Землетруси. Конструювання сейсмостійких будівель.. Курсова робота з Інші. Робота № 203091

Землетруси. Конструювання сейсмостійких будівель.

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2025

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Вступ Виникнення проблеми сейсмостійкості штучних споруд відноситься до початку їх будівництва, а методи її реалізації раніше носили емпіричний характер. І лише після землетрусів в Нобі (1901) Сан-Францисько (1906) ця проблема привернула увагу дослідників. Наслідками таких грізних стихійних бід як землетруси , є руйнування будівель, дамб, мостів, що супроводжуються пожежами аваріями інженерних комунікацій, а також великими людські жертвами. Країна, в якій відбувся землетрус,несе значний матеріальний збиток. У 1755 р.найсильніший землетрус і викликані ним хвилі цунамі зруйнували м. Лісабон. Були перетворено на розвалини близько 15000 будинків , загинула четверть населення міста. У Індійській провінці Ассам в 1897 р. землетрус зруйнував все на території 350 тис. кв. км. Виникли тріщини в грунті, річки змінили течію, деякі будинки занурилися в м'який грунт до дахів. Землетрус 1908 року в Італії з гіпоцентром під дном Мессинської протоки було одним з найнищівніших. Зруйновано 98 % будівель, загинула близько 100 тис. людей. Токійський землетрус 1923 року зруйнував міста Іокогаму Токіо. Він супроводжувався вибухами газових магістралей і пожежами. Більше 1 млн. будівель було зруйновано, більше 400 тис. будівель згоріло більше 200 тис. будівель змила морська хвиля. Загинуло понад 150 тис. людей. Дно бухти Сагама уздовж тектонічної лінії піднялося на півночі на 200 м і опустилося на півдні на 100 м. Ашхабадський землетрус 1948 року силою 8 балів сильно пошкодив будівлі з сирцевої цегли і залізобетонні. У 1966 р. відбувся землетрус в м. Ташкенті з вогнищем під центром міста. Зруйновані глинобиті будівлі і деякі сейсмостійкі будівлі ,сучасного будівництва . Землетруси в м. Газлі силою 8-9 балів по вітчизняній 12-балльної шкалі викликали значні руйнування і виявили недбалість і низьку кваліфікацію проектувальників і будівників ряду великопанельних житлових будівель, а землетрус 1986 р. в Молдавії (м. Кишинів) силою 7-8 балів підтвердив належну сейсмостійкість 9-поверхових великопанельних будинків серії 135, що будуються в Молдавії. Катастрофічні силою 7,8 бали 19 вересня і 7 балів 20 вересня 1985 роки (шкала Ріхтера) землетруси, що уразили всю країну відбулися в Мексиці. Найбільшим руйнуванням піддалися центральні і південні райони м. Мехіко. Загинуло близько 7 тис. людей тисячі людей були поранені. Вщент зруйновано більше 500 багатоповерхових будівель сучасного будівництва і як бачимо , землетруси завдають великої шкоди і основними шляхами зниження матеріальних збитків від землетрусу є введення на стадії проектування об'єкту необхідних антисейсмічних заходів і належна якість виконання будівельно-монтажних робіт. 1.Землетруси Землетруси - це стихійні лиха , до яких схильні великі райони земної кулі. В результаті землетрусів відбуваються зсуви обвали в горах, змінюються русла річок, частина суші опускається і стає дном, дно морів підіймається і стає сушею. На морі землетруси супроводжуються величезними хвилями, які заливають і спустошують великі площі прибережних земель. Землетруси викликають жах у людей і тварин, спричиняють собою великі людські жертви. Але люди помітили, що при землетрусах руйнуються не всі будівлі і споруди, тому стали придивлятися до цієї проблеми і намагатися створювати споруди, здатні протистояти землетрусам. Для того, щоб взнати, які чинники викликають руйнування будівель необхідно було розібратися в багатьох питаннях, пов'язаних з землетрусами. Проте вивчати землетруси нелегко, у зв'язку з тим, що відбуваються вони раптово і продовжуються невеликий проміжок часу. Перша спроба створити теоретичні передумови для розрахунку і проектування сейсмостійких будівель і споруд була зроблена в минулому сторіччі японським ученим Оморі. Але її вживання на практиці не гарантувало надійності будівель При сильних землетрусах , оскільки метод Оморі перш за все підходив для проектування будівель з жорсткою конструктивною схемою. Більш обгрунтоване уявлення про роботу будівель і споруд було одержано лише після розробки динамічного методу розрахунку. Проте проблема сейсмостійкості будівель і споруд далеко не вичерпувалася лише питанням визначення сейсмічних навантажень. Необхідно було також знати несучу здатність будівельних конструкцій, завантажених імпульсним знакозмінним сейсмічним навантаженням, враховувати роботу грунтів і т.д. Таким чином, в проблемі сейсмостійкості будівель і споруд розрізняють три аспекти: -необхідно уміти описувати саму сейсмічну дію; -уміти правильно моделювати роботу будівлі, тобто грамотно конструювати розрахункові схеми об'єктів; -знати роботу матеріалу. Аналіз руйнувань будівель в наслідок землетрусу показав : -що високі будівлі, які руйнувалися, мали асиметричну форму в плані і були розташовані дуже близько до більш низьких будівель (ефектзіткнення). певна кількість зруйнованих будівель була побудована будівельними фірмами, що економили на антисейсмічних заходах. 