строительству зданий с системами сейсмоизоляции, доступными для существующих строительных технологий»
Цели и задачи. Целью диссертационной работы является разработка и исследование конструкций и материалов для комплексной системы сейсмоза-щиты, состоящей из сейсмоизолирующего устройства и регулируемых выключающихся связей.
Согласно цели работы, сформулирован ряд взаимосвязанных задач.
-
Исследование стойкости и структурообразования, физических и физико-механических свойств мелкозернистых бетонов для сейсмостойких конструкций.
-
Разработка и оптимизация составов специальных мелкозернистых бетонов для конструкций комплексной системы сейсмозащиты.
-
Исследования зданий с сейсмоизолирующим устройством и регулируемыми выключающимися связями:
оценка динамической жесткости (периодов собственных колебаний) основных элементов системы сейсмозащиты – жестких контрфорсов, служащих для прикрепления сейсмоизолирующего устройства и регулируемых выключающихся связей, и колонн нижних этажей;
теоретическая оценка динамических характеристик зданий с КСС при включенных и выключенных связях.
-
Исследование задачи выбора рациональных динамических характеристик комбинированной системы сейсмоизоляции.
-
Совершенствование методики оценки степени повреждений зданий и сооружений.
-
Анализ состояния грунтового основания поврежденных зданий и сооружений.
Научная новизна:
разработаны принципы конструирования комплексной системы сейсмо-защиты, состоящей из сейсмоизолирующего устройства и регулируемых выключающихся связей;
выполнены экспериментальные исследования, позволившие разработать модели реальных объектов с комплексной системой сейсмозащиты;
получены динамические характеристики конструкций сейсмоизоли-рующего устройства и элементов комплексной системы сейсмозащиты;
на основании результатов экспериментальных исследований разработан алгоритм совершенствования конструкций комплексной системы сейсмозащи-ты;
предложены теоретические расчетные модели и исследована задача определения сейсмической реакции зданий с комплексной системой сейсмозащи-ты.
разработаны научные положения повышения сейсмостойкости зданий и сооружений за счет использования мелкозернистых фибробетонов, шлакозоло-бетонов и безусадочных и расширяющихся бетонов на основе комплексного использования техногенного сырья;
разработаны положения целенаправленного управления техническими, технологическими и эксплуатационными свойствами мелкозернистых бетонов, с применением эффективных модификаторов, и использования для восстановления сейсмостойкости конструкций;
разработаны теоретические положения повышения сейсмостойкости мелкозернистых бетонов;
предложена методология оценки степени повреждений и технического состояния зданий и сооружений.
Теоретическая и практическая значимость работы:
разработаны конструкции комплексной системы сейсмозащиты, состоящей из сейсмоизолирующего устройства и регулируемых выключающихся связей;
получены мелкозернистые безусадочные и расширяющиеся бетоны, бетоны с дисперсным армированием и шлакозолобетоны для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений;
предложена методика оценки степени повреждения и технического состояния зданий и сооружений;
разработана инструкция РДС РК-01-07-15 «Инструкция по проектированию зданий с использованием сейсмоизолирующих кинематических фундаментов»;
разработаны сейсмостойкая многофункциональная конструкция опоры
(Патент 2477357 С1 РФ) и способ мелиорации нефтезагрязненных земель (Патент 2481162 С2 РФ).
Методология и методы исследования. Используются традиционные и разработанные автором экспериментальные и теоретические методы исследования конструкций, элементов и материалов комплексной системы сейсмоза-щиты с применение сертифицированного и аттестованного оборудования для физико-механических испытаний и специально разработанных испытательных стендов и устройств.
Положения, выносимые на защиту:
конструкции комплексной системы сейсмозащиты, состоящей из сейс-моизолирующего устройства и регулируемых выключающихся связей;
результаты экспериментальных исследований на моделях и реальных объектах снабженных комплексной системой сейсмозащиты; динамические характеристики конструкций сейсмоизолирующего устройства и элементов комплексной системы сейсмозащиты;
рекомендации по совершенствованию конструкций комплексной системы сейсмозащиты;
- теоретические расчетные модели определения сейсмической реакции
зданий с комплексной системой сейсмозащиты;
научные положения повышения сейсмостойкости зданий и сооружений за счет использования мелкозернистых фибробетонов, шлакозолобетонов и безусадочных и расширяющихся бетонов на основе комплексного использования техногенного сырья;
научные положения целенаправленного управления техническими, технологическими и эксплуатационными свойствами мелкозернистых бетонов, с применением эффективных модификаторов, и использования для восстановления сейсмостойкости конструкций;
теоретические положения повышения сейсмостойкости мелкозернистых бетонов;
методология оценки степени повреждений и технического состояния зданий и сооружений;
конструкция сейсмостойкой многофункциональной опоры;
конструкция грузоподъемного устройства, используемая в качестве регулирующих выключающихся связей в комплексной системе сейсмозащиты.
