Введение к работе
Актуальность темы. С ростом московского мегаполиса всё более остро встаёт вопрос рационального использования городских территорий под застройку жилыми и общественными зданиями. При существующей сегодня нехватке площадей города и всё возрастающей стоимости земельных участков, пригодных под строительство, возникает потребность использования так называемых «зон отчуждения», которые не могли быть использованы под строительство в силу ряда неблагоприятных факторов. Одним из таких факторов является метрополитен и связанное с ним вибрационное воздействие на здания и людей, распространяющееся при движении поездов в тоннелях метрополитена неглубокого заложения. Для уменьшения негативного воздействия техногенной вибрации на людей, находящихся внутри зданий, в России и на Западе возникло целое направление - виброзащита зданий и сооружений. В настоящее время существует несколько способов виброзащиты здания, сооружения от вибрационного воздействия. Наиболее эффективным из них является устройство системы виброзащиты с использованием резинометаллических виброизоляторов.
Суть метода виброзащиты, основанного на использовании резинометаллических виброизоляторов, заключается в полном отделении невиброизолированной части здания от виброизолированной горизонтальным виброизоляционным швом, проходящем через все несущие конструкции здания. Передача нагрузки от вышележащих виброизолированных конструкций на невиброизолированные происходит только через виброизоляторы. Таким образом, проблема статического и динамического расчёта основного элемента этой системы защиты - резинометаллического виброизолятора - является весьма актуальной, что и определило задачу диссертационной работы: исследование статического и динамического поведения резинометаллического виброизолятора в системах защиты зданий и сооружений от техногенной вибрации.
Целью диссертационной работы является совершенствование методик расчета резинометаллических виброизоляторов на основе пространственных трёхмерных моделей, а также оценка влияния выбора различных расчётных моделей резины при определении несущей способности резинометаллических виброизоляторов.
Научная новизна работы.
Предложен комплексный подход к проблемам статического и динамического расчета высоконагруженных виброизоляторов для зданий на основе последовательного применения трёхмерной теории упругости и современных расчетных методов, в рамках которого:
-
рассмотрено статическое поведение резинометаллического виброизолятора с учётом геометрической и физической нелинейности;
-
произведено определение первой собственной частоты однослойного резинометаллического виброизолятора с использованием вариационно-разностного подхода;
-
использован модифицированный симплекс-метод для решения задач трёхмерной теории упругости, основанный на алгоритмах динамического и нелинейного программирования;
-
произведено сравнение интенсивности вибрационного воздействия в виброизолированном и невиброизолированном здании.
Практическая значимость. Впервые выполнены научно обоснованные статический и динамический расчеты высоконагруженных виброизоляторов, применяемых в практике виброзащиты зданий. Произведенное в работе сравнение результатов расчёта с использованием различных расчётных моделей резины позволяет более адекватно определить границы применения инженерных методов расчета виброизоляторов, оценить вклад геометрической и физической нелинейности резины в поведение резинометаллического виброизолятора и выполнять обоснованное проектирование виброизоляторов новых типов и конфигураций, не прибегая к проведению экспериментов.
Достоверность и обоснованность используемых гипотез и полученных результатов определяется несколькими факторами: корректностью постановки задач с точки зрения строительной механики и механики деформируемого твёрдого тела; обоснованностью всех этапов расчёта с применением апробированных методов вычислительной математики и механики сплошной среды; применением современного экспериментального оборудования. Кроме того, достоверность полученных в работе результатов подтверждается сравнением их с имеющимися экспериментальными данными, инженерными методами расчета, а также применением распространённых и апробированных программных комплексов для численной реализации решений.
Апробация работы. Результаты работы были доложены:
на XVI Словацко-Польско-Российском семинаре «Теоретические основы строительства» 11.06.2007-15.06.2007;
на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава института Строительства и Архитектуры Московского Государственного Строительного Университета 15 апреля 2008 г.;
на заседании кафедры «Строительная механика» Московского Государственного Строительного университета 19 мая 2008 г.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя введение, пять глав, заключение и изложена на 149 страницах машинописного текста, включая список литературы из 150 наименований, 40 рисунков, 16 таблиц и материалов приложения.