1.1Структура землі , швидкість розповсюдження сейсмічни хвиль. Землетруси проявляються у вигляді коливань поверхні Землі які викликані енергією , що вивільнились в середині землі.Особливості цих коливань залежать від властивостей геологічних структур, розташованих уподовж лінії розповсюдження сейсмічних хвиль. Тому дослідження картини розповсюдження коливань дозволяють зворотнім шляхом судити про внутрішню будову Землі. Відповідно до результатів таких досліджень Земля складається з трьох шарів різної природи: ядра або центросфери, мантії і земної кори або літосфери. Ядро складає центральну частину Землі і є сферою з радіусом 3500 км. Оскільки ядро не проводить поперечні хвилі, то по крайній мірі, його поверхнева частина вважається рідиною. Мантія покриває ядро, має потужність близько 2900 км і складається з ультраосновних оливинових порід. Земна кора має потужність 5 - 40 км і складається з вивержених (граніту і базальту) порід, осадкових порід і продуктів метаморфічної діяльності. Земна кора в океанічній і континентальній частинах розрізняється по своєму складу і товщині. Під океаном кора є базальтовою і має товщину 5 км. В континентальній частині кора складається з двох шарів: гранітного у верхній частині і базальтового в нижній. Тут товщина кори змінюється від 30 до 40 км. Відмітимо, що існують також і інші моделі будови Землі, які не співпадають з думкою офіційної науки. Континенти у вигляді тонких плит плавають в мантії, яка має властивості в'язко-плинного середовища. У зв'язку з процесами, що відбуваються в мантії континенти деформуються і переміщаються. Температура Землі збільшується з глибиною і складає: 1000-1500°С на глибині 100 км, біля 2000° С на глибині 700 км (тобто на найбільшій глибині, де, як вважають, можуть зароджуватися землетруси) і 4000-5000°С в центрі ядра. Градієнт зростання температури рівний 30° С/км в поверхневому шарі Землі, а потім зменшується з глибиною. Вважається, що тиск усередині Землі складає 9 т/см2 у верхній частині мантії, 1400 т/см2 в зовнішньому шарі ядра і 3700 т/см2 в центрі ядра. Цей тиск у багато разів перевищує міцність скельних порід при осьовому стиску. Швидкість розповсюдження повздовжньої сейсмічної хвилі в гранітній частий земної кори рівна 6 км/с, в базальтовій частині - 6,7 км/с і в мантії, в середньому, вона складає 8,7 км/с. Поблизу межі між земною корою і мантією існує площина, в якій швидкості розповсюдження сейсмічних хвиль безперервно міняються. Швидкість поперечних хвиль змінюється від 3,7 до 4,4 км/с повздовжніх - від 6,3 до 7,8 км/с. Цю площину розривності швидкостей сейсмічних хвиль називають поверхнею Мохоровічича (або Мохо). 1.2Гіпоцентри. Причини землетрусів. В умовах, коли в надрах Землі нагромаджуються величезні запаси енергії,а континенти знаходяться в процесі постійного зростання, на поверхні Землі також відбуваються різні зміни. Землетруси пов'язані з одним видом таких змін. З погляду сейсмогеології, землетрусами є сильні коливання грунту, що відбуваються завдяки тому, що вивільняється велика кількость енергії протягом короткого проміжку часу при дислокаціях усередині земної кори або верхньої частини мантії. Вважають, що максимальна кількість енергії, що вивільняється при одному землетрусі, приблизно рівно 5•1010 Дж. Гіпоцентр або фокус - це те місце, де зародився і відбувся землетрус. Епіцентр - пункт на поверхні землі безпосередньо над гіпоцентром. Амплітуди сейсмічних коливань на поверхні спочатку мають невелику величину, потім раптово збільшуються. Цей період процесу коливань продовжується протягом певного проміжку часу, після якого коливання поступово затухають. Перший період легкого тремтіння називається початковими поштовхами, наступна частина з великими амплітудами – основними поштовхами, завершальна частина - хвостом коливань .Такий характер коливань зв'язаний з тим, що вздовжні у середині земної кори утворюють два види хвиль - первинні подовжні хвилі (хвилі розтягування-стиску) і вторинні поперечні хвилі (хвилі зсуву). Коли відбувається звільнення енергії в гіпоцентрі землетрусу, ці хвилі виникають одночасно. Проте, оскільки швидкість розповсюдження повздовжніх хвиль більша, вони раніше досягають пункту реєстрації на земній поверхні і початкова фаза коливань цілком визначається цими хвилями. Подальша поява поперечних і поверхневих хвиль характеризує основну фазу коливань. Встановлено, що відстань від гіпоцентра до пункту реєстрації приблизно пропорційна тривалості початкової фази коливань. Відстань до гіпоцентра від декількох (трьох) точок реєстрації дозволяє встановити координати гіпоцентра. Проте знайдений гіпоцентр є джерелом виникнення лише першої сейсмічної хвилі. Він може не співпадати з місцем найбільш інтенсивного виділення енергії, тобто вогнище може охоплювати значну площу. Аналіз географії зареєстрованих землетрусів показує, що вони розподіляються не випадковим чином. Райони, в яких відбуваються руйнівні землетруси, надзвичайно обмежені. Ці області називають сейсмічними поясами або сейсмічними зонами . 