Степень достоверности. Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, представленных в работе, подтверждаются результатами исследований, выполненных с применением апробированных методов и технических средств, а также результатами внедрения теоретических разработок и сопоставлением с данными других исследователей.
Достоверность положений и выводов диссертационной работы подтверждена двумя патентами РФ и положительными результатами внедрения на ряде предприятий строительного комплекса.
Апробация результатов. Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались в период с 2007 по 2015 гг., на международных и всероссийских научно-технических симпозиумах, конференциях, совещаниях и семинарах по проблемам сейсмостойкого строительства и строительных материалов, в том числе:
Всероссийских, региональных и республиканских конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Наука и образование в Чеченской Республике: состояние и перспективы развития», посвященной 10-летию со дня основания КНИИ РАН, г. Грозный, 06-08.04.2011 г., Всероссийская научно-техническая конференция «Качество строительных материалов, изделий и конструкций», г. Махачкала, 30-31.10.2012 г., ІІ-я Всероссийская научно-практическая конференция «Молодежь, наука, инновации», г. Грозный, 10-12.11.2013 г., Всероссийская научно-техническая конференция «Высокотехнологичные и энергоэффективные технологии и материалы в современном строительстве», г. Махачкала, 23-25.10.2014 г.
на международных конференциях: Международный симпозиум «Устойчивое развитие: проблемы, концепции, модели», посвященный 20-летию создания Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук, г. Нальчик, 28.06-03.07 2013 г., X Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию (с международным участием), г. Сочи, 09-13.09.2013 г., Пятая Кавказская Международная школа-семинар «Сейсмическая опасность. Управление сейсмическим риском на Кавказе», г. Владикавказ, 16-18.09.2013 г., XVII Международная межвузовская научно-практическая конференция студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство – формирование среды жизнедеятельности», г. Москва, 23-25.04.2014 г., Международная научно-техническая конференция имени Леонардо да Винчи, г. Мюльхаузен (Тюрингия, ФРГ), 21-24.05.2014 г., Международная научно-практическая конференция «Современные строительные материалы, технологии и конструкции», г. Грозный, 24-26.03.2015 г.
Материалы диссертации опубликованы в 17 работах, в том числе 3 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, 2 статьи в журналах, входящих в международную базу цитирования, 2 монографии, 2 описания изобретений к патентам.
Разработанные конструктивные решения, составы, технологии и технические средства нашли применение при проектировании, ремонте, восстановлении и реконструкции зданий и сооружений в Российской Федерации (ГУП «Чеченское управление строительства», ГУП «Чеченгражданстрой», ООО «ИНЭ-Интерсервис», г. Грозный, ООО «Модернпроект», г. Грозный, ГУП «Чеченгаж-данпроект», г. Грозный, ПРСК «Лам», г. Грозный, ООО «Комплекс», г. Грозный, ЗАО «Внешторгсервис», г. Грозный, КНИИ РАН, ООО «СМУ-5», г. Сочи, ООО Центр проектирования и строительства «ЦНИИСК», г. Москва, ООО «Инженерно-строительная компания «РОТАС», г. Сочи.
Работа выполнялась в соответствии с федеральными целевыми програм-
мами «Сейсмобезопасность территории России», «Восстановление экономики и социальной сферы Чеченской Республики», Социально-экономическое развитие Чеченской Республики», «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», республиканской целевой программой «Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения на территории Чеченской Республики на период 2009-2018 годов». Результаты исследований отмечены: Золотыми и Серебряными медалями международной выставки-салона «Архимед-2009-2012»; Дипломом лауреата премии по поддержке талантливой молодежи, установленной Указом Президента Российской Федерации от 6 апреля 2006 года №325 «О мерах государственной поддержки талантливой молодежи», Дипломами V-ой Республиканской выставки молодежных проектов и программ «Научно-техническое творчество молодежи Чеченской Республики 2009, 2013, 2014», Дипломом презентационной сессии «Start Up Поиск-2014» и др.
