Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Влияние конфигурации здания на сейсмостойкость




 

Размеры зданий. Во время землетрясения в г. Анкоридж, 1964, небольшие дома, расположенные в районе оползней, в результате воздействия сильных толчков переместились на несколько метров в различных направлениях, но благодаря небольшой массе и размеру не были существенно повреждены, хотя их конструкция проектировалась без расчета на воздействие сейсмических нагрузок.

Для малых зданий с деревянным каркасом влияние конфигурации на работу при сейсмическом воздействии может быть невелико. Для больших зданий эта проблема очень важна. Причина в том, что малый дом с деревянным каркасом имеет небольшую массу, и возникающие ней силы инерции будут также небольшими. Кроме того, в таких домах размеры пролетов малы относительно площади пола; прилагаемая к конструкциям здания нагрузка распределяется среди большого количества стеновых элементов, а в случае необходимости, объемы ремонта будут невелики.

При сравнении конструкций зданий различных размеров выяснилось, что нарушение общих принципов и основ разработки объемно-планировочного решения неизменно вызывает существенное увеличение стоимости, а по мере роста воздействующих нагрузок работа конструкций ухудшается по сравнению с эквивалентным зданием с лучшей конфигурацией. При увеличении абсолютного размера сооружения количество возможных альтернатив его конструктивного решения уменьшается. Мост пролетом в 90 м можно построить в виде балочной, арочной, висячей конструкции и со сквозными фермами; а мост пролетом в 900 м может быть только подвесным. Нельзя изменить габариты сооружения и размер элементов и сохранить при этом прежнюю работу конструкции.

Высота здания. На первый взгляд увеличение высоты здания может показаться эквивалентным увеличению пролета консольной балки. Но это не так. С увеличением высоты здания обычно растет и значение периода собственных колебаний здания, а изменение периода колебаний означает изменение (в верхнем или нижнем уровне) ответных реакций здания и величины соответствующих усилий. Маловероятно, что землетрясение может вызвать интенсивные перемещения грунта с высоким ускорением и периодом основных колебаний, равным 2 с; обычно для наблюдавшихся землетрясений эта величина составляла не более 0,5 с. Следовательно, здание высотой более 20 этажей с основным периодом колебаний более 1 с будет испытывать меньшее ускорение массы, чем здание высотой в 5-10 этажей с периодом колебаний 0,5 с.

Период собственных колебаний зданий является функцией не только высоты, но также гибкости, высоты этажей, типа конструктивной системы, используемого строительного материала, распределения масс. Поэтому изменение размера здания может одновременно вызвать изменение периодов собственных колебаний, что соответственно способствует увеличению или уменьшению величин сейсмических нагрузок.

Обычно вопросы, связанные с планировочной структурой городов, недвижимым имуществом и долгосрочным или краткосрочным прогнозированием являются наиболее важными факторами. Когда выбирается строительная площадка в зоне повышенной сейсмичности, высота зданий может быть существенно ограничена: так, больница в Лома-Линда и комплекс зданий фирмы ИБМ в Санта-Тереза, Калифорния - два больших комплекса, высота которых по условиям сейсмической опасности была снижена до 4 этажей (рис. 5.1.1). Многими специалистами признана целесообразность строительства в районах с высокой сейсмичностью зданий только средней высоты от 5 до 15 этажей. Здания повышенной этажности, помимо прочего, оказываются намного дороже. В соответствии с требованиями нормативных документов в зонах с высокой сейсмической активностью здания, высота которых превышает 48,8 м, выполняются с применением рамных каркасов, имеющих резервы пластических деформаций.

 

Рис. 5.1.1. Продольное сечение здания больницы Лома-Линда, Калифорния

 

Горизонтальные размеры. Кроме опрокидывающих усилий, возрастающих с увеличением высоты зданий и сооружений, при действии землетрясения отрицательно сказываются слишком большие размеры плана. Если план велик, даже если он симметричен и имеет простую форму, здание как единое целое не всегда может оказывать сопротивление воздействию сейсмических волн. При определении сейсмических воздействий обычно исходят из предположения, что сооружение колеблется как система, у которой на одном и том же уровне в любой момент времени все точки плана находятся в одинаковой фазе по перемещениям, скорости и ускорениям при их одинаковой амплитуде. В действительности, прохождение сейсмических волн не мгновенно, а происходит с определенной конечной скоростью, зависящей от плотности грунта и характеристик конструкции, различные участки основания по длине здания колеблются асинхронно с разными величинами ускорений, что вызывает в здании дополнительные продольные усилия сжатия-растяжения и горизонтального сдвига. При прочих равных других условиях эти усилия будут тем более существенны, чем большей будет длина сооружения.