1.3Прояв землетрусів. Землетруси виявляються не тільки в простому струсі Землі, а супроводжуються Різними іншими явищами. До важливих з інженерної точки зору явищ відносяться сейсмічні поштовхи, рухи земної кори, утворення розломів і зсувів, цунамі. Відбуваються також зміни в геомагнетизмі і електричному полі Землі, які представляють великий інтерес для геофізиків, але не роблять в даний час прямого впливу на рішення питань сейсмостійкого будівництва. Енергія об'ємної хвилі, що вивільняється на глибині, розповсюджується у формі коливального руху, досягаючи поверхні землі. В шарах грунту можуть передаватися два види хвиль різної природи - повздовжні і поперечні При проходженні повздовжніх хвиль (Р) напрям руху частини грунту співпадає з напрямом руху фронту хвилі. Середовище, в якому розповсюджується цей вид хвиль, відчуває напруження розтягу-стиску із зміною свого об'єму. Зсув уздовж збудження викликає другу хвилю перпендикулярну до першої. Ця хвиля, звана поперечною (S) супроводжується зміною форми середовища, але при цьому зберігається його об'єм. Повздовжня хвиля розповсюджується швидше поперечної і тому раніше досягає поверхні землі. Швидкість розповсюдження повздовжніх хвиль в земній корі - 7-8 км/с, поперечних - 4-4,5 км/с. 1.4 Реєстрація сейсмічних коливань. Для наукового аналізу процесів сейсмічних коливань необхідні інструментальні вимірювання. Багаторічними інструментальними наглядами в різних сейсмічних зонах було встановлено, що законо мірності сейсмічних коливань мають регіональний характер і коливання грунту в різних сейсмічних областях різні. Для отримання записів землетрусів необхідна густа мережа інженерно сейсмічних станцій, забезпечених апаратурою для реєстрації сильних землетрусів. Така служба в Росії вже створена, її називають інженерно-сейсмометричною службою (ІСС). Записи сильних землетрусів дозволяють одержати більш повну і докладну інформацію про коливання грунту, величини його швидкостей, зсувів, прискорень деформацій. Ці величини потрібні для розробки методів проектування в сейсмічних районах відповідальних споруд: дамб, шлюзів, гребель, атомних електростанцій, тунелів і т.п. Отримання записів сильних землетрусів пов'язано з певними матеріальними і організаційними труднощами. Для реєстрації зсувів, швидкостей і прискорень грунту існують спеціальні прилади : сейсмограф, велосиграф, акселерограф. Одержані за допомогою названих приладів осцилограми повинні супроводжуватися наступними даними: датою, часом про Грінвічу назвою населеного пункту, номером станції, епіцентральною відстанню, глибиною вогнища, азимутом епіцентра, бальністью землетрусу, масштабами часу і вимірювання. Реєстрація коливань здійснюється в горизонтальному і вертикальному напрямах, причому початок запису розташований зліва. У момент початку землетрусу прилади включаються автоматично пускачами, а через декілька хвилин ними ж відключаються. 2.Інтенсивність землетрусів. Шкали сейсмічної інтенсивності. Питання про силу землетрусу найстаріше в сейсмології. У СРСР до 1953 р. використовувалася шкала ММ. В даний час в Росії діє сейсмічна шкала Інституту фізики Землі РАН. Опис наслідків землетрусів в цій шкалі диференційований по трьох розділах : поведінка будівель і споруд, залишкові явища в грунтах, зміна режиму грунтових і підземних вод і інші ознаки. Сейсмічна інтенсивність розглянута раніше, характеризує силу землетрусу у визначеному районі, але не дає уявлення про розміри землетрусу. Про розміри землетрусу судять на підставі результатів обстеження потерпілих районів. При цьому вважають, що чим більшу площу охоплює землетрус, тим більша його сила. Д. Ріхтер в 1935 р. запропонував вимірювати силу землетрусу величиною. М = lgA, де А - заміряна сейсмографом амплітуда коливань в мікронах для епіцентральної відстані рівної 100 км; М - магнітуда землетрусу. Якщо відстань від епіцентру до місця нагляду більша за 100 км, вносять відповідні поправки. Ріхтером була розроблена так звана "абсолютна шкала М" з показниками сили землетрусу від 0 до 8,5. Шкала "М" широко використовується сейсмостанціями світу при аналізі інструментальних даних землетрусів, що відбуваються на земній кулі. Відповідно до шкали "М" найсильніші землетруси світу не перевершують величини М = 9. Велика частина енергії, що вивільняється під час землетрусу розповсюджується у формі сейсмічних хвиль. Щоб оцінити енергію яку несуть ці хвилі, гіпоцентр приймають у вигляді сфери і знаходять площу, на яку передається енергія від верхньої півсфери. Існує залежність між енергією, що виділяється у вигляді сейсмічних хвиль землетрусу Е (Дж) і його магнітудою М, яка виражається наступним емпіричним співвідношенням: lg Е = 4,8 + 1,5 М. Сейсмічне районування території країни, його народногосподарське значення. Землетруси завдають збиток народному господарству, і тому головною метою досліджень в області інженерної сейсмології є вишукування умов, при яких землетруси перестають бути стихійним лихом. Сейсмічне районування має на меті розділити території, схильні до землетрусів, на райони з різною сейсмічною небезпекою і отже, з різними вимогами до антисейсмічних заходів для проектованих інженерних споруд. Приблизне визначення сейсмічної небезпеки деяких областей Росії проводилося ще на початку 20-го століття. Діючий же в теперішній час комплект карт загального сейсмічного районування території Російській Федерації ОСР затверджений Російською академією