 |
Тема 4. Этапы автоматизированного расчета конструкций на сейсмические воздействия.………………………………………………………………40
|
|
|
|
КУРС ЗАНЯТИЙ (24 пары) ПО СЕЙСМОСТОЙКОСТИ ЗДАНИЙ СООРУЖЕНИЙ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Занятие 1
Введение...................................................................................................................................... 5
Тема 1. Основные принципы сейсмостойкого строительства……………... 7
Тема 2. Расчеты на сейсмические воздействия........................................................ 9
Занятие 2. Оценка динамических характеристик зданий....................................... 9
Занятие 3. Динамическая расчетная схема сооружения. Степень свободы...... 9
Определение частот собственных колебаний зданий и сооружений................ 12
Определение коэффициентов форм собственных колебаний зданий и сооружений………………………………………………………………………13
Занятие 4. Сочетания нагрузок.................................................................................. 14
Методы расчетов и их применение........................................................................... 16
Занятие 5. Спектральный метод расчета.................................................................. 17
Прямой динамический метод расчета с применением расчетных сейсмических воздействий как функций времени……………………………………. 18
Занятие 6. Прямой динамический метод расчета с применением расчетных сейсмических воздействий как функций времени……………………………………. 20
Тема 3. Системы активной сейсмозащиты.............................................................. 22
Занятие 7. Отечественный и зарубежный опыт активной сейсмозащиты зданий 22
Сейсмоизоляция сооружений.................................................................................... 24
Системы с гибкой нижней частью несущей конструкции здания……. 24
Занятие 8. Системы с кинематическими опорами................................................. 26
|
|
|
3. 2. 3. Системы с подвесными опорами.................................................................... 28
Занятие 9. Системы с сейсмоизолирующими скользящими опорами и
скользящими поясами………………………………………………………….. 29
Занятие 10. Адаптивные системы……………………………………………. 30
3. 3. 1. Системы с выключающимися связями………….. …………………….. 30
Занятие 11. Системы с включающимися связями.................................................. 31
Занятие 12. Системы с повышенным демпфированием……………. 33
Занятие 13. Системы с вязкими демпферами ……………….. ………………. 33
3. 4. 2. Системы с с демпферами сухого трения……………………………….. 34
Занятие 14. Системы с элементами повышенной пластической деформации. 35
Занятие 15. Упруго-фрикционные системы……………………………36
Занятие 16. 3. 5. Системы с гасителями колебаний……………………………37
3. 5. 1. Ударные гасители колебаний……………………………………………38
3. 5. 2. Динамические гасители колебаний……………………………………. 38
Тема 4. Этапы автоматизированного расчета конструкций на сейсмические воздействия.. ………………………………………………………………40
Занятие 17. Определение эквивалентной жесткости здания……………. 40
Определение форм собственных колебаний…………………………….. 42
Занятие 18, 19, 20, 21. Определение сейсмических нагрузок на каркасное здания..................................................................................................................................... 44
Исходные данные………………………………………………. ………………44
Определение динамических характеристик здания………... ………………... 45
Определение масс в уровнях перекрытий при двух загружениях……….. …. 45
Определение эквивалентной жесткости здания………………………….. ….. 45
Составляем матрицу податливости………………………………………... ….. 46
Определяем круговую частоту собственных колебаний………………. ……. 47
Определение коэффициентов форм собственных колебаний…………….. …49
|
|
|
Определение форм для I загружения………………………………………... …50
Определение форм для II загружения………………………………………. …. 51
Сводим результаты в таблицу…………………………………………….. ……52
Определение сейсмических нагрузок на здание………………………... ……52
Глава 5. Расчет трехэтажного железобетонного здания на сейсмические
воздейстия. Неавтоматизированноепроектирование.. ……………... 54
Занятие 22, 23, 24. Определение частоты собственных колебаний при горизонтально-вращательном движении здания, предполагая его абсолютно жестким телом…………………………………………………………………………….. 54
Определение собственных частот колебания здания при одновременном учете изгибных и сдвиговых деформаций конструкции, без учета
податливости основания………………………………………………………. 55
Определение собственных значений, проверка ортогональности между различными формами колебания и построение формы колебания…………. 57
Определение коэффициентов разложения 
и коэффициентов формы
колебания………………………………………………………………………. 60
Определение значения коэффициента динамичности для каждой формы колебаний с учетом податливости основания сооружения…………………. 60
Определение спектральных значений сейсмических сил с учетом всех форм колебаний и построение эпюр внутренних усилий……………………61
Примеры……………………………………………………………………. 62
Список литературы…………………………………………………………….. 65
ВВЕДЕНИЕ
Физико-химические процессы, происходящие внутри Земли, вызывают изменения физического состояния Земли, объема и других свойств вещества. Это приводит к накапливанию упругих напряжений в какой-либо области земного шара. Когда упругие напряжения превысят предел прочности вещества, произойдет разрыв и перемещение больших масс земли, которое будет сопровождаться сотрясениями большой силы. Это и вызывает сотрясение Земли — землетрясение.
