10806

Германии послевоенного воссоздания Кафедрального собора Фрауэнкирхе (Дрезденский кафедральный собор Богородицы) – символа города Дрезден. Церковь была уничтожена англо-американской авиацией в феврале 1945 г. Восстановление собора по историческим чертежам началось лишь после объединения Германии и длилось12 лет до 2005 г. [2]

Таблица 1.

Здание воссозданной церкви Фрауэнкирхе в Дрездене (арх. Георг Бээр)

аргументация ценности здания дляобоснования применения метода

230

15%

Таблица 2.

Здание воссозданной церкви Фрауенкирхе в Дрездене (арх. Георг Бээр)

Определение процента соответствия исходному образцу

231

Таким образом, были предложены две системы критериев для оценки применения метода воссозданий с точки зрения: аргументации ценности утраченного здания и обоснованности воссоздания, а также степени соответствия воссозданного объекта исходному образцу.

Первая оценка теоретически поможет убедиться в правильности применения метода и приступить к научно-проектным изысканиям. На практике она может быть применена специалистами в области историкокультурной экспертизы, а вторая система охарактеризует готовый результат строительных работ, и может быть переведена в отчет.

Необходимо отметить, что оценка каждого из приведенных критериев является субъективной, однако в рамках исследования одним специалистом сравнения полученных процентных выражений приближаются к достоверным.

Как видно из проведенного анализа, выявлен достаточно высокий диапазон аргументации воссоздания: 75 - 97%; и возможный процент достоверности исходному образцу: 78– 90%. Это позволяет сделать вывод о том, что предложенная методика анализа памятников архитектуры в аспекте их воссоздания учитывает все необходимые критерии и может быть применена на других объектах.

Литература

1.Проблемы воссоздания утраченных памятников архитектуры :Proetcontra : [Сб. ст.] / Рос. акад. архитектуры и строит. наук ; [Ред.-сост. И. Н. Слюнькова, С. С. Попадюк]., М. Жираф 1998.

2.Schieferdecker, Uwe. Dresden - Der dreifache Blick/HERKULES VERLAC.

232

О.С. Спесивцева

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ВИДЫ УПРУГИХ ВОЛН, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

Землетрясение – это стихийное бедствие, которому подвержены многие районы Земли. Согласно данным комплектам карт (ОСР-2015), в России свыше 26% территории, относится к сейсмическим зонам, где возможны толчки интенсивностью 7 и более баллов. В соответствии с картами в пределах РФ выделены следующие сейсмически опасные зоны: Прикарпатье, Крым, Кавказ, Алтай, Саяны, Прибайкалье, Верхоянская Зона, Чукотка и Курилы. На данной территории расположено сотни городов и поселков, множество промышленных предприятий, ведется жилищное и гражданское строительство.

Затраты на антисейсмическое усиление зданий в среднем удорожат строительство для семибального района составляет 5%, восьмибального – 8%, девятибального – 11% от стоимости несейсмического объекта.

Землетрясение занимает третье место после тайфунов и наводнений по величине ущерба, причиняемого населению. В результате, люди стали присматриваться к результатам последствий землетрясения, и заметили, что здания и сооружения разрушаются не полностью, и стали изучать эту проблему и пытаться создать сооружение, способное сопротивляться землетрясениям. На основании полученных наблюдений и анализа, созданы нормативные документы, мероприятия, регламентирующие принципы проектирования объектов в сейсмических регионах.

Масштабы современного строительства в сейсмоопасных районах нашей страны поставили проблему обеспечения прочности, устойчивости и сейсмостойкости зданий и сооружений в ряд важных задач. Проблема сейсмостойкости зданий должна решаться путем развития и совершенствования методов расчета конструкций зданий и сооружений. В существующих исследованиях и нормативных документах недостаточно полно отражены вопросы влияния крутильных форм колебаний, которые оказывают значительное влияние на повреждение строительных конструкций.

Одним из основных принципов проектирования, согласно существующим нормативным документам, является применение симметричных конструктивных и объемно-планировочных решений здания, в результате которого учитываются только изгибно-сдвиговые деформации, исключающие появление эксцентриситета между центрами масс и жесткостей. Однако даже при самом тщательном исполнении этого

233

требования в запроектированном здании возникает случайный эксцентриситет, который приводит к возникновению крутильнопоступательных деформаций.

К тому же, на сегодняшний день наблюдается тенденция уменьшения свободных городских территорий под объекты нового строительства, на основании чего возникает необходимость применять несимметричные конструктивные и объемно-планировочные решения проектируемых зданий, что априори свидетельствует о имеющимся эксцентриситете между центрами масс и центром жесткости.

