Эксперименты с использованием сейсмического эффекта специальных взрывов . <...> Динамические исследования 4-го энергоблока и спецкорпуса Нововоронежской АЭС (НВАЭC) . <...> Расчет динамических характеристик главного корпуса НВАЭС как пространственной системы . <...> Результаты измерений поперечных колебаний здания, создаваемых вибромашиной . <...> При этом использовались различные источники возбуждения колебаний, включая мощнуювибромашину и специальные взрывы. <...> Примем следующие обозначения для характерных значений ряда параметров, являющихся существенными для изучаемых явлений: L — линейные размеры; t — промежутки времени; p — плотность материала; E — модуль упругости; ε — относительные деформации; U — перемещения; P — силы; V — скорости; W — ускорения; σ — напряжения; µ — коэффициент Пуассона; δ — логарифмический декремент колебаний. <...> Вибростенд для модельных исследований Вибростенд для модельных динамических исследований сооружений должен удовлетворять ряду требований, обеспечивающих его эффективное использование при изучении динамических явлений в конструкциях: – его размеры должны быть относительно небольшими, но достаточными для испытания моделей различных масштабов, обеспечивающих воспроизведение всех особенностей конструкций сооружений;его подвижный стол (виброплощадка) должен быть, при заданных размерах максимально легким и максимально жестким, чтобы собственные частоты колебаний его были выше рабочего диапазона частот; – подвеска (опорное крепление) подвижного стола должна обеспечивать строго горизонтальные колебания заданного направления; – возбудитель колебаний подвижного стола (вибратор или другое устройство) должен обеспечивать требуемые виды динамических нагрузок в заданных диапазонах амплитуд и частот колебаний. <...> * Привод и сама вибромашина были целиком запроектированы кандидатом технических наук, доцентом В. В. Кузнецовым. <...> Вибромашина включает три рабочие секции, каждая <...>
Натуральные_и_модельные_исследования_динамических_явлений_в_строительных_конструкциях_энергетических_и_гражданских_объектов_(1).pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Библиотека научных разработок и проектов МГСУ
Г. Э. Шаблинский, Д. А. Зубков
НАТУРНЫЕ И МОДЕЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ
ЯВЛЕНИЙ В СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
И ГРАЖДАНСКИХ ОБЪЕКТОВ
москва 2012
Стр.1
УДК 624.042.8
ББК 38.112
Ш 13
СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Рецензенты:
доктор технических наук Б. М. Бахтин, профессор Московского
государственного университета природообустройства;
доктор технических наук, профессор А. Е. Саргсян, директор АИО НТЦ
«РГОТУПС», начальник научно-исследовательского отдела динамики
и сейсмостойкости атомных станций ОАО «Атомэнергопроект»
Монография рекомендована к публикации
научно-техническим советом МГСУ
Шаблинский, Г. Э.
Ш 13
Натурные и модельные исследования динамических явлений
в строительных конструкциях энергетических и гражданских
объектов : монография / Г. Э. Шаблинский, Д. А. Зубков
; Мин-во образования и науки Росс. Федерации , ФГБОУ
ВПО «Моск. гос. строит. ун-т». — Москва : МГСУ, 2012. —
484 с. (Библиотека научных разработок и проектов МГСУ).
ISBN 978-5-7264-0623-7
Охватывает широкий круг вопросов динамики строительных конструкций
различного типа сооружений, решенных на основе экспериментальных
исследований.
Для проектировщиков, инженеров, научных работников, исследователей,
аспирантов.
УДК 624.042.8
ББК 38.112
ISBN 978-5-7264-0623-7
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2012
Стр.2
Оглавление
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. . . 7
1.1. Методика модельных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.1. Условия подобия при проведении модельныхисследований . . . . . . . . 8
1.1.2. Вибростенд для модельных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.1.3. Виброизмерительная аппаратура для модельных исследований. . . . 15
1.2. Методика натурных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.1. Проблема возбуждения колебаний в натурных конструкциях. . . . . . 16
1.2.2. Принципиальная схема работы вибраторов направленного
действия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
1.2.3. Конструкция привода вибромашины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.2.4. Особенности конструкции вибромашины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
1.3. Виброизмерительная аппаратура для полигонных
и натурных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
1.3.1. Измерительная техника для проведения экспериментов . . . . . . . . . .25
1.3.2. Программно-аппаратный комплекс автоматизации
измерений АСTest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.3.3. Метрологическое обеспечение экспериментов. . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
1.4. Натурные исследования на полигоне МГСУ в г. Мытищи . . . . . . . . . . . . . . .29
1.4.1. Организация испытательного полигона и методы
проведения эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
1.4.2. Результаты исследования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
2. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКИХ БЕТОННЫХ ПЛОТИН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
2.1. Исследования сейсмостойкости плотины
массивно-контрфорсного типа на крупномасштабной модели
в полигонных условиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
2.1.1. Выбор площадки для создания полигона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
2.1.2. Изучение геологической структуры и планировка
площадки-полигона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
2.1.3. Исследование динамических характеристик площадки
для сооружения модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
2.1.4. Проектирование и изготовление фрагмента модели плотины . . . . .62
2.1.5. Измерительная техника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
2.1.6. Методика исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
2.1.7. Результаты исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.2. Натурные динамические исследования
массивно-контрфорсной плотины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
2.2.1. Общий подход к проблеме. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
2.2.2. Использование ударных волн специальных взрывов. . . . . . . . . . . . .104
3
Стр.3
2.2.3. Использование специального мощного вибратора
(вибромашины) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
2.2.4. Использование записей слабых землетрясений . . . . . . . . . . . . . . . . .148
2.3. Натурные исследования динамических характеристик плотины
Саяно-Шушенской ГЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
2.3.1. Краткое описание конструкции плотины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
2.3.2. Методика проведения экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
2.3.3. Результаты экспериментальных исследований. . . . . . . . . . . . . . . . . .169
3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
3.1. Модельные исследования реакторного отделения АЭС с ВВЭР-1000. . . . .183
3.1.1. Конструкция здания, модель, методика экспериментов . . . . . . . . . .183
3.1.2. Результаты исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187
3.2. Натурные исследования реакторного отделения с ВВЭР–1000. . . . . . . . . .193
3.2.1. Объект исследования. Общая характеристика.