наук. Вказаний комплект карт передбачає здійснення антисейсмічних заходів при будівництві об'єктів і відображає 10 %- (карта А), 5 % - (карта В) і 1 - процентну (карта С) вірогідність можливого перевищення протягом 50 років вказаних на картах значень сейсмічної інтенсивності. Вказана на картах сейсмічна інтенсивність відноситься до ділянок з середніми по сейсмічних властивостях грунтами. Комплект карт (А, В, С) дозволяє оцінювати на трьох рівнях ступінь сейсмічної небезпеки і передбачає здійснення антисейсмічних заходів при будівництві об'єктів трьох категорій споруд, що враховують різну відповідальність: • карта А - масове будівництво; • карти В і С– об ‘єкти підвищеної відповідальності і особливо відповідальні об'єкти. Рішення про вибір карти при проектуванні конкретного об'єкту приймається замовником за поданням генерального проектувальника. Відповідно до карт в межах країни виділені наступні сейсмічно небезпечні зони: Прикарпаття, Крим, Кавказ, Алтай і Саяни Прибайкалля, Верхоянська Зона, Чукотка і Курили. Тут розташовані сотні міст і селищ, розміщено багато великих промислових підприємств, ведеться житлове і цивільне будівництво . Представляють інтерес витрати на антисейсмічне посилення будівель. Розрахунки показують, що в середньому подорожчання будівництва в семибальних районах складає 5%, у восьмибальних -8 % і в девятибальних - 11 % від вартості несейсмічного проекту. З приведених цифр ясно, що сейсморайонування має велике народногосподарське значення . Помітимо, що поки йшлося про макросейсморайонування економічно доцільно проводити сейсморайонування в межах окремих населених пунктів - міст. Таке районування називають сейсмомікрорайонуванням, при якому територія міста розбивається на одну, дві або три зони різної бальності: в першому випадку зона має одну бальність, в другому - бальність ділянок відрізняється на I, в третьому - на 2 бали . 3. Визначення сейсмічного навантаження, яке діє на будівлі і споруди. Коротка історія і основні напрями розвитку теорії сейсмостійкості. Статична теорія. Сейсмічні спостереження в своїй найпростішій формі велися з якнайдавніших часів. Одночасно з вивченням землетрусів виникали і спроби захищати від них будівлі і споруди. Аналіз розташованих в сейсмічних районах пам'ятників стародавньої архітектури показує, що будівничі враховували тоді небезпеку землетрусів і передбачали спеціальні заходи планування і захисту конструкцій. Але антисейсмічні заходи старовини базувалися на емпіризмі і інженерній інтуіції. Перша спроба створити теоретичні методи розрахунку і проектування сейсмостійких будівель і споруд була зроблена в 1900 році японським ученим Оморі. Для аналізу сейсмічних сил в спорудах Оморі проводив досліди з цегляними стовпчиками, які встановлювалися на сейсмічній платформі. Платформу струшували гармонійні коливання у горизонтальній площині. Збільшенням інтенсивності коливань стовпчики доводили до руйнування, що давало можливість визначити найбільші прискорення і відповідні їм руйнуючі інерційні сили. На підставі цих досліджень Оморі розробив методику визначення сейсмічних сил, що одержала назву статичної теорії сейсмостійкості. Цією теорією не враховувалися деформації споруди, її коливання зводилися лише до переносного руху всіх точок споруди разом з основою, а сейсмічні сили визначалися по формулі; S = кС Q де кС = w0 / g. Тут w0 - максимальне сейсмічне прискорення основи. Значення статичної теорії для розвитку теорії сейсмостійкості полягало у тому, що в її рамках вперше вдалося одержати кількісну, хоча наближену, оцінку сейсмічних сил, тобто звести проектування сейсмостійких споруд до звичної інженерної задачі. Проте ,очевидно, що статична теорія приблизно Справедлива лише для вельми жорстких споруд, деформації яких, в порівнянні із зсувом основи, дуже малі. Для високих будівель, в яких нерівномірність деформацій по висоті значна, теорія Оморі не дозволяла одержувати вірні результати. Досвід подальших землетрусів наочно показав недоліки статичної теорії. Поступово стало очевидним, що поведінка споруди при землетрусі залежить також і від її властивостей. Що обгрунтоване рішення задач сейсмостійкості можливе тільки в рамках динамічної теорії. 3.1Динамічна теорія. Перша спроба створити динамічну теорію була зроблена японським ученим Мононобе в 1920 році. Він прийняв, що основа споруди виконує коливання по гармонійному закону і розглянув вимушені коливання споруди, представленої у вигляді системи з одним ступенем свободи. Мононобе була одержана формула для визначення сейсмічної сили. Недоліком досліджень Мононобе є ігнорування початкової фази сейсмічних коливань. У загальній формі основи динамічного метод розрахунку будівель і споруд на сейсмостійкість були закладені К.С. Завриевым в 1927 році. К.С. Завриев запропонував розглядати сейсмічні коливання грунту як гармонійні незгасаючі, які вібуваються за законом косинуса. При цьому задача розглядалася в нестаціонарній постановці . Сейсмічна сила обчислювалася аналогічно Мононобе. Роботи Мононобе і К.