- •Особенности проектирования сооружений на динамическую нагрузку
- •Виды колебаний
- •Расчет сооружений на сейсмические воздействия.
- •Закон Гука:
- •Основные положения теории сейсмостойкости и этапы ее развития
- •1. Зарождение теории сейсмостойкости
- •2.Второй этап - переход от статического к приближенному динамическому методу расчета
- •3. Третий этап - совершенствование динамической теории
- •4.Четвертый этап - внедрение в расчетную практику пространственных моделей зданий и сейсмических воздействий.
- •Расчёт по сНиП II-7-81.
- •Примеры расчета
Расчёт по сНиП II-7-81.
До 1981г. расчёт по сейсмическим воздействиям производился по формуле.
kc Qk I i ,
где
kc- коэффициент сейсмичности (выбор по таблице; зависит от баллов)
Qk - все массы k-го яруса
- коэффициент динамичности (к определённому грунту привязывают в зависимости от периода собственных колебаний сооружений).
- коэффициент формы (определяет распределение сейсмических сил по высоте сооружения). Вычисляется по формуле в зависимости от величины поэтажных масс и функций форм собственных колебаний сооружений.
Недостатки этой формулы.
1. Коэффициент kc равен отношению максимального ускорения грунта к ускорению силы тяжести и характеризует нагрузку принимаемыю в нормах в 3-4 раза меньше, чем величина имеющих данных записей ускорений грунта.
Это сделано в связи с тем, что методы расчёта не учитывают пластические деформации взаимоотношения грунта и сооружений, пространственную работу, в противном случае расчёты по упругой стадии были бы нереальными и их нельзя было бы применять пи проектировании.
2. Коэффициент динамичности определён для осреднённой величины затухания сооружения, в то время как из динамики известно, что фактор демпфирования является важным и может меняться в больших пределах.
3. Коэффициент динамичности определён для так называемых средних грунтовых условий. В то же время землетрясение в Ниигата (Япония), Мехико (Мексика), Румынское и др. показали что, максимум динамического коэффициента может сдвигаться в право из-за резонансного явления в грунте, что подвергает опасности зданий повышенной этажности: или гибкие сооружения.
Новый СНиП также обладает этими недостатками.
В новом СНиПе значение Sikсейсмической нагрузки для i-го тона собственных колебаний сооружения, определены в предположении упругого деформированной конструкции:
Расчетная сейсмическая нагрузка
SiK=k1k2SoiK (10),
где k1- коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений, принимаемый по таблице 3;
k2 - коэффициент, учитывающий конструктивные решения зданий и сооружений, принимаемый по таблице 4;
SoiK- значение сейсмической нагрузки дляi-го тона собственных колебаний зданий или сооружений, определяемый по формуле (1) в предположении упругого деформирования конструкции.
S0ik =kA Qk ik , (1)
Ski = k1k2k A Qk iik
где Qk- вес сооружения, отнесенный к точке конструкции, определяемый с учётом расчётных нагрузок на сооружение.
А- коэффициент, значение, которого следует принимать равным 0.1; 0.2; 0.4; соответственно для расчёта сейсмических зон 7, 8, 9 баллов.
i - коэффициент динамичности соответствующий i-му тону колебаний определяющий нагрузку в зависимости от категории грунтов.
I - i=, но более 3 (2)
II - i=, но более 2.7 (3)
III - i=, но более 2 (4)
Во всех случаях значения i должны применяться не менее 0.8.
I - i=1.5+10Тi (5)
I категория - скальные грунты, крупнообломочные, плотные маловлажные.
II - i = 1.5+8Тi (6)
II категория- пески гравелистые, глинистые.
III - i= 1.5+8Тi (7)
III категория- пески рыхлые, водо-насыщенные, глинистые грунты.
k- коэффициент, учитывающий деформирования в контуре примыкания равным при 7-8 баллах - 0.7; при 9 баллах0.65, для железобетонных и бетонных подпорных сооружений (7-8)1.
( 9 ) 0.8.
Во всех случаях произведение kiследует принимать не менее 0.8.
В гидротехнике при расчёте сооружений как пространственной системе коэффициент (формы) определяется по формуле
(8)
где uiKJ проекции перемещений точек «к» по трём (j=1,2,3) взаимно ортогональным направлениям;
cos(uiKJ,uo) - косинусы углов между направлениям векторовuoсейсмического воздействия и перемещенияuiKJ; в расчётах прочности портовых гидротехнических сооружений по одномерной (консольной) и двумерной схеме следует учитывать горизонтальные сейсмические воздействия по направлениям вдоль и поперёк сооружения; в расчёте по пространственной схеме целесообразно учитывать также наклонные сейсмические воздействия, имеющие те же направления в плане и угол наклона к горизонтальной плоскости 30.
Все погружённые в воду элементы Qkсооружения следует применять без учёта взвешивающего действия воды. Вес воды в порах и полостях этого элемента следует учитывать в качестве дополнительного веса. При учёте инерционного влияния воды к величинеQk следует прибавлять вес присоединённой массы воды, равныйmвg, гдеmв - присоединённые массы воды:
Горизонтальную присоединённую массу воды mвдля гидротехнических сооружений, приходящуюся на единицу площади их поверхности, следует определять по формуле:
mв=вh(9)
где: в- плотность воды;
h- глубина воды у сооружения;
- безразмерный коэффициент присоединённой массы воды, определяемый по таблице 11;
- безразмерный коэффициент, учитывающий ограниченность длины воздействия.
Для свай погонную присоединённую массу воды mвпри поперечных колебаниях допускается применять равный массе воды, эквивалентной объёму единицы длины сваи.
Расчетная сейсмическая нагрузка
SiK=k1k2SoiK (10),
где k1- коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений, принимаемый по таблице 3;
k2 - коэффициент, учитывающий конструктивные решения зданий и сооружений, принимаемый по таблице 4;
SoiK- значение сейсмической нагрузки дляi-го тона собственных колебаний зданий или сооружений, определяемый по формуле (1) в предположении упругого деформирования конструкции.
Для гидротехнических сооружений: k1=0.25;
k2- для подпорных сооружений всех типов высотой до 60м - 0,8;
высотой свыше 100м - 1.