ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 335
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
менее пригруженные крайние углы здания, являющиеся элементами торцевых стен. При этом, чем длиннее здание, тем эти повреждения проявляются в большей степени. Такие разрушения характерны как для несимметричных, так и для симметричных зданий, как для жестких, так и для гибких зданий. Все это указывает на наличие крутильных воздействий при землетрясении.
Исследователи, в частности С. В. Поляков [1] еще в 1969 г. писал: «При определении сейсмических воздействий обычно исходят из предположения, что сооружение колеблется как система, у которой на одном и том же уровне в любой момент времени все точки плана находятся в одинаковой фазе по перемещениям, скорости и ускорениям при одинаковой амплитуде. В действительности в связи с тем, что прохождение сейсмических волн не мгновенно, а происходит с определенной конечной скоростью, зависящей от плотности и характеристик грунта, различные участки основания по длине здания колеблются синхронно с различными величинами ускорений, что вызывает в здании дополнительные продольные усилия сжатия-растяжения и горизонтального сдвига. В случае, если длина здания достигает величин, соизмеримых с длиной сейсмической волны, крутящий момент, возникающий в плане здания в связи с действием инерционных сил, может достичь очень больших величин».
Сказано лаконично и понятно для строителей. Сейсмологи здесь могли бы развить теорию «немгновенного» подхода волн к зданию и положению их друг на друга в связи с разноудаленностью здания от протяженности и направления очаговой зоны. В пересеченной, горной местности, как например, на Камчатке, особую роль играют интерференция (сложение-вычитание) и дифракция (огибание) волн, проявляющиеся из-за чередования рельефа из гор, равнин и впадин.
Вместе с тем, до недавнего времени строительные нормы игнорировали кручение от сейсмических волн и боролись с ним исключительно уменьшением габаритов здания, за счет разбивки длинных зданий деформационными швами на блоки длиной не более 60 м.
Первые требования по учету кручения зданий появились в строительных нормах в 1981 г. [2]. Там предлагалось кручение учитывать косвенным путем, т. е. при помощи смещения инерционных масс в здании на условный эксцентрисктет, равный 0.02 L, где L-длина здания. При этом считалось, что такой расчет необходимо делать для зданий длиной 30 м и более. Это увеличивало нагрузку на более удаленные от центра рамы и стены, в том числе торцовые, порядка на 10-15%, но и это был шаг вперед.
После Спитакского землетрясения 1988 года, когда разрушилось очень много 9- этажных каркасно-панельных зданий, характер разрушения которых показал очень большие деформации стен и перекрытий от кручения (несмотря на то, что все здания были более-менее симметричными, так как были типовыми), в строительные нормы с 1995 года было внесено изменение от увеличений в 5 раз условного эксцентриситета масс, который стал теперь равным 0.1 L.
Однако и этот эксцентриситет полагалось учитывать только для зданий длиной, равной и более 30 м. Чтобы проанализировать, что дает учет такого эксцентриситета, автор статьи сделал пространственный расчет существующего пятиэтажного здания терапевтического корпуса областной больницы в г. Петропавловске-Камчатском [4]. Здание запроектировано институтом «Камчатгражданпроект» в 1980 г. по региональной каркасно-панельной серии КПСМ. Длина здания 72 м, ширина 15 м, высота этажей 2.8 м. Шаг колонн в поперечном направлении 6+3+6 м, в продольном 6 м. Таким образом здание состоит из 13 поперечных рам, отстоящих друг от друга на расстоянии 6 м. Каркас имеет жесткие ригели в обоих направлениях и навесные шлакобетонные стеновые панели. Какие-либо диафрагмы жесткости и связи существуют. Колонны жестко заделаны в фундаменты, перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит, замоноличенных в каждой ячейке рам 6х6 м, так что диски перекрытия можно считать жесткими в горизонтальной плоскости.
В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.
Причины возникновения деформации твёрдых тел
Деформация твёрдого тела может явиться следствием фазовых превращений, связанных с изменением объёма, теплового расширения, намагничивания (магнитострикция), появления электрического заряда (пьезоэлектрический эффект) или же результатом действия внешних сил.
Упругая и пластическая деформация
Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки, и пластической, если после снятия нагрузки она не исчезает (во всяком случае, полностью). Все реальные твёрдые тела при деформации в большей или меньшей мере обладают пластическими свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно считать упругим, то есть не обнаруживающим заметных пластических деформаций, пока нагрузка не превысит некоторого предела (
предел упругости).
Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости деформации. При неизменной нагрузке, приложенной к телу, деформация изменяется со временем; это явление называется ползучестью. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах.
Растяжение-сжатие — в сопротивлении материалов — вид продольной деформации стержня или бруса, возникающий в том случае, если нагрузка к нему прикладывается по его продольной оси (равнодействующая сил, воздействующих на него, нормальна поперечному сечению стержня и проходит через его центр масс).
Называется также одноосным или линейным напряжённым состоянием. Является одним из основных видов напряжённого состояния параллелепипеда. Может быть также двух- и трёх-осным[1]. Вызывается как силами, приложенными к концам стержня, так и силами, распределёнными по объёму (силы инерции и тяготения).
