75.Динамічний підхід у визначенні сейсмічних навантажень. Розрахункові схеми будівель та відповідні рішення динаміки

Рух механізмів і машин, для яких розробляється динамічний підхід, представляють собою циклічні процеси, тобто рух матеріальної точки по колу, тоді функція цього руху по колу може змінюватися.

W – частота обертання матеріальної точки навколо центру ;

X= R cos wt Y = R sin wt

В загальному випадку, при землетрусі відбувається зміщення будівлі разом з землею, крім того за рахунок пружності – деякий прогин будівлі. Тому в загальному випадку можна виділити 2 складові зміщення системи.

У – прогин системи

У۪۪ – зміщення основи

Якщо будівля має масу m, коефіцієнт жорсткості k, коефіціент затухання власних коливань æ, тоді :

m(ÿ۪ + ÿ) + (k + iæ)y= 0 (1)

m ÿ + (k + iæ)y= - mÿ۪

ÿ – прискорення основи

mÿ۪ - вимушуюча сила, в системі основа-будівля

нульовий рух розкладається по синусоїду

y۪ (t) = A۪sin w۪t y۪ (t) = A۪cosw۪t y۪ (t) = - A۪ w۪² sin w۪t

Якщо підставити цю функцію у 1 , отримаємо : y(t) = [ A۪ w²/( w۪² -w² ) sin wt (w۪²/ w²) sin w۪t ] w = √(k/m)

K – пружня константа

m – маса конструкції

A۪ , w۪- амплітуда і частота коливань грунту

Такий підхід дає можливість визначити, на основі прогину системи , величину сили S = ky(t).

Розрахункові схеми будівель

Люба будівля складається з ряду конструкцій, які знаходяться на певній віддалі від основи, тому прогин будівлі на різних висотах буде різний. Виходячи з того, що для будівель найбільш небезпечними є горизонтальні зміщення, вводиться консольна схема для побудови консольних схем будівелью

У випадку одноповерхової будівлі, вона зображується у вигляді деякої точкової маси (m), яка з основою звязана коефіцієнтом жорсткості (k).m вибирають від середини висоти стіни. Якщо багатоповерхова будівля – розрахункова схема матиме вигляд наступної консолі, де у вагу включають вагу перекриття даного поверху і ½ стіни від перекриття ( вверх і вниз).

Для одноповерхової будівлі m ÿ + (k + iæ)y= - mÿ۪

При багатоповерових будівлях : кожен поверх може зміщуватися, і тоді впливати на зміщення інших поверхів

æ ) + æ ) +…..+ æ ) =-

76.Особливості планувальних і конструктивних рішень сейсмостійких будівель

В рснові розробки сейсмостійких будівель мають бути враховані основні заходи:

• Будівля має концентрувати основну масу на нижніх поверхах, з поступовим зменшенням до верху;

• Для конструкцій сейсмостійких будівель бажано використовувати пластичні і легкі матеріали;

• Існування розподільників навантаження на будівлю, тобто вертикальних і горизонтальних діафрагм жорсткості;

• Наближення до ізометричних форм будівель в плані.

Планувальна структура будівель

Найкращою формою в плані є кругла, але найчастіше вибирають наближену до неї квадратну. Співвідношення складає 1:2; 1:3. Якщо будівля має складну архітектурно-планувальну структуру, то її розділяють на окремі блоки антисейсмічними швами. Шов залежить від висоти будинку: до 5м. – ширина шва 3см., а далі на кожні 5м збільшується на 2см.

Якщо будівля має різні архітектурно-висотні рішення, то кожний блок вибирається приблизно однакової висоти. Антисейсмічні шви найчастіше співпадають з осадочними швами.

Внутрішнє планування має бути якомога симетричнішим, з метою співпадання маси і жорсткості. Найбільш вразливими є місця спряження елементів з різними напрямками. Тому, як правило слід уникати спорудження стін, які стикаються з перпендикулярною стіною без компенсації.

Перекриттям відводиться важлива роль, з метою звязування в одне ціле стіни перекрить, і цим забезпечується більш-менш рівномірний розподіл сейсмічного навантаження в межах поверху.

Сжеми дії сейсмічного навантаження в залежності від власних коливань

Т≤0.5с – жорстка Т›6с – гнучка

Найкраще рішення сейсмостійкості будівлі має забезпечуватись сумісною роботою горизонтальнтх і вертикальних елементів, за рахунок жорстких зв’язків.

Цегляні будівлі

Вони мають невеликий опір динамічним навантаженням і мають найбільші пошкодження. Міцність цегляної кладки визначають такими параметрами: ▫ якість цегли; ▫ якість і міцність розчину ▫ міцність зчеплення між розчином і цеглою.

Фактична міцність, по-досвіду, може бути міцність зчеплення в 4,5 раз ‹ запроетованої. При здійсненні антисейсмічнтх заходів, можна досягнути достатньої сейсмічної стійкості.

Будівля має бути єдиною, цілісною системою, знадійним звязком всіх несучих конструкцій: поздовжніх і поперечних стін і перекрить. З цією метою облаштовуються антисейсмічними обвязками і поясами, замонолічуються перекриття, армуються кути і перетини кладки; застосовуються вертикальні звязуючі конструкції у вигляді сердечників. Шпонки – це заглиблення на боковій поверхні в будівлі, які замонолічуються.

Антисейсмічний пояс – конструкція, яка має місце в зоні спряження перекриття з несучими стінами. Пояс перешкоджає таранній перекриття на стіну. Антисейсмічні пояси замонолічують, встановлюються на всю ширину стіни у випадку, коли вона › 50см, то ширина їх може бути на 10..15 см менша.

Поздовжні стержні виконуються з арматури А1 при 7-8 балах 4Ø10, для 9б - 4Ø12. як правило, бетон марки В12,5. основою сейсмостійкості цегляних будівель служать комплексні конструкції, коли додатково до згаданих, в цегляних стінах влаштовують окремі вертикальні залізобетонні включення, які називають сердечниками. Влаштовуюють на кути через кожні 2-3м. Завжди встановлюють на краях пройомів. Конструктивно – це 4 арматурні стержні вздовж сердечника, звязані арматурою Ø 4,6 , через кожні 25..40см. з кладкою такі сердечники звязуються випускамитонкої арматури, порядка 50см.