Землетрясением так же обычно называют любое колебание земной поверхности и недр, какими бы причинами оно не вызывалось – эндогенными или антропогенными и какова бы ни была его интенсивность.
|
|
|
Землетрясения происходят на Земле не повсеместно. Они концентрируются в сравнительно узких поясах, приуроченных в основном к высоким горам или глубоким океаническим желобам.
Дело в том, что высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе являются молодыми образованьями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Такие землетрясения называют тектоническими.
Бывают так же и вулканическиеземлетрясения. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вулканов, давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Вулканические землетрясения довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы.
Сотрясения земли могут быть также вызваны обвалами и большими оползнями. Это местные обвальные землетрясения.
Как правило, сильные землетрясения сопровождаются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается.
При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотен километров. Участок Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.
Понятие балла характеризует интенсивность сотрясения в точке наблюдения. В нашей стране с 1964 года используется 12-бальная шкала MSK – 64.
Шкала MSK-64 составлена применительно к зданиям и сооружениям, не имеющим сейсмостойкого усиления конструкций.
Для народного хозяйства землетрясение – это стихийное бедствие, причиняющее значительный материальный ущерб и вызывающее человеческие жертвы.
Территории, подверженные сейсмоопасности интенсивностью 7-9 баллов, составляют около 15-20% от общей площади СНГ и располагаются в основном в южных и восточных районах, где осуществляется интенсивное народнохозяйственное строительство.
|
|
|
Снижение материальных затрат на восстановление зданий после предполагаемого землетрясения – актуальная задача. Ее решение может осуществляться по двум направлениям: обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений на стадии проектирования и выполнение ряда указаний и конструктивных требований при ведении строительных работ.
Возможен другой путь: использование сейсмоизоляции и других систем динамического регулирования сейсмических нагрузок.
На стадии проектирования необходимо выполнять пространственный расчет зданий (рядовых высотой свыше двух этажей, ответственных и уникальных) по нескольким вычислительным комплексам с применением вариации расчетных моделей, для исключения возможности ошибок из-за накопления математических погрешностей во время расчета. На данный момент используются следующие вычислительные комплексы: SCAD, STARK, MicroFe, ЛИРА, Nastran и т. п.
При проектировании зданий и сооружений, предназначенных для строительства в сейсмических районах, их сейсмостойкость традиционнообеспечивается путем повышения несущей способности конструкций за счет увеличения размеров несущих элементов и прочности материалов, а также ряда конструктивных. Увеличение размеров конструкций или прочности материалов приводит к увеличению жесткости и веса сооружений, что, в свою очередь, вызывает возрастание инерционной (сейсмической) нагрузки и требует значительных дополнительных затрат строительных материалов и средств.
В России и многих зарубежных странах сформировалось экспериментальное направление в строительстве по повышению и обеспечению сейсмостойкости зданий и сооружений, названный активным способом сейсмозащиты (нетрадиционныйпоход). Этот способ предусматривает снижение величины инерционных сейсмических нагрузок на сооружения за счет регулирования их динамических характеристик во время колебательного процесса, и управлять механизмом деформирования сооружений при землетрясениях.
Регулирование динамических параметров осуществляется для того, чтобы избежать резонансного увеличения амплитуд колебаний или, по крайней мере, понизить резонансные эффекты. Это достигается соответствующим выбором динамической жесткости и частот (периодов) собственных колебаний сооружения.
|
|
|