Состояние строительных конструкций в период исследования . . .195
3.2.2. Эксперименты с использованием вибромашины. . . . . . . . . . . . . . . .198
3.2.3. Эксперименты с использованием импульсной (ударной)
нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
3.2.4. Эксперименты с использованием сейсмического эффекта
специальных взрывов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
3.2.5. Результаты исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207
3.3. Натурные исследования строительных конструкций
Калининской атомной электростанции (КАЭС) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222
3.3.1. Особенности конструкции реакторного отделения . . . . . . . . . . . . . .222
3.3.2. Особенности конструкции машзала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226
3.3.3. Результаты исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229
3.4. Динамические исследования 4-го энергоблока и спецкорпуса
Нововоронежской АЭС (НВАЭC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256
3.4.1. Краткое описание конструкции главного корпуса и спецкорпуса. .256
3.4.2. Методика проведения исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .264
3.4.3. Результаты измерений колебаний главного корпуса
и спецкорпуса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268
3.4.4. Расчет динамических характеристик главного корпуса
по схеме плоской рамы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326
3.4.5. Расчет динамических характеристик главного корпуса
НВАЭС как пространственной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332
3.5. Динамические исследования строительных конструкций
реакторного отделения атомной станции теплоснабжения (АСТ) . . . . . .340
3.5.1. Описание конструктивной схемы АСТ и моделей. . . . . . . . . . . . . . . .340
3.5.2. Порядок проведения экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344
3.5.3. Результаты исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344
4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ .354
4.1. Комплексные динамические исследования 16-этажного жилого дома. . .354
4.1.1. Описание объекта и задача исследования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .354
4.1.2. Монтаж вибромашины на объекте испытаний. . . . . . . . . . . . . . . . . .355
4
Стр.4
4.1.3. Размещение приборов на здании в процессе проведения
экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .358
4.1.4. Результаты измерений фоновых колебаний здания . . . . . . . . . . . . . .360
4.1.5. Результаты измерений поперечных колебаний здания,
создаваемых вибромашиной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361
4.1.6. Анализ полученных экспериментальных результатов
динамических испытаний здания с позиций экстраполяции их
на максимальную расчетную сейсмическую нагрузку 9 баллов . . .373
4.2. Изучение эффективности виброизоляторов фирмы
«Вибросейсмозащита» на примере жилых многоэтажных зданий,
возведенных вблизи тоннелей метро мелкого заложения. . . . . . . . . . . . . .378
4.2.1. Результаты измерений колебаний в точках на грунте . . . . . . . . . . . .380
4.2.2. Результаты измерений вибраций в т. 2 (на грунте) и
3 (в подвале 18-этажного здания с виброизоляцией) . . . . . . . . . . . .385
4.2.3. Результаты измерений вибраций в т. 3 (в подвале) и
4 (над т. 3 на отметке пола 3-го этажа) 18-этажного здания
с виброизоляцией. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
4.2.4. Результаты измерений вибраций на 18-м этаже 18-этажного
здания с виброизоляцией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .399
4.2.5. Измерения вибраций на 2-м этаже 22-этажного здания
с виброизоляцией. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403
4.2.6. Измерение вибраций в 18-этажном здании без виброизоляции . . .407
4.3. Динамический мониторинг 8-этажного каркасного здания. . . . . . . . . . . .414
4.3.1. Особенности конструкции здания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414
4.3.2. Результаты измерений колебаний здания до проходки туннеля . . .417
4.3.3. Результаты измерения колебаний здания после проходки
туннеля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .426
4.4. Натурные динамические исследования купола здания гипермаркета,
возведенного в г. Волжском для установления соответствия его
расчетным показателям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .431
4.4.1. Краткое описание несущих конструкций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .432
4.4.2. Содержание экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .432
4.4.3. Организация и проведение экспериментов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .434
4.4.4. Результаты проведенного эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .436
4.4.5. Анализ результатов экспериментов и расчетов. . . . . . . . . . . . . . . . . .458
4.5. Определение динамических характеристик высотных зданий . . . . . . . . .461
4.5.1. Измерения динамических характеристик «сталинской» высотки
по адресу: Садово-Кудринская площадь, дом 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .462
4.5.2. Измерения динамических характеристик административного
здания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .467
4.5.3. Определение частот собственных колебаний 40-этажного
здания (жилой комплекс «Северный парк» по адресу: Москва,
Ленинградское шоссе, 25) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .471
4.5.4. Определение частот собственных колебаний 40-этажного
здания на ул. Маршала Жукова в Москве. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .475
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .481
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .483
5
Стр.5