Основные положения диссертации, подтвержденные результатами производственного внедрения, включены в содержание учебно-методических материалов, используемых при подготовке специалистов, бакалавров и магистров, обучающихся по направлению «Строительство».
Предварительные расчеты показали, что экономический эффект за десять лет от внедрения диссертационных разработок составит 50-60 млн. руб. Получен также социальный эффект – снижение вредного воздействия на окружающую среду за счет утилизации золошлаковых отходов путем использования в качестве добавки при производстве мелкозернистых бетонов для сейсмостойкого строительства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы (254 наименований), приложений и изложена на 246 страницах машинописного текста, содержит 85 рисунка и 21 таблицу.
Сопротивляемость материалов несущих конструктивных элементов воздействию сейсмических нагрузок
Поведение строительных материалов и сейсмоизолирующих конструкций зависит не только от прочностных свойств, но во многом определяется теми условиями, в которых они находятся при эксплуатационных воздействиях. В условиях реальных землетрясений прочностные характеристики материалов, естественно, будут в большей степени определяться характером самой сейсмической нагрузки [89, 161, 171, 186, 188, 193 и др.].
Особенностью для любого землетрясения, является непродолжительность действия нагрузки, т.е. относительно небольшое количество повторяющихся циклов. Еще одним фактором, существенно влияющим на работу строительных материалов и конструкций, является спектральный состав землетрясения и частота воздействия.
Натурные исследования показывают, что, независимо от доминантной частоты возмущающего воздействия, колебания сооружения обычно происходят с частотой, близкой к частоте их свободных колебаний. Периоды же собственных колебаний многих зданий обычной конструктивной системы находятся в диапазоне около 0,1-2,0 с, и, следовательно, частота динамических воздействий, испытываемых зданиями (сооружениями) в условиях землетрясений, будет находиться в частотном диапазоне 0,5-10 Гц.
Поскольку сильное землетрясение событие достаточно редкое, задача обеспечения работоспособного состояния несущих конструкций и материалов после землетрясения, учитывая жизненный цикл зданий, считается экономически нецелесообразной. Поэтому в нормах по сейсмостойкому строительству не ставится задача абсолютной сохранности и пригодности к последующей эксплуатации объектов капитального строительства, оказавшихся в зоне сейсмиче ских воздействий; главное – сохранить жизнь людей и уберечь наиболее ценное оборудования или предметы исторического и культурного наследия. Такой подход согласуется с понятием предельного состояния, когда в конструкциях могут возникать значительные деформации, которые, однако, не инициируют коллапс здания или сооружения.
В таких условиях и ограничениях максимальная несущая способность конструкций может обеспечиваться за счет высоких прочностных свойств используемых материалов.
Например, несущая способность загружаемых железобетонных конструкций может не ограничиваться моментом появления в арматуре нормальных напряжений, соответствующих площадке текучести, используемой арматурной стали, а определяться пределом прочности, что позволит говорить о существенно большей несущей способности.
Несущая способность таких материалов, как сталь, бетон, железобетон и различных композитных материалов в условиях интенсивных сейсмических воздействий определяется главным образом динамическим характером при относительно небольшом количестве циклов воздействия. Причем получаемые значения прочностных характеристик будут другими, по сравнению с данными, полученными при таких режимах испытаний, как однократном быстром нагру-жении (ударном воздействии), при большом числе загружений, приводящем к усталостному разрушению.
Изменение прочностных характеристик с ростом скорости загружения проявляется у целого ряда строительных материалов, например, у (обычного и мелкозернистого) бетона, дерева, алюминия. Алюминиевые сплавы показывают ударную прочность на 25-30% выше, чем при статических испытаниях. Проведенные нами исследования показали, что прочность мелкозернистого бетона, при ударных воздействиях, на сжатие больше, причем при разных скоростях ударного воздействия, может изменяться пределах от 13 до 84%. Изгибная прочность древесины на ударные воздействия, по справочным данным, на 10-75% выше, чем при статических испытаниях.
В настоящее время, несмотря на то, что зависимость между динамической прочностью материалов и скоростью их нагружения не установлена в окончательном виде, из анализируемых данных видно, что прочность строительных материалов увеличивается с ростом скорости воздействия.