Растяжение вызывает удлинение стержня (также возможен разрыв и остаточная деформация), сжатие вызывает укорочение стержня (возможна потеря устойчивости и возникновение продольного изгиба).
Сдвиг — в сопротивлении материалов — вид продольной деформации бруса, возникающий в том случае, если сила прикладывается касательно его поверхности (при этом нижняя часть бруска закреплена неподвижно).
Относительная деформация сдвига определяется по формуле:
,
Изгиб — вид деформации, при котором происходит искривление осей прямых брусьев или изменение кривизны осей кривых брусьев. Изгиб связан с возникновением в поперечных сечениях бруса изгибающих моментов. Прямой изгибвозникает в случае, когда изгибающий момент в данном поперечном сечении бруса действует в плоскости, проходящей через одну из главных центральных осей инерции этого сечения. В случае, когда плоскость действия изгибающего момента в данном поперечном сечении бруса не проходит ни через одну из главных осей инерции этого сечения, называется косым.
Круче́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил (момента) в его поперечной плоскости. При этом в поперечных сечениях тела возникает только один внутренний силовой фактор — крутящий момент. На кручение работают пружины растяжения-сжатия и валы.
При деформации кручения смещение каждой точки тела перпендикулярно к её расстоянию от оси приложенных сил и пропорционально этому расстоянию.
Угол закручивания цилиндрического стержня в границах упругих деформаций под действием момента T может быть определён из уравнения закона Гука для случая кручения
Закон Гука
Зако́н Гу́ка — уравнение теории упругости, связывающее напряжение и деформацию упругой среды. Открыт в 1660 году английским учёным Робертом Гуком (Хуком) (англ. Robert Hooke). Поскольку закон Гука записывается для малых напряжений и деформаций, он имеет вид простой пропорциональности.
В словесной форме закон звучит следующим образом:
Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации
Для тонкого растяжимого стержня закон Гука имеет вид:
Здесь
— сила натяжения стержня, 
— абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а 
называется коэффициентом упругости (или жёсткости).
28. Испарение и конденсация.
Испаре́ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар). Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое. Испарение(парообразование), переход вещества из конденсированной (твердой или жидкой) фазы в газообразную (пар); фазовый переход первого рода.
Существует более развёрнутое понятие испарения в высшей физике.
Испаре́ние — это процесс, при котором с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы), при этом Ek > Eп.
29. Горизонтальные диски перекрытий. Общие понятия. Чем обеспечивается горизонтальная жесткость перекрытий.
Диск перекрытия — горизонтальная диафрагма, способная воспринимать усилия, действующие в горизонтальной плоскости, и объединяющая вертикальные несущие конструкции в единую пространственную систему.
Исследователи, в частности С. В. Поляков [1] еще в 1969 г. писал: «При определении сейсмических воздействий обычно исходят из предположения, что сооружение колеблется как система, у которой на одном и том же уровне в любой момент времени все точки плана находятся в одинаковой фазе по перемещениям, скорости и ускорениям при одинаковой амплитуде. В действительности в связи с тем, что прохождение сейсмических волн не мгновенно, а происходит с определенной конечной скоростью, зависящей от плотности и характеристик грунта, различные участки основания по длине здания колеблются синхронно с различными величинами ускорений, что вызывает в здании дополнительные продольные усилия сжатия-растяжения и горизонтального сдвига. В случае, если длина здания достигает величин, соизмеримых с длиной сейсмической волны, крутящий момент, возникающий в плане здания в связи с действием инерционных сил, может достичь очень больших величин».
Сказано лаконично и понятно для строителей. Сейсмологи здесь могли бы развить теорию «немгновенного» подхода волн к зданию и положению их друг на друга в связи с разноудаленностью здания от протяженности и направления очаговой зоны. В пересеченной, горной местности, как например, на Камчатке, особую роль играют интерференция (сложение-вычитание) и дифракция (огибание) волн, проявляющиеся из-за чередования рельефа из гор, равнин и впадин.
Вместе с тем, до недавнего времени строительные нормы игнорировали кручение от сейсмических волн и боролись с ним исключительно уменьшением габаритов здания, за счет разбивки длинных зданий деформационными швами на блоки длиной не более 60 м.
Первые требования по учету кручения зданий появились в строительных нормах в 1981 г. [2]. Там предлагалось кручение учитывать косвенным путем, т. е. при помощи смещения инерционных масс в здании на условный эксцентрисктет, равный 0.02 L, где L-длина здания. При этом считалось, что такой расчет необходимо делать для зданий длиной 30 м и более. Это увеличивало нагрузку на более удаленные от центра рамы и стены, в том числе торцовые, порядка на 10-15%, но и это был шаг вперед.
После Спитакского землетрясения 1988 года, когда разрушилось очень много 9- этажных каркасно-панельных зданий, характер разрушения которых показал очень большие деформации стен и перекрытий от кручения (несмотря на то, что все здания были более-менее симметричными, так как были типовыми), в строительные нормы с 1995 года было внесено изменение от увеличений в 5 раз условного эксцентриситета масс, который стал теперь равным 0.1 L.
