Метод предельного равновесия при проектировании сейсмостойких зданий

NovaInfo 24, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Язык: Русский
Просмотров за месяц: 3
CC BY-NC

Аннотация

В данной статье рассматривается как отечественные, так и зарубежные нормы, в которых описвается развитие теории сейсмостойкости зданий и сооружений. В результате анализа последствий землетрясений, было выявлено несовершенство, недостаточная эффективность и постоянный дефицит сейсмостойкости зданий и сооружений. Теория предельного равновесия помогает выполнить расчёт объектов сейсмичного строительства. Обосновано применение теории предельного равновесия и оценки надежности строительных конструкций при чрезвычайных ситуациях.

Ключевые слова

СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ, ПРЕДЕЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ, СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, ПЛАСТИЧЕСКИЕ ДЕФОРМАЦИИ, ЗАПАС ПРОЧНОСТИ

Текст научной работы

Анализ разрушительных последствий целого ряда землетрясений в России (Сахалин), Армении (Спитак), Грузии, Индонезии, Перу, Китае, Гаити, Японии с применением возможностей новейших вычислительных комплексов показывает несовершенство, недостаточную эффективность и постоянный дефицит сейсмостойкости существующих зданий и сооружений, а зачастую и ошибочность ряда принципов и допущений в современной теории сейсмостойкости, которая просит детального анализа и кардинально нового взгляда на данную проблематику.

Трудность и недостаточная изученность проблем сейсмостойкого строительства имеют своим следствием условность и дискуссионность многих общепринятых положений в действующих нормах проектирования и строительства в сейсмических районах как в нашей стране, так и в других странах. Очень важно, что перед строительством здания или сооружения снижение интенсивности сейсмических воздействий может быть достигнуто повышением сейсмостойкости оснований.

Обеспечение безопасности и надежности сейсмостойкости зданий и сооружений представляет собой довольно сложную инженерную задачу, трудность которой определяется неполнотой информации о внешнем воздействии и недостаточной изученности работы сооружений при интенсивных динамических нагрузках.

История развития «Теории предельного равновесия» в XX в. ознаменовалась созданием общей аналитической теории в виде «Классической теории предельного равновесия» Расчет по предельному равновесию статически неопределимых систем впервые предложен венгерским инженером Б.Казинчи в 1913-году. Дальнейшее развитие получил в научных работах датских ученых А.Ингерсслева и К.Иогансена. Особые значения для развития методов расчета строительных конструкций по стадии предельного равновесия, имелись в работах профессоров А.А.Гвоздева, А.В.Ржаницына, Л.М.Овечкина, Г.К.Хайдукова, Н.А.Ахвледияни, М.И.Ерхова, Д.Д.Ивлева, А.С.Дехтаря, А.М.Проценко, С.Б. Смирнов, А.А.Чираса и многих других ученых мира.[1]

В соответствии с классической теорией предельного равновесия пластических систем А.А.Гвоздева исследуемая конструкция должна удовлетворять следующим требованиям:

  1. Все элементы конструкции являются пластическими;
  2. Условия текучести пластических элементов являются выпуклыми;
  3. Конструкция не является геометрически изменяемой (в том числе мгновенно изменяемой);
  4. Нагружение является квазистатическим и однократным;
  5. На систему действует совокупность постоянной и переменной части нагрузки;
  6. Деформации системы пренебрежимо малы по сравнению с габаритными размерами конструкции вплоть до ее разрушения;
  7. Пластическая конструкция является регулярной, т.е. не находится в состоянии пластического течения под воздействием одной лишь постояннойнагрузки;
  8. Переменная часть нагрузки пропорциональна одному и тому же переменному параметру нагружения p. [3].

Основной целью этой теории является определение такого предельного значения параметра нагружения р*, при реализации значения которого с достоверностью можно утверждать, что система не разрушается при действии соответствующей суммарной нагрузки.

Разумеется, при проектировании сейсмостойких зданий и сооружений учитывается основание фундамента.

Предельным равновесием основания называют такое напряженное состояние, при котором незначительное увеличение внешней нагрузки приведет к нарушению установившегося равновесия и вызовет потерю устойчивости грунта, сопровождающееся выпором грунта из-под подошвы сооружения со значительным нарастанием осадки. [2]

В зависимости от величины внешней нагрузки на грунт различают два понятия: допредельное и предельное. Первое характеризуется вполне определенными деформациями, изменение которых может произойти из-за повышения уровня напряжений или в результате временных эффектов (консолидации, ползучести).

Второе состояние характеризуется достижением напряжениями такой критической комбинации, при которой устанавливается предельное равновесие между внешней нагрузкой и внутренними силами сопротивления грунта.

Наступление предельного равновесия основания может быть вызвано различной комбинацией напряжений, в зависимости от которой различают условия предельного состояния, или, как их иногда называют, теории прочности.

Политика, заложенная в отечественных так и зарубежных нормах, была революционной для своего времени, сегодня она сдерживает развитие теории сейсмостойкости, так и не учитывает современных тенденций. В частности, так называемый «Push over» анализ (нормы КНР, Еврокод 8 и др.), основанный на принципе «необрушение сооружения». По-существу, это анализ поведения здания «вблизи области прогрессирующего обрушения».

Вывод: Применение теории предельного равновесия в расчетах сейсмостойкости зданий и сооружений в чрезвычайных ситуациях вполне довольно повышает надежность сооружений благодаря преимущественно упругопластическому поведению несущих элементов и конструктивных связей.

Читайте также

Список литературы

  1. Смирнов С.Б., Ордобаев Б.С., Айдаралиев Б.Р. Сейсмические разрушения - альтернативный взгляд, Сборник научных трудов, часть 2. Бишкек 2013, -144с.
  2. Гвоздев А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. - М.:Стройиздат, 1949.-280с.
  3. Рожаницын А.Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материалов. – М.: ГИЛСА, 1954. – 289с.
  4. Метод предельного равновесия [Электронный ресурс].- режим доступа: http://enc-dic.com/word/m/Metod-predelnogo-ravnovesija-51661.html
  5. Расчёт методом предельного равновесия [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://bent.ru/modules/Articles/article.php?storyid=274

Цитировать

Чутченко, В.В. Метод предельного равновесия при проектировании сейсмостойких зданий / В.В. Чутченко, И.И. Шишов. — Текст : электронный // NovaInfo, 2014. — № 24. — URL: https://novainfo.ru/article/2091 (дата обращения: 04.12.2022).

Поделиться