Возникает вопрос, каким образом рассматриваемые прочностные характеристики исследуемых строительных материалов изменяются при повторном нагружении? Из опытов известно, что, если подвергать материал действию нагрузки, уровень которой немного ниже статической разрушающей, происходит разрушение такого материала уже после нескольких циклов повторного нагру-жения. При уменьшении величины нагрузки, количество циклов, при которых образец начнет разрушаться, увеличится. Если уменьшить нагрузку до некоторого уровня, то становится реальным загружать опытный образец достаточно длительное время, и, при этом, не наступает разрушение. В этом случае материал проявляет высокую сопротивляемость повторным нагружениям, не достигая предела усталости или выносливости.
Усталостная прочность металлов, обычного бетона, мелкозернистого бетона, железобетона и других традиционных строительных материалов изучалась многими учеными. По результатам этих исследований, предел выносливости стали находится в пределах 0,5 Rп.п (n= 6106 и q=0), для мелкозернистого бетона на сжатие – примерно 0,45-0,6 Rп.п (n = 210б и q=0). Для железобетонных армированных элементов предел выносливости существенно зависит от вида и процента армирования (стержневая арматура, дисперсное армирование) и находится в пределах от 0,4 до 0,7 Rп.п [29, 44, 73, 96 и др.].
Этапы обследования и оценка технического состояния поврежденных строительных конструкций
В пределах изученных площадок волновые разрезы существенных изменений не претерпевают и в целом характеризуют трехслойную картину. Частотный спектр постепенно смещается вправо при переходе от верхнего слоя к нижнему горизонту, что является косвенным признаком увеличения плотности грунтов с глубиной или уменьшения их влажности [77].
Геолого-геофизический разрез грунтов на линии профиля через проекцию объекта поиска на дневную поверхность приведен на рисунке 2.14 в комплексе с волновой картиной. Спектральные разновидности волнового поля увязаны с геологическими границами соответствующих литолого-гранулометрических горизонтов, отмеченных на рисунке 2.14 различными крапами. Верхний слой идентифицирован с увлажненными тонкодисперсными делювиальными суглинками, которые подстилаются щебенистыми грунтами с глинистым цементом, средней влажности. Подстилает разрез слой с низкой диэлектрической проницаемостью, предположительно с высокой пористостью и заметным содержанием пустот. Этот горизонт обладает наибольшей скоростью распространения электромагнитных волн. Локальные участки с крапом голубого цвета в пределах среднего слоя увязываются с зонами повышенной влажности, образовавшиеся в результате фильтрации в них осадков и наличия локальных водоупоров.
При сравнении по спектральным признакам исходных радарограмм вдоль профилей 8-8 и 9-9 (рисунок 2.12) легко заметить высокий уровень пилообразной помехи, присущей правой части разреза 9-9. В левой части этого разреза такие помехи отсутствуют, спектральный состав левой части волнового разреза 9-9 мало отличается от спектра радарограммы 8-8. Природа такой избирательности к помехам части разреза 9-9 связана, по-видимому, с воздействием теллурических токов на трубы в земле или среды повышенной влажности под действием техногенных или природных факторов. На стадии камеральной обработки радарограмм помехи были отфильтрованы опцией «спектр прямоугольника» и другими математическими процедурами программы Геоскан-32. На рисунке 2.15 показаны характерные трансформации напряженности электромагнитного поля над объектом поиска, где в выделенном квадрате – характерные гиперболические отражения электромагнитного поля над объектом в волновом разрезе.
На рисунке 2.16 приведена радарограмма в графическом представлении. При калибре снаряда 122 мм и плотности материала 7 г/см3, с учетом формы и взрывчатого заполнителя, длину снаряда примем в пределах 4 калибра или 0,488. Тогда D=1,39м.
В параметрах снаряда могут быть допущены неточности за счет не квалифицированности в этом вопросе исполнителей, однако, сходимость показателей экспериментальных данных и расчетов удовлетворительная [77].
Можно отметить, что для решения поставленных задач выполненный объем инструментальных наблюдений на площадке оказался достаточным для характеристики состояния грунтов и выделения местоположения объекта поиска.
Обобщая изложенное, в заключении можно сказать, что геолокационное зондирование на объекте исследования позволило выявить и локализовать на плане в радиусе 0,3-0,35 м искомый объект, расположенный на глубине 1,33-1,37 м.
На базе волновых картин электромагнитного поля, на площадках проектируемого строительства, получены геолого-геофизические разрезы с литологиче-ской и частично гранулометрической характеристикой трех основных слоев разреза площадок. В качестве опорного горизонта и основания фундамента це 70 лесообразно использовать нижний слой, характеризующийся высокой скоростью распространения электромагнитной волны.