С. Завриева зіграли велику роль встановленні динамічного підходу до розрахунку споруд. У 1934 р. американський учений Біо розробив метод оцінки сейсмічних сил з використанням інструментальних записів коливань грунту під час землетрусу. Роботи Біо виявилися дуже важливим етапом в розвитку теорії сейсмостійкості, так як тут вперше були використані інструментальні записи землетрусів. Важливими можна назвати також Дослідження Хаузнера, Мартела і Алфорда які показали великий вплив не врахованого раніше Біо загасання системи на величини сейсмічних сил. Результати цих досліджень були поставлені в основу діючого в США Каліфорнійського Коду. У Росії розвиток методу, запропонованого Біо, знайшов віддзеркалення в роботах А.Г. Назарова, що використав спеціально ним розроблені багатомаятникові сейсмометри, що дозволяли по їх записах оцінювати максимальні значення сейсмічних сил. С.В. Медведев для побудови спектральних графіків використовував сейсмограми, оброблені графоаналітичними методами, відомими під назвою "метод фазових площин і векторних діаграм". Роботи І.Л. Корчинського є також великим внеском у розвиток динамічної теорії, доведеним до впровадження в практику проектування сейсмостійких будівель і споруд. На основі аналізу сейсмограм слабких землетрусів які відбулися в нашій країні, він запропонував записувати закон руху грунту у вигляді пакету затухаючих синусоїд. И.Л. Корчинским запропонована спектральна крива коефіцієнта динамічності, що також увійшла до сейсмічних норм, і розроблені формули практичного визначення діючих на будівлі і споруди сейсмічних навантажень. Паралельно із спектральним методом розвивалися і методи вірогіднісного аналізу (стохастичного) сейсмічних сил. В цьому напрямі працювали зарубіжні учені - Байкрофт, Гудмен, Ермінген, Ньюмарк, Розенблюєт, Окамото і радянські учені - Барштейн, Болотин Гольденблат і ін. Основні напрями розвитку теорії сейсмостійкості. Для сучасного етапу розвитку теорії сейсмостійкості характерна загальна тенденція уточнення постановки розрахункової схеми . Це передбачає більш повний і докладний опис сейсмічної дії і вимагає залучення більш строгих методів розрахунку . Необхідне вивчення проблеми взаємодії споруди з грунтом . Важливим напрямком є подальше вдосконалення розрахункових схем будівель і споруд, які найповніше відображають їх фізичні властивості, просторову роботу кручення, хвильові процеси в грунтах і спорудах. Вельми перспективною є теорія сейсмічного ризику, розвинена у Росії А.П. Синіциним. В основу цієї теорії поставлена концепція про те що будь-яка конструкція в процесі експлуатації неминуче піддається ризику, і якщо цей ризик дуже великий, конструкція може бути зруйнована. Поняття "ризик" дозволяє оцінити можливе відхилення від цілі, раді якої прийняте дане рішення. Вживання цієї теорії може привести до економії за рахунок обгрунтованого зниження витрат на антисейсмічні заходи. Актуальною є розробка методів розрахунку будівель і споруд з врахуванням пружноплстичних властивостей матеріалу, що важливе для оцінки дійсної несучої здатності конструкцій при сейсмічних діях. Існують різні методи, вищезгадані, що враховують особливості деформації конструкції. Серед них можна відзначити найстрогіший метод, який розглядає пружнопластичні просторові сейсмічні коливання системи "грунт-споруда" розроблений Ш.Г. Напетварідзе, Р.В. Двалишвили і Д.К. Уклеба. 3.2Визначення горизонтальних сейсмічних навантажень, діючих на будівлі і споруди. Щоб будівлі які будуються в сейсмічних районах були надійні, слід ще на стадії проектування передбачати можливість сейсмічних дій ввиді спеціальных заходів які проводяться лише при розрахунковій сейсмічності 7, 8 або 9 балів. Розрахункова сейсмічність будівлі встановлюється по нормах будівництва в сейсмічних районах, в залежності від розрахункової сейсмічності майданчика будівництва. Розрахункова сейсмічність майданчика будівництва визначається відповідно до вказаних норм, в залежності від сейсмічності району будівництва і категорії грунтів, які є основою будівлі або споруди, або за результатами сейсмомікрорайонування. При землетрусі на кожну одиницю об'єму споруди діє інерційна сила, яка залежить від зосереджених в цих об'ємах інерціних параметрів – мас і жорсткістних характеристик споруди. Ці інерційні сили називаються сейсмічними силами або сейсмічними навантаженнями. Після визначення цих навантажень вони прикладаються до споруди статично і проводиться розрахунок її напружено-деформованого стану . Сейсмічні навантаження можуть діяти в будь-якому напрямі тому задачею проектувальника є встановити ті напрями, в яких міцність і жорсткість споруди найменша. При цьому не слід забувати про інші, не менш небезпечні напрями. Для багатьох споруд з конструктивними типовими схемами такими характерними напрямами є вертикальний і горизонтальний .Для більшості вищезгаданих споруд вертикальними сейсмічними силами нехтують. Горизонтальні сейсмічні навантаження для типових будівель як правило визначають в двох взаємно перпендикулярних напрямах. Причому, передбачається, що в одному напрямі сейсмічне навантаження діє незалежно від навантаження іншого напряму. 