Строительные нормы России включают перечень максимально допустимых длин зданий в плане для различных сейсмических зон и типов конструкций. Существующие до начала воздействия сейсмических нагрузок температурные и осадочные напряжения, а также те, которые вызываются во время землетрясения, имеют значительно большую величину в зданиях с большими размерами в плане и являются дополнительными к тем напряжениям, которые создаются при действии поперечных нагрузок.

В большепролетных перекрытиях возникают значительные усилия, воспринимаемые поперечными диафрагмами или рамами. Поэтому проектное решение предусматривает уменьшение пролета за счет установки дополнительных несущих перегородок и рам, хотя это может привести к трудностям функционального характера при эксплуатации здания. Во время реконструкции старого здания университета, длинного и узкого в плане с поперечными несущими стенами по торцам, с малым количеством этажей, пострадавшего во время землетрясения, было решено добавить две внутренние поперечные стены, разделившие один длинный пролет перекрытия на три более коротких (рис. 5.1.2). Стоимость реализации этого решения составляла 90% полных затрат, выделенных на реконструкцию здания. При более оптимальном объемно-планировочном решении здания (лучшем отношении стенового заполнения к диафрагме) этой проблемы бы не возникло.

 

Рис. 5.1.2. Здание Веймейер Холл, Калифорнийский университет 1 - первоначальный проект перекрытия; 2 - полученный новый пролет; 3 - дополнительные поперечные диафрагмы

 

Геометрические пропорции. При проектировании сейсмостойких конструкций геометрическая пропорция здания важнее его абсолютных размеров. Для зданий повышенной этажности гибкость здания имеет большее значение, чем просто высота. Чем больше гибкость, тем пагубнее воздействие опрокидывающего момента во время землетрясения и больше вызываемые им усилия в конструкциях наружных колонн; в особенности отрицательное влияние на работу здания оказывают усилия сжатия, возникающие при действии опрокидывающей нагрузки. Специалисты предлагают принять величину гибкости для зданий не более 4. Так как требования внутренней архитектурно-планировочной структуры административных зданий предусматривают ширину здания в плане около 16-18 м, то ограничение гибкости величиной 4 допускает возможность осуществления строительства приблизительно 20-этажных зданий, что характерно для большинства проектов обычного функционального назначения. Поэтому указанное требование в этих случаях соблюдается автоматически. Вопреки зрительным впечатлениям американские небоскребы не всегда имеют высокую гибкость. Сравнительные гибкости некоторых многоэтажных зданий составляют: для здания Пирелли Билдинг - 7:1, Центра международной торговли - 6,8: 1, здания Сиерс - 6,4: 1, здание Эмпайр Стейт Билдинг - 5: 1, здания Ю. С. Стил Билдинг - 3,6: 1. Иногда размеры строительной площадки предопределяют сравнительно высокую гибкость здания даже небольшой этажности. Отношение длины здания к высоте весьма важно при разработке архитектурных решений, при этом обычно избегают нецелесообразных удлиненных форм. При расположении связей только по наружному периметру здания обеспечивается достаточная жесткость вдоль продольной оси, но вдоль поперечной оси жесткость здания будет недостаточной, поскольку ее обеспечивают только две торцевых стены или рамы, расположенные на большом расстоянии друг от друга. В результате этого горизонтальная диафрагма имеет очень большой пролет и работает подобно гибкой плите, что идет в противоречие с допущениями расчета.

 

Симметрия. Здание или сооружение считается симметричным относительно двух осей в плане, если его геометрические параметры идентичны с каждой стороны рассматриваемой оси. Симметричность здания может быть по одной оси (рис. 5.1.3). Конструктивная симметрия означает совпадение местоположения центра тяжести и центра жесткостей.

 

Рис. 5.1.3. Симметрия в плане: а – симметрия относительно двух или более осей;

б - симметрия относительно одной оси; в - отсутствие симметрии

 

Симметрия относительно вертикальной оси имеет меньшее значение для динамики здания или сооружения, чем симметрия плана. Фактически с точки зрения абсолютных динамических свойств здания оно не может быть абсолютно симметричным, так как с одной стороны в месте опирания на грунт оно неподвижно, а с другой стороны - свободно.