Существующая методика расчета зданий и сооружений на сейсмическое воздействие, только лишь с учетом изгибныхпоступательных форм колебаний, не может полностью обеспечить решения задачи по обеспечению сейсмостойкости зданий и сооружений в условиях городской среды. В данной ситуации высокую значимость приобретают задачи разработки эффективного механизма расчета зданий и сооружений с учетом изгибно-крутильных форм колебания здания. Поэтому возникает необходимость исследования зданий и сооружений, в том числе рассматриваемые нами многоэтажные каркасные здания, на сейсмическое воздействие, с учетом не только поступательных, но и крутильных форм колебаний.

Существуют два вида волн: объемные волны и поверхностные волны.

Объемные волны. В результате энергии, высвобождающей на глубине, распространяются в форме колебательного движения и достигают поверхности земли [1].

В слоях грунтового основания волны представлены двумя видами:продольные, или Р-волны (от латинского «прима», что значит

«первые») (рис. 1). Направление движения фронта волны при прохождении продольных волн Р совпадает с направлением движения грунта;

Рис 1. Продольные «первичные» волны Р

Движение продольных волн имеет тот же характер, что и звуковая волна, т.е. при своем распространении они попеременно давят на горные породы и создаю в них «сжатие» или разряжение, т.е. растягивают их [1,2].

234

Такие волны способны проходить и через горные породы, и через воду. В связи с схожестью этих волн со звуковыми, они способны после выхода из земли передаваться в атмосферу, благодаря чему могут восприниматься людьми и животными.

поперечные, или S-волны (от латинского «секунда» – «вторые») (рис. 2). После прохождения «первой» волны смещение вдоль возбуждения вызывает вторую волну, перпендикулярную первой. «Вторые» волны, более медленные, способные проходить через горные породы. При своем распространения они сдвигают частицы вещества, под прямым углом, по направлению своего движения. Однако, эти волны не могут проходить через те участки земли, которые состоят из жидкости.

Рис. 2. Поперечные «вторые» или S-волны

Поверхностные волны. Поверхностные волны, в следствии которых вблизи поверхности Земли возникают колебания грунта, но только в поверхностных слоях, амплитуда которых с глубиной становится все меньше и меньше. Эти волны образуются в результате изменения границы распространения продольных и поперечных волн [3].

Поверхностные волны делят на 2 типа: волны Лява (рис. 3) и волны Релея (рис. 4). Первые волны, волны Лява, похожи на поперечные волны, только без вертикальных смешений. Такие волны заставляют частицы грунта колебаться из стороны в сторону, в плоскости, параллельной поверхности земли, но под прямым углом к направлению своего распространения [2].

Рис. 3. Схема Поверхностных волн. Волны Лява

Второй вид поверхностных волн, Волны Релея, как и в обычных морских волнах, частицы материала, захваченного волнами Рэлея,

235

движутся по вертикали и по горизонтали в вертикальной плоскости, ориентированной по направлению распространения волн. При этом каждая частица породы при прохождении волны движется по эллипсу.

Рис. 4. Схема Поверхностных волн. Волны Рэлея

Поверхностные волны распространяются медленнее, чем объемные,

ииз двух видов поверхностных волн обычно волны Лява приходят быстрее, чем волны Рэлея. Когда Р- и S-волны достигают поверхности грунта, большая часть их энергии отражается обратно в земную кору, так что на поверхность почти одновременно воздействуют волны, движущиеся

ивверх, и вниз. Поэтому вблизи поверхности, как правило, происходит значительное усиление колебаний: иногда их амплитуда вдвое превышает амплитуду приходящих волн. Это приповерхностное увеличение амплитуды усиливает разрушения, производимые на поверхности Земли. В самом деле, при многих землетрясениях горнорабочие отмечали в подземных выработках колебания более слабые, чем ощущали люди на поверхности.

Поэтому при проектировании следует учитывать оба вида волн дабы учесть изгибно-крутильные формы колебания здания.

Литература

1.Медведев, С. В. Инженерная сейсмология / С. В. Медведев; АН

СССР, Ин-т физики Земли им. О. Ю. Шмидта. – Москва: Госстройиздат,

1962. – 284 с.

2.Саркисов Д.Ю. Сейсмостойкость зданий и сооружений: учеб. Пособие для студентов специальности 271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений»/Д.Ю. Саркисов. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-

строит. ун-та, 2015. – 156с.