Однако и этот эксцентриситет полагалось учитывать только для зданий длиной, равной и более 30 м. Чтобы проанализировать, что дает учет такого эксцентриситета, автор статьи сделал пространственный расчет существующего пятиэтажного здания терапевтического корпуса областной больницы в г. Петропавловске-Камчатском [4]. Здание запроектировано институтом «Камчатгражданпроект» в 1980 г. по региональной каркасно-панельной серии КПСМ. Длина здания 72 м, ширина 15 м, высота этажей 2.8 м. Шаг колонн в поперечном направлении 6+3+6 м, в продольном 6 м. Таким образом здание состоит из 13 поперечных рам, отстоящих друг от друга на расстоянии 6 м. Каркас имеет жесткие ригели в обоих направлениях и навесные шлакобетонные стеновые панели. Какие-либо диафрагмы жесткости и связи существуют. Колонны жестко заделаны в фундаменты, перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит, замоноличенных в каждой ячейке рам 6х6 м, так что диски перекрытия можно считать жесткими в горизонтальной плоскости.
В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.
Причины возникновения деформации твёрдых тел
Деформация твёрдого тела может явиться следствием фазовых превращений, связанных с изменением объёма, теплового расширения, намагничивания (магнитострикция), появления электрического заряда (пьезоэлектрический эффект) или же результатом действия внешних сил.
Упругая и пластическая деформация
Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки, и пластической, если после снятия нагрузки она не исчезает (во всяком случае, полностью). Все реальные твёрдые тела при деформации в большей или меньшей мере обладают пластическими свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно считать упругим, то есть не обнаруживающим заметных пластических деформаций, пока нагрузка не превысит некоторого предела (
предел упругости).
Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости деформации. При неизменной нагрузке, приложенной к телу, деформация изменяется со временем; это явление называется ползучестью. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах.
Растяжение-сжатие — в сопротивлении материалов — вид продольной деформации стержня или бруса, возникающий в том случае, если нагрузка к нему прикладывается по его продольной оси (равнодействующая сил, воздействующих на него, нормальна поперечному сечению стержня и проходит через его центр масс).
Называется также одноосным или линейным напряжённым состоянием. Является одним из основных видов напряжённого состояния параллелепипеда. Может быть также двух- и трёх-осным[1]. Вызывается как силами, приложенными к концам стержня, так и силами, распределёнными по объёму (силы инерции и тяготения).
Растяжение вызывает удлинение стержня (также возможен разрыв и остаточная деформация), сжатие вызывает укорочение стержня (возможна потеря устойчивости и возникновение продольного изгиба).
Сдвиг — в сопротивлении материалов — вид продольной деформации бруса, возникающий в том случае, если сила прикладывается касательно его поверхности (при этом нижняя часть бруска закреплена неподвижно).
Относительная деформация сдвига определяется по формуле:
,Изгиб — вид деформации, при котором происходит искривление осей прямых брусьев или изменение кривизны осей кривых брусьев. Изгиб связан с возникновением в поперечных сечениях бруса изгибающих моментов. Прямой изгибвозникает в случае, когда изгибающий момент в данном поперечном сечении бруса действует в плоскости, проходящей через одну из главных центральных осей инерции этого сечения. В случае, когда плоскость действия изгибающего момента в данном поперечном сечении бруса не проходит ни через одну из главных осей инерции этого сечения, называется косым.
Круче́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил (момента) в его поперечной плоскости. При этом в поперечных сечениях тела возникает только один внутренний силовой фактор — крутящий момент. На кручение работают пружины растяжения-сжатия и валы.
При деформации кручения смещение каждой точки тела перпендикулярно к её расстоянию от оси приложенных сил и пропорционально этому расстоянию.
Угол закручивания цилиндрического стержня в границах упругих деформаций под действием момента T может быть определён из уравнения закона Гука для случая кручения
Закон Гука
Зако́н Гу́ка — уравнение теории упругости, связывающее напряжение и деформацию упругой среды. Открыт в 1660 году английским учёным Робертом Гуком (Хуком) (англ. Robert Hooke). Поскольку закон Гука записывается для малых напряжений и деформаций, он имеет вид простой пропорциональности.
В словесной форме закон звучит следующим образом:
Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации
Для тонкого растяжимого стержня закон Гука имеет вид:
Здесь
— сила натяжения стержня, — абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а называется коэффициентом упругости (или жёсткости).28. Испарение и конденсация.
Испаре́ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар). Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое. Испарение(парообразование), переход вещества из конденсированной (твердой или жидкой) фазы в газообразную (пар); фазовый переход первого рода.
Существует более развёрнутое понятие испарения в высшей физике.
Испаре́ние — это процесс, при котором с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы), при этом Ek > Eп.
29. Горизонтальные диски перекрытий. Общие понятия. Чем обеспечивается горизонтальная жесткость перекрытий.
Диск перекрытия — горизонтальная диафрагма, способная воспринимать усилия, действующие в горизонтальной плоскости, и объединяющая вертикальные несущие конструкции в единую пространственную систему.