ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 337
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
25 Явление резонанса и квазирезонанса при сейсмическом воздействии.
Землетрясения относятся к числу наиболее поразительных и грозных явлений природы. Это настоящее бедствие для жителей высокосейсмичных районов. Города и селения превращённые в руины,множество погибших, колоссальный материальный ущерб – вот та страшная дань,которую ежегодно собирает с человечества подземная стихия. Долгое время люди не понимали природы происходящего. Города, а в древности и целые государства погибали от сильнейших подземных толчков. Не удивительно, что изучению землетрясений и описанию их последствий посвящено большое количество работ. В них изложены геофизические, главным образом сейсмологические, методы изучения землетрясений, достаточно полно показан современный уровень наших знаний о природе землетрясений и о способах ослабления сейсмической угрозы. Однако следует отметить некоторую однобокость современного направления сейсмической науки, которая выражается в непомерном увлечении силовой составляющей сейсмического воздействия – ускорениемсейсмических волн. Очень важная составляющая землетрясений – частотный состав остаётсяза пределами внимания и,как следствие, здания не получают защиты от резонансного воздействия. (Материал изложен в статье «Пределы применимости теории сейсмостойкости». Такой подход оправдывает себя при слабых землетрясениях, когда продолжительность воздействия мала и резонансное состояние просто не возникает. При сильных землетрясениях, с продолжительностью 40 – 100 сек. резонанс, как правило, проявляет своё воздействие и приводит к неожиданным, подчас трагическим результатам. Представляется целесообразным проследить степень накопления научной информации в процессе изучения последствий разрушительных землетрясений. Давно замечено, что большинство разрушительных землетрясений происходят в годы «спокойного солнца» т.е.при минимальной солнечной активности. Ещё А.Л. Чижевский в своей работе «Земное эхо солнечных бурь» отмечает выраженную зависимость тектонических движений земной коры от состояния солнечной активности. Ниже приводится перечень землетрясений принимаемых к рассмотрению: Верненское 1887 год, М=7,3; Кеминское 1911 год, М=8,2; Скопле (Югославия) 1963 год, М=6; Вартское 1967 год, М=7; Мехико 1965 год, М=7; Каракас 1967 год, М=7; Газли 1976 год, М=7,3; Спитакское (Армения) 1988 год, М=6,9. Перечисленные землетрясения являются хорошо изученными и дают возможность проведения серьёзного анализа как в сейсмике, так и в сейсмологии. Рассмотрим их по наличию частотного состава.
1. Верненское землетрясение. (1) Магнитуда = 7,3, очаг располагался
в 10-12 км к югу от Верного. По определению профессора Петербургского Горного института И.В. Мушкетова площадь землетрясения составляла около 2,0 тыс. вадратныхкилометра. Землетрясение имело очаг близко от поверхности. Разрушено 1799 каменных 839 деревянных одно и двухэтажных здания. В черте г. Верного образовались трещины до 1,5 м шириной. В течение двух последующих лет зафиксировано около 600 афтершоков. Научные выкладки И. Мушкетова легли в основу «Правил о возведении зданий наиболее устойчивых от разрушительных действий землетрясений на основании науки и опыта», которые были утверждены Семиреченским областным правлением. В 1892 году был приобретён сейсмограф и начата регистрация сейсмических воздействий.
26. Пластичность материала конструкций. Влияние свойства пластичности на несущую способность конструкций.
Упругостью называют свойство материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки, под действием которой формы материала деформируются. В качестве примера упругих материалов можно назвать резину, сталь, древесину.
Пластичность — это способность материала под влиянием действующих усилий изменять свои формы и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившуюся форму и размеры после снятия нагрузки.
Свойство материалов давать остаточные деформации называется пластичностью.
Пластичность это положительное свойство материала. Она играет большую роль в обеспечении безопасности и надежности материалов конструкций. Чем длительнее развитие пластических деформаций, тем больше предел несущей способности (начало пластического деформирования) отдален от предела прочности (фактического разрушения материала).
Вследствии больших значений пластических деформаций, в десятки и сотни раз превышающих упругие, их развитие в перенапряженных элементах сложных конструктивных комплексов приводит к перераспределению и выравниванию усилий за счет догрузки менее напряженных элементов. Тем самым повышается работоспособность конструктивного комплекса в целом по сравнению с расчетными пределами.
Таким образом, работа материала в пластической стадии представляет огромный резерв прочности, благодаря которому конструкция, как правило, не разрушается в прямом смысле (нарушение целостности), а теряет несущую способность из-за больших остаточных деформаций.
Хрупкостью называется свойство материала, противоположное пластичности, т.е. склонность к разрушению при весьма малых остаточных деформациях.
Для оценки пластичности материала служат две характеристики: относительное остаточное удлинение
и относительное остаточное сужение
.Относительное остаточное удлинение определяют по формуле:
, (1)где l1 длина разорванного образца.