Полученные в ходе исследований параметры грунтов могут служить сравнительным материалом при необходимости решения подобных задач на участках с аналогичными инженерно-геологическими условиями.
Согласно имеющимся сведениям [78, 100, 198, 214, 229, 230] исходная (фоновая) сейсмичность г. Грозного принята 8 баллов. Повторяемость принимается равной T8 500 лет
В расчетах по определению приращения балльности по параметрам землетрясений и способу сейсмических жесткостей использовано 13 типов сейсмологических разрезов [46, 67, 100, 133, 148, 198, 214, 237]. В настоящей работе за основу принят наиболее близкий разрез 2 (таблица 2.4).
Сложность инженерно-геологических условий территории города требует более детального учета при проведении работ по сейсмическому микрорайонировании (СМР) имеющихся тектонических нарушений. Как показывает выполненный анализ, исследуемая площадка, по своему расположению, остается в стороне от таких структур.
На основании инструментальных наблюдений и результатов интерпретации имеющихся инженерно-геологических данных, на карте СМР г. Грозный выделены участки сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов [100].
Методика экспериментального исследования и средства измерения
Предложенный подход к расчету разработанной нами и защищенной патентом Российской Федерации конструкции многофункциональной сейсмостойкой опоры позволяет определить внутренние усилия в заданных сечениях и подобрать требуемые параметры опоры. Таким образом, разработанная сейсмостойкая многофункциональная конструкция опоры может успешно применяться при застройке городских и горных территорий.
Кроме того, многофункциональная сейсмостойкая опора может быть рекомендована для использования в качестве угловых несущих стоек при строительстве быстровозводимых объектов в районах стихийных бедствий: землетрясений, наводнений, оползневых процессов и т.д.
Нами, под руководством профессора Батаева Д. К.-С., разработана конструкция грузоподъемного устройства, которая нашла применение в качестве регулируемой связи комплексной системы сейсмозащиты. Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано для создания предварительного напряжения, подъема, и перемещения грузов, преимущественно в стесненных условиях.
Техническое решение заключается в том, что устройство, содержит шарнир-но-стержневой механизм, расположенный у основания устройства, которое имеет верхний и нижний башмаки и шаровую опору, соединенную с осью, а шарниры связаны попарно винтовыми стержнями различной длины.
Устройство включает основание 1 и шарнирно-стержневую систему 2. Основание 1 включает опорные (верхний и нижний) башмаки 3 и шаровую опору 4, которая соединена с шарниром 5. Шарнирно-стержневая система состоит из верхнего и нижнего шарниров 5, боковых левых 6 и правых 7 шарниров, связанных между собой винтовыми стержнями 8, верхних 9 и нижних 10 коротких стержней и промежуточных длинных стержней 11.
На рисунке 3.19 схематически представлено грузоподъемное устройство в исходном положении; на рисунке 3.20 - в выдвинутом положении; на рисунке 3.21 - вид А; на рисунке 3.22 - вид Б. Грузоподъемное устройство выполнено в виде выдвижной шарнирно-стержневой системы, содержащей основание 1 и шарнирно-стержневую систему 2.
Основание 1 включает нижний опорный башмак 3, устанавливаемый на опорную основу или фундамент и верхний подпорный башмак 3 , подставляемый под поднимаемый или перемещаемый груз.
Шарнирно-стержневая система состоит из верхнего и нижнего шарниров 5, боковых левых 6 и правых 7 шарниров, связанных между собой винтовыми стержнями 8, верхних 9 и нижних 10 коротких стержней и промежуточных длинных стержней 11. Выдвижение (работа) грузоподъемного устройства осуществляется следующим образом.
Грузоподъемное устройство в исходном положении устанавливается под поднимаемым или перемещаемым грузом. Вращают ключом или рукояткой винтовые стержни 8 в направлении, указанном круговыми стрелками (рису-нок.3.19, рисунок 3.20). При вращении винтовых стержней 8 (отдельно каждый, попарно или вместе), шарниры 6 и 7 начинают сближаться друг к другу, при этом другие короткие 9, 10 и длинные 11 стрежни поворачиваются к вертикальной оси, одновременно поднимаясь вверх и перемещая вверх подпорный башмак 3 с грузом.
Перевод грузоподъемного устройства в исходное положение (рисунок 3.19) осуществляется в обратном порядке.