3.3. Визначення розрахункових сейсмічних сил. Розрахунок конструкцій будівель і споруд, які проектуються в сейсмічних районах, повинен виконуватисяна основні і особливі (особливим є сейсмічне навантаження) поєднання навантажень. При розрахунку на особливе поєднання навантажень значення розрахункових навантажень множать на коефіцієнти поєднань , які дорівнють для постійних навантажень 0,9, для тимчасових тривалих навантажень - 0,8 і для тимчасових короткочасних навантажень - 0,5. При цьому горизонтальні навантаження від мас на гнучких підвісках, температурні кліматичні і вітрові навантаження, динамічні дії від устаткування і транспорту, гальмівні і горизонтальні зусилля від руху кранів не враховуються. Розрахункове горизонтальне сейсмічне навантаження від ваги моста крана враховується лише у поперечному напрямі. Розрахунок на сейсмічну дію виконується по одному з наступних методів: • з використанням інструментальних записів самих небезпечних для даної будівлі або споруди реальних землетрусів або синтезованих осцилограм; в цьому випадку необхідно враховувати можливість розвитку непружних деформацій; такий розрахунок виконують для особливо відповідальних споруд і високих (більше 16 поверхів) будівель; • на сейсмічні навантаження, які отримують шляхом їх розкладання в ряд за головними формами коливань з використанням спектрального коефіцієнта динамічності , який рекомендується нормами Для будівель і споруд простої форми горизонтальні сейсмічні сили прикладають незалежно у напрямі повздовжніх і поперечних осей. При розрахунку споруд складної форми вибирають самий небезпечний напрям дії сейсмічних сил. Вертикальне сейсмічне навантаження, згідно норм, враховують при розрахунку горизонтальних і похилих консольних конструкцій, пролітних будов мостів, рам, арок, ферм і т.п. конструкцій прольотом 24 м і більше, кам'яних конструкцій і споруд на стійкість проти перекидання. Розрахункове сейсмічне навантаження у вибраному напрямі прикладене в точці " " і відповідна i -му тону власних коливань (спосіб розкладання в ряд по головних формах) визначається за формулою Sik = К1 S0ik Де К1_ -коефіціент який враховує , що допускаються пошкодження будівель і споруд, Sоik - значення сейсмічного навантаження для i -го тону власних коливань будівлі або споруди. 4. Конструювання сейсмостійких будівель. Конструкції сейсмостійких будівель. Класифікація конструктивних систем будівель. Просторові стійкість і міцність будівель, а отже, і їх сейсмостійкість, повинні забезпечуватися повздовжніми і поперечними вертикальними несучими елементами, з'єднаними в єдину систему жорсткими і міцними дисками перекриттів. Вид несучих вертикальних елементів, що сприймають вертикальні і горизонтальні сейсмічні навантаження, визначає конструктивну систему будівлі. В залежності від виду конструктивної системи, будівлі підрозділяють на будівлі з жорсткою конструктивною схемою (цегляні, великоблочні, панельні, об'ємно-блочні і монолітні), будівлі з гнучкою конструктивною схемою (каркасні) і будівлі з комбінованою конструктивною схемою (рамно-зв’язкові, зв’язкові). Несучими вертикальними елементами цих будівель є рами з жорсткими або з шарнірними вузлами ригелів і колон, рами із заповненням, рамо- діафрагми, суцільні або стіни з отворами. Перераховані елементи можуть сприймати вертикальні навантаження, горизонтальні навантаження, вертикальні і горизонтальні навантаження і залежно від цього підрозділяються на несучі, самонесучі, навісні і стіни-заповнення. Несучі елементи сприймають власну вагу, вертикальні навантаження від перекриттів, горизонтальні сейсмічні і інші навантаження і спираються на фундамент. Самонесучі елементи несуть лише власну вагу, горизонтальні (якщо вони пристосовані для цього) навантаження і спираються на фундаменти. Навісні елементи несуть лише навантаження від власної ваги, яку передають на інші несучі конструкції. Стіни-заповнення (цегляні або залізобетонні) вставляють врозпір між верхніми і нижніми ригелями рам і між сусідніми колонами і міцно з'єднуються з ними за допомогою зварки випусків арматури або сполучних елементів. Таким чином, гнучка рама перетворюється в складену балку-стінку. Загальні вимоги, що виставлаються до сейсмостійких будівель. Дані вимоги сформульовані на основі міжнародного досвіду проектування, будівництва і руйнування будівель при землетрусах. І не дивлячись на конкретність деяких положень, ще далекі від досконалості, у зв'язку з недостатністю вивчення проблеми сейсмостійкості у всіх її аспектах. Сейсмостійкість будівель і споруд забезпечується наступними заходами: вибором сприятливого в сейсмічному відношенні майданчика будівництва, раціональної конструктивно-планувальної схеми будівлі або споруди і її матеріалом, вживанням спеціальних антисейсмічних заходів в комплексі з відповідними динамічними, статичними і конструктивними розрахунками, а також належною якістю будівельно-монтажних робіт. Проектування будівель і споруд здійснюється з дотриманням наступних загальних принципів: • необхідно зменшувати сейсмічні навантаження за рахунок вживання ефективних конструктивних схем і полегшених несучих і захищаючих конструкцій; • об'ємно-планувальне і конструктивне рішення будівель і споруд повинне задовольняти умовам симетрії і рівномірного розподілу мас і жорсткостей; • основні несучі конструкції повинні бути по можливості монолітними і однорідними, а в збірних залізобетонних конструкціях слід прагнути укрупнення типорозмірів елементів; • стики збірних елементів повинні бути простими, надійними і розташовуватися поза зоною максимальних зусиль; • при проектуванні металевих і залізобетонних конструкцій необхідно передбачати заходи, що полегшують або забезпечують можливість пластичних деформацій в елементах або в стиках між ними; при цьому повинна забезпечуватися загальна стійкість споруди; • на будівельних майданчиках, сейсмічність яких перевищує 9 балів, зводити будівлі і споруди не допускається. 