Единственное указание, включенное во все нормативные документы по этому вопросу, заключается в выдерживании симметрии форм, асимметричность способствует возникновению эксцентриситета между центром тяжести и центром жесткости, в результате чего появляется кручение. Кручение может также возникнуть и по другим причинам, например, при неравномерном распределении массы в сооружении, симметричном в плане; однако асимметричность решения плана почти всегда ведет к кручению. Кроме того, несимметричность конструкций часто приводит к концентрации напряжений. Концентрация напряжений возникает у надрезов входящих углов зданий. Но решение плана здания с входящими углами не обязательно должно быть асимметричным (здание крестообразное в плане может иметь симметричную форму).

Отсюда вывод: для уменьшения концентрации напряжений одной симметричности не достаточно; при решении планов здания необходимо соблюдать другое требование - простоту конфигурации (конфигурация выпуклого типа).

 

Рис. 5.1.4. Планы зданий

 

Но «степень» выпуклости может быть разной (рис. 4.1.4). При слишком коротких крыльях зданий (план слева) указанная конфигурация стремится к аппроксимации простой симметричной формы квадрата. При слишком большой длине крыльев (план справа) входящие углы способствуют концентрации значительных напряжений и возникновению кручения. Поэтому при выборе в качестве критерия проектирования параметров надежности и экономичности рекомендуют использовать такие симметричные формы здания, которые не подвергаются воздействию кручения.

Симметрия определяется не только решением плана всего здания, но и отдельными элементами и узлами, создаваемыми в процессе проектирования и строительства. Изучение работы конструкций зданий в период предшествующих землетрясений указывает на сравнительно высокую их чувствительность к небольшим изменениям симметричности плана. В особенности это относится к конструктивным решениям, предусматривающим использование несущих диафрагм и стволов (ядер жесткости). Иногда основные конструктивные элементы, такие, как ядра жесткости, имеют несимметричное размещение в общей симметричной конфигурации здания (рис. 5.1.5). В этом случае можно применить термин "псевдосимметрия", который подчеркивает, что в понятие симметрии вкладывается не только симметрия геометрически формы плана и расположения наружных элементов, но и внутренняя компоновка несущих и ненесущих элементов конструкций зданий и сооружений.

 

Рис. 5.1.5. Псевдосимметрия: здание Банко Сентраль, Манагуа

 

С другой стороны, для здания с несимметричным решением плана конструктивная система может быть спроектирована таким образом, что его динамическая реакция соответствует симметричному расположению элементов, а возможность появления кручения сведена до минимума. И если несимметричный план здания нельзя изменить на симметричный, то именно такое решение и должно применяться (рис. 5.1.6).

 

Рис.5.1.6. Асимметричные конфигурации, которые фактически являются симметричными: а - ненесущее заполнение; б - антисейсмические разделительные швы

 

Распределение и концентрация усилий. Из двух симметричных без входящих углов и с одинаковыми размерами планов (рис. 5.1.7) при условии использования одинаковых материалов, элементов конструкций и качества строительства - правый наиболее подходит для сейсмостойких зданий и сооружений. Он предусматривает большее количество колонн и стыковых соединений колонн с балками, которые наиболее равномерно распределяют прилагаемую нагрузку; кроме того, пролеты балок оказываются значительно короче, а несущие элементы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. В условиях воздействия реальной сейсмической нагрузки возможны различные варианты разрушения элементов конструкций; однако при правильном распределении нагрузки на несущие элементы обеспечивается равномерная работа всего здания. Если из большого количества несущих элементов один начинает разрушаться, то требуемое сопротивление прилагаемым нагрузкам по-прежнему оказывают оставшиеся элементы. Поэтому конфигурации зданий, при которых происходит концентрация сейсмических нагрузок, вызывающая последовательное накопление значительных усилий в постепенно уменьшающемся количестве несущих элементов конструкции, применять нецелесообразно. Характерным примером последних типов сооркжений является конструкция резервуара для хранения воды (рис. 5.1.8), представляющая собой перевернутый маятник, в котором 100% прилагаемой поперечной и вертикальной нагрузки приходится на один несущий элемент. Здесь путь перемещения нагрузки один.