Как мы уже отмечали, в месте образования шейки получается значительное удлинение образца, поэтому величина
зависит от соотношения длиныl и диаметра образца. Для длинных образцов l=10d, для коротких l=5d, соответственно 
.Относительное остаточное удлинение можно определить по диаграмме растяжения (см. рис. 1.). С точки разрыва образца М проводят линию параллельную ОА до пересечения с осью абсцисс. Отрезок OM1 представляет собой остаточную деформацию образца, т.e.
, а отрезокM1M2 упругую деформацию в момент разрыва. Упругая деформация, как известно, исчезает со снятием нагрузки. Если образец разорван, то нагрузка исчезла. Упругая деформация изменяется по закону Гука, что на диаграмме изображается наклонной прямой ОА. Следовательно, для определения упругой деформации нужно провести линию параллельно ОА.Относительное остаточное сужение определяют по формуле:
, (2)где
площадь поперечного сечения образца в месте разрыва.Относительное остаточное сужение не зависит от длины образца.
Чем больше значения
и
, тем пластичнее материал. К числу весьма пластичных материалов относятся медь, алюминий, латунь, малоуглеродистая сталь. Например, для стали Ст.
=23-27%,
=60-70%.Менее пластичными являются дюраль и бронза, а слабопластичными материалами большинство легированных сталей.
К хрупким материалам относятся чугун, камень, кирпич, бетон, стеклопластики и др. У них
<5%, а у некоторых материалов составляет доли процента, например, у чугуна 
0,5%.Деление материалов на пластичные и хрупкие носит условный характер, так как при некоторых условиях хрупкие материалы получают пластичные свойства (например, стекло при большом всестороннем сжатии приобретает свойства пластичного материала и разрушается как пластичный материал) и, наоборот, пластичные материалы приобретают хрупкие свойства (например, образец из пластичной слали при низкой температуре разрушается без образования шейки как хрупкий материал). Поэтому правильнее говорить не о пластичных и хрупких материалах, а об их пластическом и хрупком разрушении.
27. Из чего складывается и чем обеспечивается прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций и здания в целом.
Конструктивные схемы.
При проектировании здания после определения объемно – планировочного решения производится выбор конструктивной системы. Прочность, жесткость, устойчивость здания зависит от его конструктивной схемы. Конструктивная схема – это взаимное расположение конструктивных элементов здания. Конструктивные элементы – это самостоятельные части или элементы здания, каждый из которых имеет свое определенное назначение:
- фундаменты — это подземные конструкции, служащие опорой здания и предназначенные для передачи нагрузок на основание (грунт); стены наружные и внутренние — это ограждающие и несущие конструкции, служащие ограждением помещения от внешнего пространства или от соседних помеще-ний, воспринимающие нагрузку от других частей здания и передающие ее на фундаменты; колонны (столбы) — это вертикальные опоры, предназначенные для поддержания перекрытий и передающие нагрузку на фундаменты;
- перекрытия – это конструкции, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи, а также воспринимающие нагрузку и передающие ее на стены и столбы (колонны). Фундаменты, стены, колонны и перекрытия образуют жесткую коробку, которая называется несущий остов здания – это конструктивная основа здания.
Назначение несущего остова состоит:
в восприятии нагрузок, действующих на здание,
в обеспечении устойчивости к усилиям от этих нагрузок.
Любое здание или сооружение, независимо от его назначения, несет нагрузки и воздействия. Воздействия по своему характеру делятся на две группы
- силовые,
- несиловые.
К силовым (или механическим) относятся: нагрузки от собственной массы частей здания, от людей, мебели, оборудования, снега, от давления ветра и т. п. К несиловым относятся: атмосферные осадки, потоки тепла и влаги, вызванные разностями температур или разностями влажности наружного и внутреннего воздуха, шум и вибрация. Нагрузки делят на две группы: постоянные и временные. Постоянные — это нагрузки, которые действуют на конструкцию в течение всего периода ее существования – это собственный вес частей, элементов зданий и сооружений, вес и давление грунтов. Временные – это нагрузки, величины которых могут изменяться в процессе эксплуатации. К ним относятся: полезные нагрузки, т. е. функционально необходимые – это нагрузки от периодически пребывающих в помещениях людей, стационарного или передвижного оборудования, временных перегородок и т. п.
28. Закручивание симметричных и несимметричных зданий в плане при сейсмическом воздействии. Причины появления деформаций закручивания.
Аннотация. Крутильные воздействия при землетрясениях подтверждаются повреждением или обрушением торцевых стен. В строительные нормы требования по учету кручения зданий введены в 1981 г. При Спитакском землетрясении 1988 года (Армения) разрушилось много 9 этажных каркасно-панельных зданий. Характер их разрушения показал большие деформации стен и перекрытий от кручения. Пространственный расчет существующего пятиэтажного здания в г. Петропавловске-Камчатском подтвердил увеличение сейсмической нагрузки на торцевую раму, которая почти в 2 раза превысила нагрузку на среднюю раму. Давно замечено, что после серьезного землетрясения чаще и сильнее повреждаются, а иногда и обрываются торцевые стены. В каменных зданиях особенно чувствительны к разрушениям верхние