Файл: Шахназарян С.Х. Возведение зданий методом подъема этажей и перекрытий. Исследования, проектирование, строительство.pdf

5 1Гц врГц 8,9Гц ЦІГц

Анализируя приведенные данные, полученные по по­ казаниям приборов, можно отметить, что колебания то­ чек 3 и 4 перекрытий девятого этажа при частотах 1,9, б и 11,1 Гц происходят в одинаковых фазах. Эти резо­ нансные частоты соответствуют первой и высшим формам горизонтальных колебаний. В продольном направле­ нии при резонансных колебаниях выявляется составляю­ щая крутильных колебаний. Из приведенных на рис. VI.8 кривых видно, что колебания точек 1 и 2 при всех фор­ мах горизонтальных и крутильных колебаний происходят в противоположных фазах, при этом разница в величине перемещений может быть объяснена горизонтальными колебаниями в поперечном направлении.

На рис. VI.9 показаны значения горизонтальных по­ перечных перемещений перекрытия девятого этажа при основной и высших формах колебаний. Из приведенных

в поперечном направлении. Так как частота первой фор­ мы горизонтальных колебаний в поперечном направле­ нии близка к частоте первой формы крутильных коле-

214

Рис. VI.9. Горизонталь­ ные перемещения пере­ крытия девятого этажа здания № 1 при дейст­ вии силы в поперечном направлении при значе­ ниях эксцентриковых грузов

Рис. VI.ІО. Упругие линии коле­ баний здания № 1 в относитель­ ных перемещениях

падают. Характер перемещений перекрытий в попереч­ ном направлении при частоте 5,1 Гц (рис. ѴІ.9) подтвер­ ждает высказанную мысль.

По результатам эксперимента отношение частот пер­ вой и высших форм горизонтальных, преимущественно изгибных, колебаний здания № 1 в поперечном направ­ лении равно 1:3,5; в продольном направлении—1:3,9: : 5,8. Отношение частот основной и высших форм кру­ тильных колебаний равно 1:3: 5,2.

Из приведенных значений перемещений перекрытия девятого этажа здания видно, что линии, соединяющие точки составляющих перемещений перекрытия как в по­ перечном, так и в продольном направлениях, при всех

215

формах колебаний расположены на одной прямой. Ана­ логичные результаты получены для перекрытий осталь­ ных этажей. Отсюда можно прийти к выводу, что плиты перекрытий в своих плоскостях практически не дефор­ мируются и их можно рассматривать как жесткие дис­ ки. Предположение о недеформируемости плит пере­ крытий подтверждается также равенством углов поворо­ та перекрытия в обоих направлениях при колебаниях здания. Из графиков, приведенных на рис. VI.9, видно, что при варьировании величии эксцентриковых грузов виб­ ратора, в случае поперечных резонансных колебаний, по­ ложение нулевой точки остается неизменным, при этом де­ формации подчинены закону, близкому к линейному.

Кривые изгибно-сдвиговых перемещений по высоте здания при его колебаниях в продольном и поперечном направлениях представлены на рис. VI. 10. Кривые по­ строены по показаниям вибродатчиков и выражены в от­ носительных величинах. Графики, представленные на рис. VI.10, свидетельствуют о стабильности форм коле­ баний независимо от начальных возмущающих усилий.

Т а б л и ц а VI.2

Экспериментальные значения амплитуд изгибно-сдвиговых (числитель) и крутильных (знаменатель) резонансных колебаний междуэтажных перекрытий 9-этажного здания № 1

216

Имея в виду, что при колебаниях здания центр кру­ чения находится на оси симметрии, компоненты переме­ щений крутильных колебаний были определены по полу­ разности полных перемещений крайних точек перекры­ тий (см. рис. VI.9), рассматриваемых как жесткие диски. Опытные величины изгибно-сдвиговых и крутильных де­

ющие перемещения в 1,4—2,5 раза больше изгибно-сдви­ говых составляющих общих перемещений; с увеличением массы эксцентрикового груза вибратора оба компо­ нента перемещений увеличиваются. График, представлен­ ный на рис. ѴІ.11, показывает, что амплитуды изгибносдвиговых и крутильных составляющих колебаний на­ ходятся в линейной зависимости от величин эксцентри­ ковых грузов. Это свидетельствует об упругой работе здания в исследуемом диапазоне динамических воздей­ ствий.

В процессе испытаний изучались также свободные продольные и поперечные затухающие колебания зда­ ния, возбужденные вибромашиной. Торможение выклю­ ченного вибратора осуществлялось специальным уст­ ройством. Расстановка вибродатчиков при испытаниях была оставлена такой же, как и при испытании резонанс­ ным методом. Вибратор выключали при установившемся режиме вынужденных колебаний. Обороты вибратора фиксировались специальным датчиком. Колебания зда­ ния записывали одновременно по всем вибродатчикам, установленным в разных точках по этажам и по высоте здания. Для заданных величин эксцентриковых грузов при различных уровнях амплитуд вынужденных коле­ баний записывались 5—10 осциллограмм в зоне резо­ нанса первой формы колебаний. На рис. VI.12 приведена

217

Рис. VI.12. Осциллограмма свободных затухающих колебаний раз­ личных точек здания № 1 при действии возмущающей силы в по­ перечном направлении

типичная осциллограмма затухающих поперечных коле­ баний здания. Здесь точками изображена зона вынуж­ денных колебаний. Последняя точка является границей между вынужденными и свободными колебаниями.

Частота колебаний здания, определенная по осцилло­ граммам, в продольном направлении получилась равной 1,9 Гц, в поперечном —1,66 Гц.

Динамические характеристики здания № 1 были изу­ чены также при свободных колебаниях, возбужденных мгновенным освобождением его от нагрузки, по методу, описанному в § 18, п. 1. Горизонтальная составляющая разрывающего усилия, создаваемого натянутым кана­ том, закрепленным к свободному концу железобетонной шахты по оси, при трех циклах испытаний составляла 1,23, 1,99 и 2,67 тс. Колебания записывали вибродатчи­ ками, установленными в разных точках здания. Испыта­ ния в каждом цикле при заданной нагрузке производи­ лись не менее трех раз. Так же, как и в предыдущем случае, частота первой формы горизонтальных попереч­ ных колебаний оказалась равной 1,66 Гц, ее значение не изменилось при всех величинах возмущающих усилий. По осциллограммам были построены упругие линии ко­ лебаний по высоте здания. Были построены также кри­ вые перемещения междуэтажных перекрытий третьего,

218

шестого, восьмого и девятого этажей и выделены состав­ ляющие изгибно-сдвиговых и крутильных колебаний.

Анализируя результаты проведенных эксперимен­ тальных исследований, можно констатировать, что дина­ мические характеристики здания № 1 при вынужденных и свободных колебаниях, вызванные различными возму­ щениями, получились примерно одинаковыми.

В исследуемом диапазоне динамических воздействий изменение возмущающего усилия практически не влияет на частоту собственных колебаний здания. По экспери­ ментальным данным усматривается также, что при всех видах испытаний здание работало в упругой стадии. По осциллограммам затухающих свободных колебаний зда­ ния № 1 в продольном и поперечном направлениях, воз­ бужденных различными способами, определялись вели­ чины логарифмических декрементов. Декременты зату­ хания, определенные при пятикратном увеличении ос­ циллограмм, представлены в табл. VI.3.

Логарифмические декременты затухания, как видно из табл. ѴІ.З, при колебаниях в поперечном направле­ нии изменяются в пределах 0,064—0,096, а в продоль­ ном направлении — 0,073—0,1. Сопоставление средних

219