В статическом положении устройство представляет собой единую шар-нирно-стержневую систему, где стержни 9, 10, 11 центрально сжаты, а винтовые стержни 8 центрально растянуты. Все стержни являются частью единой шарнирно-стержневой системы, поэтому они используются не только как силовые элементы связи, но и как элементы подъемного механизма для выдвижения и опускания самого устройства и груза на нем.
Благодаря тому, что концы длинных стержней в нашем случае стягиваются винтовыми стержнями, а сами длинные стержни в местах перекрещивания шарнирно не соединены как в известных «нюрнбергских ножницах» и устройствах подобных им, снимаются изгибающие усилия и напряжения в стержнях, что дает возможность уменьшить металлоемкость и увеличить несущую способность грузоподъемного устройства. Грузоподъемное устройство обладает универсальными техническими возможностями, позволяющими ис 128 пользовать данную конструкцию в качестве регулируемых выключающихся связей в комплексной системе сейсмозащиты зданий и сооружений. Причем регулирование может осуществляться как на сжатие, так и на растяжение. Это означает, что данное устройство обладает свойствами и поддерживать конструкции и удерживать конструкции, сохраняя заданную степень свободы.
Усталостные испытания мелкозернистых бетонов
Были исследованы образцы, которые изготавливались из теста композиционного вяжущего нормальной густоты, приготовленного из цемента и добавки минерального происхождения, и твердевшие в нормальных условиях.
На рисунке 5.5 показана термограмма экспериментального образца, на котором можно наблюдать большой эндотермический эффект с максимумом при 120оС, обуславливающийся удалением слабосвязанной (гигроскопической и адсорбционной) воды, гелевидных продуктов гидролиза стеклофазы, соответствующая потере 6,9% от массы. При температуре свыше 380оС можно наблюдать потерю межслойной воды твердеющими аморфными продуктами. Такой эндотермический эффект совмещается с экзотермией (максимум при 460оС) – выгорание ококсованной огранки. При дальнейшем повышении температуры наблюдается ступенчатое удаление межслойной и, возможно, конструкционной воды, проявленное появлением на кривой ДТА пары незначительных эндотермических эффекта с максимумами при температурах 400оС и 500оС. О разложении карбоната магния МgСО3 свидетельствует слабый эндотермический эффект при температуре 700оС на термической кривой. Определённый эндотермический эффект с максимумом при 770оС обуславливается разложением карбоната кальция СаСО3, а именно кальцита.
Наиболее выраженные эндотермические эффекты с максимумами при температурах 340оС и 860оС, не сопровождаются изменениями в массах образцов, вследствие того, что они отображают кристаллизационные процессы. Экзотермический максимум при температуре 340оС охарактеризовывает переход в кристаллическую фазу аморфного железа. Экзотермический эффект при температуре 860оС относится к кристаллизационным процессам аморфной стадии в волластонит.
Сравнение термограммов золы и цементного камня подтверждает резкое уменьшение площади (интенсивности) экзотермического эффекта кристаллизации стеклофазы затвердевшего образца. Это свидетельствует о высокой степени гидратации стеклофазы в процессе твердения.
Идентификация минералов, которые образовались при термических эффектах, была осуществлена рентгенофазовым анализом. Выполненная рентгенограмма исследуемого образца свидетельствует о преимущественно аморфном характере фазы затвердевшего образца (рисунок 5.6). Линии кри-сталлопродуктов имеют слабую интенсивность. Проглядываются непрореа-гировавшие кристаллические фазы начальных компонентов смеси золы и шлака: куспидина (d=3,228; 1,977); псевдо-волластонита (d=2,987; 1,833).
Интенсивная линия (d=7,255; 2,787; 2,744; 2,185) свидетельствует о значительном содержании ферритной фазы – С4АF не прошедший процесс гидратации.
Увеличенный фон подтверждает наличие скрытокристаллических структур, главным образом высокоосновных гидросиликатов кальция типа С-S-Н (11), образование которых подтверждаются пиками d=10,141; 1,819 Ао. Очень четко можно наблюдать линии кальцита с d=3,847; 3,034; 2,285; 2,095; 1,929 . Наличие кристаллов портландита Са(ОН)2 свидетельствуется d=4,918; 2,631; 1,795; 1,689; 1,485; 1,450 . Факт образования фаз гидроалюмината подтверждается пиками d/n=8,075, 2,889, относящихся гексого-нальному гидрату четырёхкальциевого 13-ти водного гидроалюмината С4АН13 с пиком d=2,493 , свойственного для четырёхкальциевого монокарбонатного гидроалюмината С3А СаСО3 12Н2О.