Проектирование конструкций галерейных переходов

Контроль погруженности

При проектировании галерейных переходов кроме расчета на нормативную комбинацию нагрузок необходимо выполнять расчет на повышенный уровень сейсмической нагрузки. При этом внутренние усилия при малых землетрясениях заменяют на внутренние усилия при средних землетрясениях и при наиболее невыгодных комбинациях проводят анализ.

Результаты контроля погруженности

При малых землетрясениях элементы ферм воспринимают незначительные усилия при разных комбинациях и находятся в упругом состоянии. Наиболее напряженными элементами ферм являются сжатые раскосы. Отношение максимального напряжения, возникающего в раскосе средней части фермы, составляет 0,729. С добавлением комбинации на основе вертикальной составляющей землетрясения напряженное состояние конструкции галерейного перехода не достигает предельных значений. Отношение максимального напряжения при этом составит 0,752.

При средних землетрясениях отношение максимального напряжения возникающего в раскосах средней части ферм, составляет 0,959. Расчеты показали, что при средних землетрясениях стальные фермы галерейного перехода находятся в упругом состоянии.

Узлы, при средних землетрясениях должны удовлетворять условиям упругости, в них не должна наступать текучесть.

Экспериментальные исследования моделей на виброплите

• Цель работы

Для исследуемой модели были выполнены подробные расчеты с разработкой мероприятий, повышающих сейсмостойкость. Здание проектируется в районе сейсмичностью 8 баллов, относится к конструкциям с большим пролетом и галерейным переходом. Чтобы детальнее исследовать сейсмостойкие свойства конструкции галерейного перехода и проконтролировать эффективность мероприятий, повышающих сейсмостойкость, Китайская строительная научная академия совместно с проектной организацией провела эксперимент модели на виброплите.

• Характеристика экспериментальной модели

Эксперимент проводился на виброплите с тремя направлениями и шестью степенями свободы. Цементный раствор заменил бетон, медь заменила стальные фермы, главные масштабные параметры модели приведены в таблице.

Масштабные коэффициенты модели

Параметры	Коэффициенты	Параметры	Коэффициенты
Длина sl	1/25	Время st	1/8,03
Деформация sε	1	Частота sƒ	8,03
Модуль упругости sE	1/2,0	Перемещение su	1/25
Напряжение sσ	1/2,0	Скорость sv	1/3,11
Плотность массы sp	4,85	Ускорение sa	2,58

После эксперимента 8-ми балльного большого землетрясения дополнительно по направлению X, Y, Z проводили испытания по 3-м вариантам: 7 баллов среднего землетрясения, 8 баллов среднего землетрясения, 8 баллов среднего и большого землетрясения. При моделировании землетрясения одновременно по трем направлениям отношение максимального ускорения для этих направлений (X:Y:Z) составляло 1:0,85:0,65.На виброплите по очереди моделировались горизонтальные и вертикальные сейсмические воздействия: 7 баллов малого землетрясения, 8 баллов малого, 7 баллов среднего, 8 баллов среднего, 8 баллов большого, 8 баллов сильного землетрясения. Соответственно, максимальное горизонтальное ускорение реальных конструкций составляло 0,035g; 0,07g; 0,10g; 0,20g; 0,30g; 0,40g. Соответственно максимальное вертикальное ускорение в 0,65 раза больше вышеуказанных величин. Усиливающий коэффициент ускорения 0,28, поэтому при реальных расчетах максимальное ускорение вышеуказанных величин умножалось на 2,5.

• Трещины и разрушения модели

При волнах малого землетрясения 7 баллов, малого землетрясения 8 баллов, и среднего землетрясения 7 баллов, в модели не возникает явных трещин и конструкция удовлетворяет нормам сейсмического проектирования «здание при малом землетрясении не будет иметь повреждений».

При сейсмических волнах среднего землетрясения 8 баллов в углах отверстий башен модели и во многих неразрезных балках возникают трещины. В некоторых стенах возникают горизонтальные трещины.

При сейсмических волнах большого землетрясения 8 баллов и сейсмических волнах в трех направлениях трещины в модели увеличиваются. Главные разрушения сосредоточены на нижних этажах конструкции, жесткость конструкции сильно уменьшается.

На рисунке дан план для анализа трещин в модели:

• Выводы

По результатам экспериментальных исследований модели можно сделать следующие выводы:

1. С позиций динамического развития трещин в модели этот объект удовлетворяет сейсмостойким условиям землетрясения 8 баллов, уровень сейсмостойких свойств D.
2. В галерейном переходе при больших землетрясениях не возникает разрушения, но один сжатый раскос фермы теряет устойчивость.
3. По двум краям галерейного перехода в усиленных стенах не возникает трещин. Это доказывает, что принимаемые усиливающие мероприятия улучшают сейсмостойкие свойства конструкции.
4. Из-за большой высоты и ширины конструкции по направлению оси у под воздействием сейсмических волн нижняя часть модели серьезно разрушается, область разрушения большая (с нижней части 1-го этажа до вершины 3-го этажа).