 

Рис. 5.1.7. Планы зданий с различным насыщением конструктивными элементами Рис. 5.1.8. Конструкция перевернутого маятника

 

Конструктивные решения (плотность плана). Размер и количество несущих элементов в зданиях и сооружениях, построенных в предыдущие века, значительно превышают те, которые предусматриваются в современных архитектурно-планировочных решениях. Постоянное совершенствование основ конструктивного расчета, эстетические требования способствуют продолжению разработок по уменьшению размеров и количества несущих элементов. В зданиях повышенной этажности с большой гибкостью наблюдаются колебания, соответствующие более высоким тонам, и при этом максимальные усилия могут возникнуть там, где их появление казалось бы не очевидно, поскольку обычно наиболее значительные нагрузки при землетрясении действуют на уровне основания грунта. Конструкции нижнего этажа воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие в верхних уровнях. В то же время эстетические требования, предъявляемые к нижнему этажу, определяют максимальное освобождение планировочного пространства. В качестве хорошо известных примеров такого решения плана первого этажа следует привести следующие: консольно нависающая коробка здания, здание со свободным первым этажом (опирающееся на стойки), жилой дом или гостиница с просторным помещением гаража в нижнем этаже (с колоннами, расположенными на большом расстоянии друг от друга) и т.д.

Конструктивные решения таких зданий не отвечают требованиям оптимальной сейсмостойкости конфигурации, которая требует иметь в нижнем ярусе здания мощные вертикальные несущие элементы для восприятия сейсмических нагрузок. Критерии эстетического восприятия, таким образом, входят в противоречие с требованиями сейсмостойкого проектирования.

Интересной статистической оценкой конструктивно-планировочного решения нижнего этажа является плотность конструктивной схемы (плана), определяемая отношением полной площади вертикальных несущих элементов (колонн, стен, связей жесткости) к полной площади пола. В типовом современном здании величина этого отношения является минимальной для рамных каркасов даже с учетом огнезащиты колонн, если конструкции выполнены в металле. Например, типовое 10- или 20-этажное здание с несущим металлическим или железобетонным рамным каркасом контактирует с поверхностью грунта своими колоннами по площади, равной 1% или менее от площади перекрытия; в случае комбинированной конструкции со связевым каркасом площадь несущих элементов на уровне грунта составит не более 2%. Для многоэтажных административных зданий, конструкции которых включают большое количество стен-диафрагм, это отношение не превышает 3%. Плотность конструктивного плана оснований зданий, построенных в предшествующие столетия, существенно отличается от современной: так, например, для 16-этажного здания Монаднок Билдинг, стены которого выполнены из кирпича толщиной 1,83 м, это отношение равно 15% (рис. 5.1.9).

Специалисты, работающие в области реконструкции зданий, пострадавшихво время землетрясений, знают о том, что старые здания имеют большую прочность и в большинстве случаев остаются почти неповрежденными после воздействия сейсмических нагрузок. Основной фактор, обеспечивающий требуемую сейсмостойкость старых зданий относится, как правило, к ихархитектурно-планировочному решению (конфигурации). Основной объем строительного материалав таком здании находится в нижней части, а конструкции верхних ярусов обеспечивают наиболее рациональные траектории передачи нагрузки. Простые конструктивно логичные конфигурации часто способствуют сохранности во время землетрясений таких зданий, которые по прогнозам должны были бы разрушиться.

 

 
     

Рис. 5.1.9. Конструктивная плотность плана на уровне грунта: а - собор св. Петра, Рим, 1506-1625, 25%; б - храм Хонсу, Карнак, 1198 до н. э., 50%; в - Парфенон, Афины, 447-432 г. до н. э., 20%; г - церковь св. Софии, Стамбул, 532-537, 20%; д - Пантеон, Рим, 120-124 г. 20%; е - здание Сиерс Билдинг, Чикаго, 1974, 2%; ж - современное здание повышенной этажности, 1975, 0,2%; з - зданий Монаднок Билдинг, Чикаго 1889-1891, 15%; и - собор в Шартре, 1194-1260, 15%; к - Тадж Махал, Агра, 1630-1653, 50%

 