3.Дарков, А. В. Строительная механика учебник: для студентов строит. специальностей вузов / А. В. Дарков, Н. Н. Шапошников. – Москва: Высш. шк., 1986. – 608 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература).

236

М.П. Кулагина, С.А. Сорокина, М.Г. Горшунов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ЗАКАЛОЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НА КОЭФФИЦИЕНТ ПУАССОНА СТАЛИ 08Х13

Введение Сталь 08Х13 относится к ферритному классу. Область применения

данной стали обширна, например, клапаны гидравлических прессов, лопатки паровых турбин, болты, трубы, предметы домашнего обихода, поскольку сталь обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью в слабоагрессивных средах. Повысить прочность можно с помощью наклепа и термической обработки, в рамках которой распространены операции нормализация и закалка, которую можно производить в воде и в масле [1]. Исходная твердость полуфабриката может колебаться в широких пределах в зависимости от формообразующей операции.

Для сравнения свойств после разных скоростей охлаждения выполнен эксперимент по режимам, указанным в таблице 1.

На образцах размером 3х5х60 мм были реализованы:

1)ультразвуковые исследования (эхо-методом);

2)измерение твердости по Роквеллу;

3)микроструктурный анализ (рис.1 и рис.2.). Методика эксперимента

Образцы для ультразвукового исследования подвергали шлифовке

вручную на бумаге с зернистостью от 380 до 1200 и полировке оксидом хрома. Каждый образец был размечен на 5 зон по длине. Для облегчения передачи сигнала на поверхность наносилась контактная жидкость (мед), после чего производили измерения датчиками с продольной и поперечной (в двух положениях) волной. Были построены графики, из которых вычислили скорость продольных и поперечных волн по формуле:

импульса.

Далее определяли коэффициент Пуассона по формуле:

где Vp - скорость продольной волны; Vs - скорость поперечной волны.

237

Измерения твердости производили согласно [2] по шкале HRB, после чего полученные результаты перевели в универсальные единицы твердости по Бринеллю.

Металлографические шлифы изготовили по стандартной методике. Образцы травили в реактиве состава: хлорное железо (25г), соляная кислота (50мл), вода (120мл), для выявления структуры сталей ферритного класса. Обсчет структурных составляющих производился при помощи автоматизированной системы GoodGrains.

Результаты эксперимента Результаты измерения твердости и расчетов коэффициента Пуассона

для разных состояний стали 08Х13 показаны в таблице 1.

Таблица 1.Результаты измерений

Микроструктуры показаны на рисунке 1.

Исходное состояние получено холодной прокаткой, микроструктура (рис.1а) состоит из вытянутых зерен феррита со степенью неравноосности 3.3, а также из отдельных дисперсных карбидных частиц с разной конфигурацией. Содержание карбидной фазы 24%. В этом состоянии зафиксирована самая высокая твердость. Это обусловлено наклепом после холодной деформации.

Нагрев до 10500С привел к увеличению зерна в 3,5 раза по сравнению с исходной структурой. Структура термообработанных образцов (рис.1б,в,г) представляет собой рекристаллизованные равноосные полиэдрические зерна феррита. Карбидная фаза составляет 5,2-6,4% от общей площади шлифа. Таким образом, высокотемпературный нагрев привел к частичному растворению карбидной фазы, тем самым обогатив феррит хромом. Принципиальной разницы между микроструктурами термообработанных образцов не выявлено.

Все операции термической обработки снизили твердость по сравнению с исходным состоянием на 27 – 32 %, что связано и с растворением карбидной фазы, и с рекристаллизацией при нагреве. Разница значений твердости термообработанных образцов невелика.

238

Рис. 1. Микроструктура стали 08Х13:

а) в исходном состоянии; б) после закалки в масло; в) после закалки в воде; г) после нормализации

Однако ультразвуковое исследование показало, что коэффициент Пуассона изменяется при изменении скорости закалочного охлаждения.

Результаты ультразвукового исследования показывают, что у термически обработанных образцов минимальное значение коэффициента Пуассона принимает при нормализации, а максимальное при закалке в масло. Зависимость коэффициента Пуассона от скорости охлаждения носит нелинейный характер.

Коэффициент Пуассона одна из констант, определяющая деформационные свойства материала и вместе с модулем Юнга полностью характеризует упругие свойства изотропного материала. С ее ростом материал становится более вязким и пластичным.

Выводы Ультразвуковой метод оказался единственным, позволившим

разницу в свойствах стали 08Х13 после термической

239