02.09.2014

Сейсмозащитные устройства

НТЦ «Мониторинг мостов» совместно партнёрами и специалистами НИИЖБ разработаны системы активной сейсмозащиты мостовых сооружений, основанные на принципах сейсмогашения и сейсмоизоляции. Эти системы обеспечивают стабильность конструкции, возможность эксплуатации моста после землетрясения разрушительной силы при минимальных ремонтно-восстановительных работах и минимизируют дополнительные затраты на обеспечение сейсмостойкости сооружения.

В частности, разработан и внедрен на строительстве десятков железнодорожных мостов по всей стрнае. В стандартный комплекс сейсмозащитных устройств, включаются:

  • использование системы стопоров с амортизаторами, обеспечивающих снижение сейсмических воздействий за счет обжатия тарельчатых пружин амортизаторов
  • использование современных сверхпрочных скользящих опорных частей, прикрепляемых к подферменникам и пролетным строениям через демпферы сухого трения (фрикционно-подвижные соединения), обеспечивающие смещение опорных частей на расчетную величину при превышении горизонтальными силами от сейсмических воздействий величин, определяемых расчетом на основные сочетания расчетных нагрузок. Демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения. Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие. Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса пролетного строения;
  • крепление амортизаторов к жестко закрепленным на подферменниках стопорам также через демпферы сухого трения, что дает второй уровень сейсмозащиты, включающийся в работу при экстремальных воздействиях (максимальные расчетные землетрясения);
  • применение предусмотренных типовым проектом пролетных строений устройств против сброса пролетных строений (опрокидывания), модифицированных с учетом использования совместно с перечисленными выше устройствами;
  • использование дополнительных стяжек между смежными пролетными строениями, предотвращающих возможные удары в случае асинфазных колебаний смежных опор моста.

На основе «ноу-хау» нашей фирмы уже более 10 лет строятся десятка мостовых сооружений по всей стране.

Применение скользящих или шаровых сегментных опорных частей для опирания пролетных строений в сейсмических условиях является удачным решением, поскольку они не имеют мелких деталей, ненадежных при динамических воздействиях, и обеспечивают свободные перемещения пролетного строения относительно опоры на любую расчетную величину без деформаций каких-либо элементов. Кроме того, такие опорные части весьма эффективны при совместной работе с амортизаторами, демпферами и другими антисейсмическими устройствами.

Многообразие природных факторов и параметров сооружений, строящихся в сейсмических районах, требует индивидуального решения комплекса сейсмозащитных устройств для каждого конкретного объекта. Тем не менее, при выборе типа сейсмозащиты и соответствующих конструктивных решений можно рекомендовать следующие положения, основанные на результатах выполненных расчетов и проектных разработок для одного конкретного объекта в районе с расчетной сейсмичностью 9 баллов.

При проектировании тангенциальных скользящих или шаровых сегментных опорных частей должна быть принята величина допускаемых продольных перемещений подвижной опорной части, соответствующая расчетным перемещениям при проектной силе землетрясения (ПЗ), что, как правило, превышает величину перемещений по расчету на температурные воздействия. При этом должна быть обеспечена конструктивно величина предельно возможных продольных перемещений подвижной опорной части при максимальном расчетном землетрясении (МРЗ). Причем, если перемещения при ПЗ обеспечиваются соответствующей длиной плиты скольжения (рабочим ходом), то предельно возможные перемещения при МРЗ – недопущением сбрасывания пролетного строения с подвижной опорной части, когда ось верхнего балансира не выходит за пределы плиты скольжения при допущении разрушения защитных кожухов и поперечных (водоотбойных) бортов.

Демпферы сухого трения должны быть запроектированы на расчетное сдвигающее усилие, на 20-25% превышающее действующие усилия по расчетам на основные сочетания расчетных нагрузок с обеспечением расчетных перемещений, соответствующих ПЗ. Амортизаторы должны быть запроектированы на предельное усилие на одну опорную часть, на 10-15% превышающее действующие усилия по расчетам на основные сочетания расчетных нагрузок. При таких соотношениях расчетных усилий в случае превышения сейсмической силой указанных усилий опорная часть с установленным на нее пролетным строением смещается по рабочим плоскостям демпфера. В процессе смещения происходит гашение энергии, сейсмическое воздействие на сооружение уменьшается и система стабилизируется. Основным рабочим элементом амортизатора является пакет тарельчатых пружин по ГОСТ 3057-90. При проектировании амортизаторов использовано важное свойство тарельчатых пружин: прямо пропорциональный рост усилий в них при увеличении деформаций, что позволяет применять одни и те же пружины при различных соотношениях усилий и перемещений за счет работы пружин в разных диапазонах деформаций.

Демпферы крепления амортизаторов к жестко закрепленным на подферменниках стопорам рассчитываются на усилия, на 10-15% меньшие, чем усилия, на которые рассчитываются амортизаторы. При таком соотношении расчетных усилий в случае, если внешнее воздействие превысит несущую способность опорных частей и их демпферов, произойдет смещение амортизатора по рабочим плоскостям демпфера. В процессе смещения также происходит гашение энергии, сейсмическое воздействие на сооружение уменьшается и система стабилизируется. Но это – второй уровень сейсмозащиты, включающийся в работу в случае превышения внешними усилиями величин, предусмотренных СНиП для землетрясений проектной силы.

Устройства против опрокидывания пролетных строений, выполненные в виде металлических листовых тяг, снабжаются овальными отверстиями, обеспечивающими рабочий ход, соответствующий расчетным перемещениям пролетного строения относительно подферменника.

Стяжки между смежными пролетными строениями рассчитываются на суммарное усилие, соответствующее МРЗ, могут быть выполнены, например, из металлических листов с овальными отверстиями, обеспечивающими расчетные перемещения при МРЗ.

Сейсмозащитные устройства всех типов изготовляются НТЦ «Мониторинг мостов» по заказам строительных организаций. Их стоимость определяется договором с Заказчиком.