Понятием, аналогичным плотности конструктивной схемы, является количественный показатель протяженности стен здания. Изучения поврежденных зданий в Японии и Турции подтвердили существующую взаимосвязь между длиной стен зданий каркасной системы и объемом повреждений, вызванных землетрясением. Эта взаимосвязь учитывается при разработке нормативных документов в ряде стран, включая Японию и Турцию. После землетрясений в Турции, в Калдриане, 1976, и в Палу, 1977, повреждения пятиэтажных кирпичных зданий с несущими поперечными диафрагмами были тщательно проанализированы и соотнесены с двумя показателями: процентом проемов в наружном стеновом заполнении и отношением длины поперечных несущих перегородок и стен к площади перекрытия, для обеих осей в отдельности. Согласно полученным результатам, при объеме проемов в наружных стенах свыше 40% возникали повреждения стен.

Изучение железобетонных зданий, поврежденных во время землетрясения Токачи-оки, 1968, Япония, позволило обнаружить, что в каркасных конструкциях с некоторым количеством стен, воспринимающих сейсмическую нагрузку, объем повреждений зависит от их количества. В зданиях с достаточно большим количеством стен по отношению к перекрытиям, в самих стенах возникает много трещин от сдвига, но в колоннах и балках каркаса были замечены только незначительные трещины. Тошио Шига усовершенствовал этот подход, введя понятие номинальных усредненных касательных напряжений, возникающих в колоннах и стенах первого этажа при воздействии сейсмических нагрузок. Для определения значения номинальных усредненных касательных напряжений вес здания выше уровня грунта принимают равным произведению площади всех перекрытий на некоторый удельный вес, после чего выбирается коэффициент поперечной силы в основании и вычисляется площадь, занимаемая колоннами и стеновыми элементами первого этажа. Сравнение приведенных примеров подтверждает различие результатов в зависимости от конструктивного и архитектурно-планировочного решений зданий.

 

Рис. 5.1.10. Отношение длины стенового заполнения к площади пола для двух зданий

 

Целесообразность использования простого отношения длины стенового заполнения к площади перекрытия зависит от двух основных факторов: площадь перекрытия должна находиться в требуемом соответствии с массой здания, а следовательно, и с прилагаемыми нагрузками; длина стен должна быть точным индикатором несущей способности, обеспечиваемой связевой системой. Изменения в объемно-планировочной компоновке стеновых элементов (наличие симметричности расположения, несимметричности и др.) в свойствах используемых строительных материалов, а также в типе стыковых соединений, других конструктивных деталях, абсолютных размерах и характеристиках диафрагм оказывают существенное влияние на работу всего здания; однако отношение длины стен к площади перекрытия является полезным критерием и от него не следует отказываться. Указанное отношение принадлежит к перспективным аспектам проектирования с учетом его установления применительно к различным строительным системам, архитектурно-планировочным решениям, сейсмическим зонам и другим параметрам (рис. 5.1.10 и 5.1.11).

 

Рис. 5.1.11. Здание университета Норд Холл, Санта-Барбара: 1 - первоначальные стены из бетонных блоков, толщина 20 см; 2 - встроенные в 1976 г. новые железобетонные стены, толщина 15 и 30 см; 3 - внутренние и наружные колонны каркаса

 

Углы зданий. Углы зданий являются особой проблемой проектирования сейсмостойких конструкций. Входящие или внутренние углы формы L описываются в последующих главах. Что касается наружных углов зданий, то за счет возникновения "ортогонального эффекта" они также создают определенные сложности расчета конструкций на сейсмические нагрузки. Движение грунта по диагонали к зданию может создавать напряжения в его конструкциях (особенно в угловых элементах), которые значительно больше тех, которые возникают вдоль основных осей. В углах здания прогиб стены в одной плоскости может вызывать недопустимый прогиб стены перпендикулярного направления. Такое взаимодействие может быть усилено при отсутствии сплошной стены у рассматриваемого угла, как и было в одном из зданий, пострадавших во время землетрясения на Аляске, 1964.