5-БУДІВЛІ ЗІ СТІНАМИ З ЦЕГЛИ АБО КАМ'ЯНОЇ КЛАДКИ Сейсмічні сили , діючі перпендикулярно плоскості стіни , в першу чергу поражают возвышающиеся части ,маючі невелике поперечне сечения і невелику масу з порівнянням з загальною масою будівлі ( щипцові стіни ). Рішення задачі о коливанні консольної системи з двома степенями вільно- стями ,маючі малу верхню массу М2 і велику нижню М1 ( масса всієї будів- лі ) ,при гармонічних коливаннях основа дана в роботах (22,34) рішення показало ,що інерціоні сили ,діючі на массу возвышающейся частини до- биваються великих величин , при цьому більших ,ніж більші соотношення М1:М2. Тому при розрахунках параметрів ,флантонов та інших возвыша- ющихся частин величини βη (1) приймають рівною 5. Провали параметрів і щипцових стін іноді тягнуть за собою відрив стін , на які вони опираються , особливо сильно це відмічається при поганому зв'язку стін і перекриттів. Опыт землетрусу показує ,що погана якість кладки (погане ліплення розчину з кірпічом ,погане заповнення швів розчином , помилка в пере- в'язці призводить не тільки до її ослаблення , но і не позволяє ефективно використати такі міри підвищення сейсмостійкості , як армирование , антисейсмічних поясів у багатьох випадках при землетрусах помічино , що кірпічна кладка , при умові поганої якості матеріалів і виробника робіт , майже не мала сцепления. При цих умовах в прикладі показаному на рис.4.7 залізобетонні пояса не могли відіграти своєї положительной ролі. Кладка випадала із поясів , а пояса провисали , опираючись на уцелевшую кладку. Залежно від типу посилень стіни можуть бути: - з цегляної (кам'яної) кладки; - комплексної конструкції; - каркасно-цегляні (каркасно-кам'яні); - посилені вертикальним армуванням, попереднім напруженням або іншими експериментально обгрунтованими методами. Комплексні конструкції виконуються влаштуванням в кладці вертикальних залізобетонних включень (сердечників) або виконанням тришарових стін, внутрішній шар яких з монолітного залізобетону. Каркасно-цегляні (каркасно-кам'яні) стіни допускають посилення монолітними залізобетонними колонами з використанням кладки як опалубки. Колони спільно з горизонтальними монолітними або збірно-монолітними поясами утворюють каркас з несучим заповненням з кладки. Для кладки стін дозволяється застосовувати: а) цеглу повнотілу або порожнисту і розчин не нижче 75, з отворами розміром до 16 мм, порожнистістю до 20 %, з нескрізними пустотами до 60 мм. В 9-10 балльних зонах слід застосовувати тільки повнотілу цеглу. Вживання керамічного каменю в 7-ми бальних зонах регламентується директивними органами країни. б) суцільне і порожнисте каміння і блоки з бетону, у тому числі, з легкого густиною не менше 800 кг/м3 класу В35 і вище і дрібні блоки з пористого бетону густиною не менше 600кг/м3 з бетону класу В25 і вище; в) розчини марки не нижче 50 на основі цементу з пластификаторами і спеціальними добавками, що підвищують зчеплення розчину з цеглою або каменем. Кам'яна кладка повинна мати тимчасовий опір осьовому розтягу по не перев'язаних швах (нормальне зчеплення) не нижче Rnt .120кПа (1,2кг/см2). У 7-8 бальних районах для малоповерхових будівель при розрахунковому обгрунтовуванні допускається вживання кладки з більш низьким тимчасовим опором осьовому розтягу, але не менше 60 кПа (0,6 кг/см2). При цьому висота будівель повинна бути не більш 3-х поверхів, ширина простінків не менше 0,9 м, ширина отворів не більше 2 м, а відстань між осями поперечних стін не більше 12 м. При проектуванні значення Rnt слід призначати залежно від результатів випробувань, що проводяться в районі будівництва. Перевірка міцності кам'яних стінових конструкцій повинна виконуватися на позацентровий стиск, зріз і по похилих перетинах в площині стіни на головні розтягуючі напруження. Значення розрахункових опорів кладки Rt, Rsq, Rtw по перев'язаних швах слід приймати по СНіП по проектуванню кам'яних і армокамянних конструкцій, а по не перев'язаних швах визначати залежно від величини Rnt, отриманої в результаті випробувань, що проводяться в районі будівництва: Rt=0,45Rnt, Rsq=0,7Rnt, Rtw=0,8Rnt Значення Rt, Rsq, Rtw не повинні перевищувати відповідних значень при руйнуванні кладки по цеглі або каменю. Розміри элментів капітальних стін з цегли і відстаней між ними повинні перевірятися розрахунком і задовольняти вимогам. Внутрішню повздовжню стіну будівлі і крайні поперечні слід виконувати без зламів. Висота поверху будівель з несучими стінами з штучної кладки, не посилених залізобетонними включеннями, не повинна перевищувати при розрахунковій сейсмічності 7, 8 і 9 балів відповідно 5, 4 і 3.2 м. При посиленні кладки залізобетонними включеннями висоту поверху допускається приймати