Стеновой демпфер «WD CVS» как эффективное средство повышения сейсмостойкости каркасных металлических зданий

DOI: 10.37153/2618-9283-2023-5-74-90

Авторы:  
Рубрики:    Проектирование, строительство и реконструкция сейсмостойких зданий и сооружений   
Ключевые слова: стеновой демпфер, каркасные здания, сейсмическое воздействие, демпфер, математическая модель, модель Максвелла
Аннотация:
В статье рассматривается конструкция стенового демпфера, работа которого описывается моделью Максвелла и способного к рассеиванию кинетической энергии в трёх ортогональных направлениях. Такой стеновой демпфер способен значительно снизить сейсмические нагрузки в металлических каркасных зданиях не только от поступательного, но и от возможного ротационного сейсмических воздействий. Представлена математическая модель, описывающая динамику одноэтажного здания, оснащённого стеновым демпфером. Конструкция стенового демпфера устанавливается между колоннами каркаса здания посредством упругой металлической связи. Установлено, что жёсткость упругой связи для эффективной работы стенового демпфера должна превышать эквивалентную жёсткость демпфера не менее, чем в пять раз. Показано, как с помощью разработанной математической модели, можно в качестве первого приближения подобрать оптимальное количество демпферов. Представлен критерий оптимизации в виде минимизации суммарного внутреннего усилия в конструкциях здания. Проведён анализ пространственной модели металлического каркасного здания на трёхкомпонентное сейсмическое воздействие с учётом подобранного количества демпферов. Разработанная конструкция стенового демпфера способна снизить внутренние усилия и перемещения верха здания в два раза при расчёте на трёхкомпонентное воздействие, пиковое ускорение грунта которого соответствует девятибалльному землетрясению. Используемая литература:

 1. Уздин А.М., Елизаров С.В., Белаш Т.А. Сейсмостойкие конструкции транспортных зданий и сооружений: учеб. пособие. Москва: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте». 2012. 501 с.

2. Kostarev V.V., Nawrotzki P., Vasil’ev P., Vaindrakh M. (2021). Developing and natural scale testing of the 3D BCS base isolation system. World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures Proceedings. https://doi.org/10.37153/2686-7974-2019-16-460-472

3. Peter Nawrotzki, Victor Kostarev, Daniel Siepe, Frank Barutzki, Victor Salcedo. (2022).               3D Seismic isolation systems for the nuclear industry layout, design & qualification. Transactions, SMiRT-26 Berlin/Potsdam, Germany, July 10–15, 2022, Division V.

4. Алексеев В.Н., Берковский А.М., Васильев П.С., Костарев В.В., Павлов Д.Ю., Щукин А.Ю. Использование технологии высоковязкого демпфера для повышения динамической надежности трубопроводов. ООО «ЦКТИ-Вибросейсм». 1996. (Эл. ресурс: https://www.cvs.spb.su/images/abooks/publications//Dampers.pdf).

5. Christopoulos C., Filiatrault A. (2006). Principles of Passive Supplemental Damping and Seismic Isolation. In IUSS Press (Vol. 133, Issue 8).