Несущая способность элементов, расположенных по периметру здания. В примерах на рис. 5.1.12 несмотря на одинаково симметричное решение плана с равным количеством диафрагм, проектные положения последних существенно отличаются друг от друга. На плане справа они образуют плечо рычага большей длины для сопротивления действию опрокидывающих и крутящих моментов. При проектировании сейсмостойких конструкций рекомендуется уделять особое внимание явлениям кручения. Рекомендуется также предусматривать в конструктивных решениях зданий повышенной этажности симметрично расположенные каркасы, работающие на восприятие моментов (независимо от типа стеновых элементов); при этом в каждом здании обеспечивается такое сопротивление горизонтальным нагрузкам, которое допустимо для несущих конструкций периферийных зон. В особенности это важно для зданий с навесными панелями, в которых необходимо компенсировать отсутствие несущих элементов в периферийной зоне, что было характерно для зданий старой постройки, надежная работа которых послужила основой при разработке нормативных документов на проектирование сейсмостойких конструкций.

 

Рис. 5.1.12. Проектноеположениевертикальных диафрагм для восприятия моментов кручения и опрокидывания: 1 - плечо рычага

 

При сопротивлении крутящему моменту, когда центр кручения здания с симметричным планом совпадает с геометрическим центром, увеличение расстояния расположения элементов от этого центра соответствует большая длина плеча рычага, а следовательно, и восприятие большего момента. Отсюда следует, что с точки зрения геометрических параметров наиболее оптимальным архитектурно-планировочным решением следует считать круглый план здания (рис. 5.1.13), хотя существует множество других достаточно эффективных конфигураций. Во всех случаях наиболее целесообразным является конструктивное решение, предусматривающее расположение несущих элементов по периметру здания, независимо от того, будут ли это стеновые перегородки, каркасы, рамы с элементами жесткости, а воспринимаемые нагрузки - горизонтальные усилия, кручение или и то и другое вместе.

Здания круглые в плане, имеющие одинаковую несущую способность во всех направлениях, в наибольшей степени отвечают требованиям сейсмостойкого проектирования, учитывающим те неопределенности, которые могут возникнуть во время землетрясения. Принимая вероятность воздействия сейсмических нагрузок по любому из возможных направлений, следует также говорить о неодинаковости сейсмических движений грунта в разных направлениях. Если бы мы могли точно знать направление оси, по которой ожидается воздействие сейсмической нагрузки, то именно в этом направлении следовало бы усилить несущие конструкции. При одинаковой массе материала жесткость двутавра в 1,5 раза больше, чем жесткость трубчатого элемента на изгиб относительно оси. Однако на сдвиг жесткость трубы выше в пять раз по сравнению с жесткостью двутавра, и еще выше при кручении. Круглый план здания скорее можно считать компромиссным, а не идеальным решением; он способствует максимальному сокращению отрицательных явлений, которые могут возникнуть при воздействии сейсмической нагрузки.

 

Рис. 5.1.13. Целесообразное расположение несущих элементов по периметру здания

 

Статическая неопределимость конструкций. Понятие статической неопределимости не следует путать с вынужденным включением в работу ненесущих элементов. Статически неопределимые элементы конструкции в условиях воздействия обычных расчетных нагрузок не испытывают предельного напряжения; их дополнительная несущая способность проявляется только в необходимом случае, при воздействии сейсмических горизонтальных нагрузок. Они являются полезным дополнительным средством повышения надежности конструкции, так как в расчете не возможен учет всех отрицательных факторов.

Катастрофическое разрушение угла жилого дома Ронан Пойт, в конструкцию которого не были включены статически неопределимые элементы, произошло в Лондоне в 1968 г. В результате взрыва, вызванного скоплением газа, была выбита одна сборная панель на восемнадцатом этаже, что повлекло обрушение угловых панелей четырех верхних этажей. Это произошло потому, что для восприятия возникших нагрузок не было альтернативного пути. Падающие панели затем последовательно разрушили углы нижних 17 этажей (рис. 5.1.14). При действии сейсмических нагрузок могут возникнуть подобные проблемы для крупнопанельных зданий, если они не включают статически неопределимые элементы. Статическая неопределимость сейсмостойких конструкций определяется качеством стыковых соединений, поскольку чем больше целостность и взаимосоединяемость конструкции, тем возможнее перераспределение нагрузки. Не менее важным является и архитектурно-планировочное решение (конфигурация) здания, так как количество и проектное положение несущих элементов, которые определяются в процессе архитектурного проектирования, устанавливают потенциальную основу для создания резервов статической неопределимости, которая затем подробно прорабатывается при проектировании конструкций.  
Рис. 5.1.14. Здание Ронан Пойнт, Лондон

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-07-13; Просмотров: 6960; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.044 сек.