відповідно 6, 5, 4.2 м і для 10 балів - 3.2 м. Відношення висоти поверху до товщини стіни повинне бути не більше 12. У рівні перекриттів і покриттів, виконаних із збірних елементів, по всіх стінах без розривів повинні влаштовуватися антисейсмічні пояси з монолітного залізобетону з безперервним армуванням. Плити перекриттів (покриттів) повинні з'єднуватися з антисейсмічними поясами за допомогою анкерних випусків арматури або зваркою закладних деталей. Антисейсмічні пояси верхнього поверху повинні бути пов'язані з кладкою вертикальними випусками арматури. У будівлях з монолітними залізобетонними перекриттями, закладеними по контуру в стіни, антисейсмічні пояси в рівні цих перекриттів допускається не влаштовувати. Антисейсмічний пояс (з опорною ділянкою перекриття) повинен влаштову ватися, як правило, на всю ширину стіни; в зовнішніх стінах завтовшки 500 мм і більше ширина пояса може бути менша на 100-150 мм. Висота пояса повинна бути не менше 150 мм і не менше товщини плити перекриття, клас бетону не нижче В15. Подовжня арматура поясів встановлюється по розрахунку, але не менше 410 при розрахунковій сейсмічності 7-8 балів і не менше 412 - при 9 балах. У перетинах стін в кладку повинні укладатися арматурні сітки із загальною площею перетину подовжньої арматури не менше 1 см2 завдовжки не менше 120 см в кожну сторону через 70 см по висоті при сейсмічності 7-8 балів і через 50 см - при 9-10 балах. Ділянки стін над горищним перекриттям, що мають висоту більше 40 см повинні бути посилені вертикальним армуванням або вертикальними залізобетонними включеннями, заанкеренними в антисейсмічний пояс. У стінах комплексної конструкції сердечники повинні влаштовуватися в місцях перетину стін, у віконних простінках, в місцях обрамлень дверних отворів внутрішніх стін, на глухих ділянках стін з кроком, що не перевищує висоту поверху. Сердечники повинні з'єднуватися з антисейсмічними поясами, анкеритися за допомогою сіток в прилеглій кладці і виконуватися відкритими не менше ніж з одного боку. Якщо залізобетонні включення виконуються по торцях простінків, то подовжня арматура включень повинна бути зєднана хомутами, укладеними в горизонтальних швах кладки. Внутрішній залізобетонний шар тришарових стін повинен мати товщину не менше 100 мм і бетон класу не нижче В15. Зовнішні шари тришарових стін зв'язуються між собою горизонтальним армуванням. Перекриття і покриття повинні спиратися на внутрішній залізобетонний шар стін. У каркасно-кам'яних будівлях монолітні залізобетонні колони повинні виконуватися в перетинах стін перетином не менше 40х40 см, відкритими не менше ніж з одного боку, з бетону класу не нижче В15. Відстань між колонами допускається не більше 8 м. Арматура колон повинна анкеритися в поповерховых монолітних (збірномонолітних) поясах і у фундаментах. Збірно-монолітні пояси повинні забезпечувати контакт кладки з монолітним бетоном не менше ніж на 60% від загальної площі опирання пояса на кладку. Поперечне армування колон виконується по вимогах армування колон каркасних будівель. У будівлях з несучими стінами перші поверхи, що використовуються під приміщення, що вимагають великої вільної площі, слід виконувати із залізобетонних або сталевих конструкцій. Перемички повинні закладатися в кладку на глибину не менше 350 мм. При ширині отвору до 1.5 м допускається закладення перемичок на 250 мм. Дверні і віконні отвори в кам'яних стінах сходових кліток при розрахунковій сейсмічності 8-10 балів повинні мати залізобетонне обрамлення. У будівлях на майданчиках сейсмічністю 9-10 балів виходи з сходових кліток слід влаштовувати на два боки. Сейсмічні сили , діючі перпендикулярно плоскості стіни , в першу чергу поражают возвышающиеся части ,маючі невелике поперечне сечения і невелику масу з порівнянням з загальною масою будівлі ( щипцові стіни ). Рішення задачі о коливанні консольної системи з двома степенями вільно- стями ,маючі малу верхню массу М2 і велику нижню М1 ( масса всієї будів- лі ) ,при гармонічних коливаннях основа дана в роботах (22,34) рішення показало ,що інерціоні сили ,діючі на массу возвышающейся частини до- биваються великих величин , при цьому більших ,ніж більші соотношення М1:М2. Тому при розрахунках параметрів ,флантонов та інших возвыша- ющихся частин величини βη (1) приймають рівною 5. Провали параметрів і щипцових стін іноді тягнуть за собою відрив стін , на які вони опираються , особливо сильно це відмічається при поганому зв'язку стін і перекриттів. Опыт землетрусу показує ,що погана якість кладки (погане ліплення розчину з кірпічом ,погане заповнення швів розчином , помилка в пере- в'язці призводить не тільки до її ослаблення , но і не позволяє ефективно використати такі міри підвищення сейсмостійкості , як армирование , антисейсмічних поясів у багатьох випадках при землетрусах помічино , що кірпічна кладка , при умові поганої якості матеріалів і виробника робіт , майже не мала сцепления. При цих умовах в прикладі показаному на рис.4.7 залізобетонні пояса не могли відіграти своєї положительной ролі. Кладка випадала із поясів , а пояса провисали , опираючись на уцелевшую кладку.

Курсова робота Інші

01.01.1970 03:01-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись