Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Морозов, В. А. Регулярные методы решения некорректно поставленных задач-1

.pdf
Скачиваний:
27
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
14.58 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

IV. 1

 

 

 

 

Расчетная сейсмичность сбору-

 

 

 

 

женин при сейсмичности участ-

 

Вид сооружения

 

 

ка

строительства, баллы

и,и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

7

8

9

Большие мосты на железных и автомобиль­

 

 

 

ных дорогах общей сети I н II

категорий,

ско­

 

 

 

ростных

городских дорогах

и

магистральных

 

 

 

улицах общегородского значения

 

 

 

 

Большие мосты на железных и автомобиль­

 

 

 

ных дорогах общей сети III,

IV

категорий,

до­

 

 

 

рогах промышленных предприятий I, II кате­ горий и магистральных улицах районного зна­ чения; средние -мосты на железных и автомо­ бильных дорогах общей сети I, II категорий, скоростных городских дорогах и магистральных улицах общегородского значения

Средние мосты на железных и автомобиль­ ных дорогах общей сети III, IV категорий, до­ рогах промышленных предприятий, магистраль­ ных улицах районного значения; малые мосты, трубы, подпорные стены, снегозащитные гале­ реи н деревянные мосты на дорогах всех кате­ горий; подземные пешеходные переходы город­ ских улиц

Тоннели на дорогах всех категорий

П р и м е ч а н и я . 1. Указанные в п. .1 большие мосты в районах с сейс­ мичностью 9 баллов, а та'.оке особо ответственные крупные (внеклассные) мосты, имеющие большое народнохозяйственное или оборонное значение и рас­ положенные в районах с сейсмичностью 8 и 9 баллов, должны возводиться

сдополнительными антисейсмическими мероприятиями по особым объектам.

2.В тех случаях, когда разрушение перечисленных в п. 3 табл, сооружений может быть сопряжено с длительным перерывом движения, расчетная сейсмич­ ность этих сооружений (кроме деревянных мостов) должна назначаться по п. 2

табл. IV.1.

3.К большим относятся мосты длиной свыше 100 м, средним длиной 100— 25 м и малым длиной менее 25 м [145].

мичности снегозащитных галереи и подземных пешеходных пере­ ходов основаны на практике проектирования этих сооружений; на той же основе расчетная сейсмичность сооружений по п. 3. табл. IV. 1 при сейсмичности площадки строительства в 9 баллов увеличена на один балл по сравнению с таблицей СНиПа *.

Расчетная сейсмичность является основной исходной величиной, определяющей объем и характер антисейсмических мероприятий, их стоимость, а также и уровень гарантии безопасности сооруже-

1 Эти изменения и дополнения предполагается ввести в следующую редакцию главы СНиП П-А. 12-69.

101

ния. Поэтому к назначению расчетной сейсмичности следует отно­ ситься с особой серьезностью. Нужно иметь в виду, что указания табл. IV. 1 не охватывают всех аспектов проблемы. Так, например, деление мостов на большие, средние п малые, принятое в таблице за основу их классификации, в значительной мере условно и не пол­ ностью отражает значимость сооружений и опасность последствий их разрушения при землетрясениях. В этом отношении играют роль плотность (густота) дорожной сети района, наличие обходных пу­ тей, характер преодолеваемого мостом препятствия, его конструк­ ция, высота опор. В некоторой мере эти обстоятельства учтены при­ мечанием 2 к табл. IV. 1. Однако и в других случаях, не предусмот­ ренных этим примечанием, при назначении расчетной сейсмичности рекомендуется проанализировать опасность последствий разруше­ ния сооружения с учетом вышеуказанных факторов. В обоснован­ ных случаях может быть поставлен вопрос об изменении расчетной сейсмичности сооружения на 1 балл против указанной в табл. IV. 1 по согласованию с утверждающей проект инстанцией.

Методы проектирования сооружений в условиях сейсмичности свыше 9 баллов в настоящее время у нас разработаны в недоста­ точной степени. Поэтому, согласно примечанию 1 к табл. IV. 1, боль­ шие мосты по п. 1 табл. IV. 1, возводимые на площадках с сейсмич­ ностью 9 балллов, должны осуществляться с дополнительными ан­ тисейсмическими мероприятиями по особым проектам. Также следует проектировать особо ответственные (внеклассные) мосты и тоннели, имеющие большое народнохозяйственное пли оборонное значение и расположенные на площадках с сейсмичностью 8 и 9 баллов. Для обоснования антисейсмических мероприятий, приме­ няемых в проектах таких сооружений, рекомендуется проведение специальных теоретических п экспериментальных (модельных) ис­ следований, как это практикуется в СССР в отношении ответствен­ ных гидротехнических сооружений.

Расчетную сейсмичность, как правило, принимают единой для сооружения в целом. Выше было отмечено, что для крупных соору­ жений допускается выделение на площадке строительства микрозон с различной сейсмичностью. В этих случаях, по согласованию с утверждающей проект инстанцией, могут быть приняты различные расчетные сейсмичности для отдельных крупных участков соору­ жения (русловой части моста, подходных эстакад). При их назна­ чении характеристику сооружения по табл. IV. 1 следует принимать общей для всех участков.

§ IV.2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО СЕЙСМОСТОЙКОСТИ ИСКУССТВЕННЫХ

СООРУЖЕНИЙ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСЛОВИЙ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ

Для разработки защитных антисейсмических мероприятий боль­ шое значение имеет четкая формулировка условий сейсмостойкос­ ти, т. е. тех дополнительных требований, которые предъявляются сооружениям того или иного вида в сейсмических районах. С точки

102

зрения расчетных требований, речь идет о формулировке предель­ ных состояний при сейсмическом воздействии.

При разработке этих требований следует иметь в виду такие особенности расчетного сейсмического воздействия, как его боль­ шую разрушительную силу и редкую повторяемость для каждой заданной местности (см. § 1.1). По существу землетрясение расчет­ ной силы — аварийное явление, испытываемое сооружением чрезвы­ чайно редко (в среднем менее чем 1 раз за срок службы). Обеспе­ чение полной сохранности всех сооружений при расчетном сейсми­ ческом воздействии связано с затратой значительных средств на антисейсмические мероприятия. Однако пониженные гарантии без­ опасности могут привести к гибели людей и большому материаль­ ному ущербу.

В широкой постановке эта задача носит очень сложный харак­ тер. Для ее обоснованного решения необходимы комплексные ис­ следования, оценивающие экономическую эффективность антисейс­ мических мероприятий и учитывающие все технические, организа­ ционные, психологические и моральные проблемы, возникающие после сильных землетрясений [45]. Исследования такого рода в на­ стоящее время проведены в ограниченном объеме. Методика оценки экономического эффекта сейсмостойкого строительства на базе ве­ роятностного 'подхода рассмотрена в работе [67]. За рубежом ана­ логичные исследования выполняют в связи со страхованием зданий от землетрясений.

Общие соображения подсказывают, что при назначении условий сейсмостойкости необходим дифференцированный подход к соору­ жениям различного назначения. Признано, что экономически невы­ годно и технически нецелесообразно проектировать сейсмостойкие гражданские и промышленные здания массового типа так, чтобы они не получали никаких повреждений при-землетрясениях расчет­ ной силы. Поэтому условия сейсмостойкости обычно формулируют как требование неразрушимости зданий, допускающее развитие вто­ ростепенных повреждений. В японской практике разрешается пре­ дусматривать повреждения такого объема, чтобы стоимость восста­ новительного ремонта после землетрясения не превышала 10% полной стоимости здания. Высказывалось также мнение, что анти­ сейсмические мероприятия могут допускать развитие второ­ степенных повреждений при землетрясениях расчетной силы, но должны обеспечивать полную неповреждаемость зданий при менее сильных землетрясениях, характеризуемых более частой повторяе­ мостью.

Действующие в СССР нормы предусматривают, что при сейсми­ ческом воздействии расчетной силы должна быть обеспечена сох­ ранность конструкций, выход из строя которых угрожает обруше­ нием здания или его частей; при этом допускаются повреждения элементов конструкций, не угрожающие безопасности людей или сохранности ценного оборудования [132]. Такая установка отвечает вышеизложенным соображениям в отношении гражданских и про­ мышленных зданий. Однако к дорожным сооружениям более целе­

103

сообразен, по-вндимому, другой подход. Действительно, в § 1.4 бы­ ло отмечено, что повреждения искусственных сооружений и связан |Ный с этим перерыв (хотя бы кратковременный) движения в значительной мере усугубляют бедствия пострадавшего района. В конструкции большинства искусственных сооружений (например, мостов) нет второстепенных элементов, повреждения которых не приводили бы к необходимости перерыва движения (или по край­ ней мере ограничения скорости). Поэтому для обеспечения беспере­ бойной работы путей сообщения после сильных землетрясений условия сейсмостойкости дорожных сооружений следует формулиро­ вать как требования неповреждаемостп его конструкций п сохра­ нения сооружением своих эксплуатационных качеств при расчетном сейсмическом воздействии. Такой формулировки мы придерживаем­ ся в дальнейшем '.

Обеспечение выполнения условий сейсмостойкости сооружений достигается с помощью проектных п строительных мероприятий. В комплексе защитных антисейсмических мероприятий, осуществ­ ляемых при проектировании, основными являются:

1.Надлежащий выбор местоположения сооружения, обеспечи­ вающий его расположение в наиболее благоприятных в сейсмичес­ ком отношении инженерно-геологических условиях.

2.Правильный выбор общей схемы и системы сооружения, его компоновка и назначение генеральных размеров с учетом требова­ ний сейсмостойкости.

3.Соответствующий выбор материалов отдельных частей соору­ жения.

4.Выбор конструктивных решений отдельных несущих элемен­ тов сооружений (в частности, фундаментов) с учетом условий сейс­ мостойкости.

5.Расчет несущих конструкций с учетом сейсмического воздей­

ствия.

6.Осуществление конструктивных антисейсмических мероприя­ тий, обеспечивающих прочность и устойчивость отдельных элемен­ тов, узлов, сопряжений.

Не меньшее значение с точки зрения обеспечения сейсмостой­ кости сооружений имеют и строительные мероприятия. Сопротив­ ляемость сооружений динамическим (сейсмическим) воздействиям в существенной мере зависит от качества выполнения строительных конструкций, их сопряжений и узлов. Например, недостаточно вы­ сокое качество сварных швов металлических конструкций или ар­ матуры, не заметное при статических нагрузках, может неблаго­ приятно проявить себя в условиях динамического нагружения. Пло­ хое качество строительных работ зачастую сводит на нет эффект тщательно продуманных антисейсмических проектных мероприятий.

1 Для сооружений на второстепенных путях сообщения это требование можно было бы смягчить, однако это нарушает единство подхода к задаче проектирова­ ния. Меньшая значимость сооружений на второстепенных путях сообщения учи­ тывается при назначении расчетной сейсмичности (см. § IV. 1).

104

Поэтому при возведении сооружений в сейсмических районах особое внимание следует уделять высококачественному выполнению строи­ тельных работ н контролю за соблюдением всех технологических требований.

§ IV.3. ВЫБОР МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Размещение сооружений в благоприятных инженерно-геологи­ ческих условиях во многих случаях приводит к снижению сейсмич­ ности площадки строительства на 1—2 балла по сравнению с ис­ ходной сейсмичностью района в целом. В такой же степени сни­ жается н расчетная сейсмичность сооружений. Получаемый при этом эффект определяется не только значительным снижением сейс­ мических нагрузок '. Важно отметить, что в благоприятных инже­ нерно-геологических условиях изменяется характер сейсмического воздействия: устраняются пли смягчаются тектонические наруше­ ния, вторичные остаточные явления в грунтах, изменения механи­ ческих свойств последних (см. § 1.7). Тем самым обезвреживаются именно те факторы сейсмического воздействия, с которыми труднее всего бороться расчетно-конструктивными мероприятиями при про­ ектировании. Очевидно, выбор местоположения сооружений с уче­ том сейсмических условий является одним из наиболее существен­ ных мероприятий по повышению эффективности сейсмостойкого строительства. Нередко он играет большую роль, чем совокупность всех остальных мероприятий.

Выбору места сооружений в практике сейсмостойкого строитель­ ства нашей страны уделяется большое внимание. Составление гене­ ральных планов новых населенных пунктов или новых районов су­ ществующих городов, промышленных и гидротехнических комплек­ сов, зонирование их территорий выполняют, как правило, с учетом сейсмических условий на основе специального микрорайонирования или по материалам общих изысканий.

Проблема рационального размещения дорожных сооружений в сейсмических районах имеет специфические особенности. Если вы­ бор места больших мостов или крупных тоннелей может осуществ­ ляться в известной мере независимо от проектирования трассы дорог, то местоположение средних и малых искусственных соору­ жений, как правило, полностью определяется трассой дороги. По­ этому в отношении этих сооружений вопрос по существу решается уже в процессе проектирования трассы дороги.

Учет сейсмических условий при выборе трассы дороги имеет зна­ чение не только для искусственных сооружений. Решающую роль он играет для сейсмостойкости земляного полотна и других элемен­ тов дорог.

К сожалению, вопросы проектирования дорог в сейсмических районах в настоящее время очень мало изучены. В технической ли-

1 Напомним, что сейсмические нагрузки увеличиваются вдвое при увеличении силы землетрясения на 1 балл.

-105

тературе они также практически не освещены. Действующие нор­ мативные документы содержат по этому вопросу только общие ука­ зания.

Вопросы проектирования дорог с учетом сейсмических условий не рассмотрены в данной книге. Однако поскольку выбор места ис­ кусственных сооружений связан с прокладкой трассы дорог, ниже приводим некоторые соображения, основанные главным образом на опыте землетрясений.

Условия сейсмостойкости следует учитывать на всех стадиях проектирования железных и автомобильных дорог. В процессе эко­ номических изысканий нужно предварительно изучить сейсмичность и сейсмический режим территории пролегания трассы. С этой целью используют сейсмостатистическпе и сейсмотектонические материа­ лы (см. в § 1.2). При выборе общего направления трассы следует по возможности избегать районов высокой сейсмичности с частым повторением землетрясений, участков вблизи активных или потен­ циальных очагов. Следует иметь в виду, что в районах с сейсмич­ ностью 9 баллов и особенно свыше 9 баллов, где землетрясения сопровождаются значительными остаточными деформациями в грунтах, обеспечить неразрушимость таких протяженных сооруже­ ний, как земляное полотно дорог, практически невозможно. Поэто­ му трассирование по таким районам нужно допускать только в исключительных случаях, при отсутствии других вариантов трассы.

Сопоставление вариантов общего направления трассы дороги в процессе экономических изысканий также нужно проводить с уче­ том сейсмических условий, а именно с учетом увеличения строитель­ ной стоимости дороги за счет антисейсмических мероприятий. При необходимости рассмотрения варианта трассы в районах с сейсмич­ ностью 9 баллов и выше с неблагоприятными инженерно-геологи­ ческими условиями, когда не может быть полностью гарантировано сохранение эксплуатационных свойств дороги при сильных земле­ трясениях, желательно при сравнении вариантов хотя бы ориенти­ ровочно оценить дополнительные эксплуатационные 'расходы па восстановительные работы и убытки от перерывов движения. Эти факторы могут играть решающую роль при выборе варианта трассы.

Прокладку трассы железных и автомобильных дорог в процессе технических изысканий следует производить с учетом комплекса инженерно-геологических условий, определяющих локальный сейс­ мический эффект. Выбранная трасса дороги должна обеспечивать размещение крупных раздельных пунктов (станций), ответственных объектов железнодорожной и автотранспортной службы, локомо­ тивного и вагонного хозяйства, энергоснабжения, крупных мостовых переходов и тоннелей в наиболее благоприятных сейсмических ус­ ловиях.

При трассировании дорог нужно избегать участков с рыхлыми, водонасыщенными, просадочными или плывунными грунтами, заи­ ленных и заболоченных мест, торфяных участков, неустойчивых, обвальных или оползневых косогоров. По нескальным косогорам

106

при крутизне откоса более 1 : 1,5 трассирование дорог в районах с сейсмичностью 8 и 9 баллов нормами допускается только на осно­ вании специальных инженерно-геологических изысканий, по резуль­ татам которых оценивается потенциальная опасность развития вто­ ричных остаточных деформаций при землетрясениях. Трассирова­ ние железных дорог по нескальным косогорам крутизной 1 : 1 и более в тех же районах вовсе не допускается [132].

Нужно иметь в виду, что степень повреждения земляного полот­ на, подпорных стен, труб под насыпями при землетрясениях возрас­ тает с увеличением высоты полотна. Поэтому при прочих равных условиях предпочтение нужно отдавать вариантам трассы с мень­ шими высотами насыпей и глубинами выемок.

В горных районах, где свобода выбора трассы дороги ограниче­ на рельефными условиями (долинные или перевальные ходы), пол­ ное соблюдение указанных рекомендаций практически невозможно. Однако во всех возможных случаях стремиться к этому обязатель­ но, особенно в районах высокой сейсмичности.

Перейдем теперь к вопросу выбора местоположения крупных дорожных сооружений. Разрушение больших мостов и тоннелей осо­ бенно опасно с точки зрения выхода из строя путей сообщения пос­ ле землетрясения и продолжительности восстановительного перио­ да. Поэтому соответствующий выбор их местоположения с учетом требований сейсмостойкости заслуживает особого внимания.

По геоморфологической и грунтогеологической ситуации мосто­ вые переходы в сейсмическом отношении обычно характеризуются неблагоприятными условиями. Несмотря на это, всегда есть воз­ можность выбрать относительно лучшее решение на основе сопос­ тавления различных вариантов перехода. При этом следует руко­ водствоваться приведенными ниже рекомендациями.

С геоморфологической точки зрения, при выборе места мостово­ го -перехода предпочтение следует отдавать прямым участкам реч­ ных долин и ущелий, имеющим однородное строение и слабоизре­ занные берега. Неблагоприятны, с точки зрения сейсмических усло­

вий, участки с резким изменением рельефа (поворот,

резкое

расширение и сужение долин, выходы поперечных долин),

участки

с крутыми или обрывистыми склонами.

 

По геологическим условиям следует избегать участков вблизи тектонических нарушений, отрезков долин с подрезанными бортами, потенциально неустойчивыми (оползневыми или обвальными) скло­ нами.

Наиболее важным фактором при выборе места мостового пере­ хода и створа моста в пределах заданного района перехода являет­ ся грунтогеологическое строение русла и берегов реки (оврага, каньона, лога). Решающим преимуществом в этом отношении яв­ ляется высокое расположение кровли скальных или полускальных пород, позволяющее использовать эти породы в качестве основания фундаментов опор моста. Наиболее неблагоприятны створы на участках русел, сложенных пылеватыми и мелкими водонасыщен­ ными 'песками, супесями, суглинками и глинами текучей консистен-

107

цпн. Неблагоприятным фактором является также сильно наклонное, подрезанное пли неправильное (нарушенное) залегание пластов бе­ реговых зон.

На участках с нескальными берегами следует избегать косых пересечений русла реки (см. § 1.7)..

Указанные рекомендации в основном совпадают с общими ин­ женерно-геологическими требованиями при выборе места мостового перехода. В сейсмических районах их значение существенно возрас­ тает. В районах высокой сейсмичности (8—9 баллов) указанным рекомендациям следует отдавать предпочтение при выборе места мостового перехода.

Нужно отметить, что на практике этот вопрос не всегда решает­ ся с правильных позиций. Иногда для сокращения трассы и наи­ лучшего обслуживания перевозок по дороге мостовой переход в районе высокой сейсмичности размещается в исключительно небла­ гоприятных инженерно-геологических условиях. Так, например, в одном из восточных районов СССР запроектированный большой мост с расчетной сейсмичностью 9 баллов размещается на участке, где русло реки сложено пылеватыми (плывунными) песками боль­ шой мощности. Это практически исключает возможность обеспече­ ния сохранности моста при землетрясении расчетной силы. Между тем на расстоянии 15 км выше по течению реки мостовой переход разместился бы в исключительно благоприятных условиях. Очевид­ но, такое пренебрежение требованиями сейсмостойкости может при­ вести к тяжелым последствиям.

При выборе местоположения трассы тоннелей рекомендуется избегать: горных массивов с тектоническими нарушениями, сильной трещиноватостью и резкими изменениями литологического состава пород, оползневых, обвальных районов и участков с небольшой глу­ биной заложения. Предпочтение следует отдавать вариантам, обес­ печивающим заложение тоннелей в более крепких породах при ме­ нее резком изменении рельефа над тоннелем. При невозможности обхода тектонических нарушений в горных массивах желательно пересекать их поверхности под прямым углом [108].

§ IV.4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЕЙСМОСТОЙКИХ СООРУЖЕНИЙ

До рассмотрения конкретных рекомендаций по проектированию отдельных видов дорожных сооружений желательно ознакомиться с некоторыми общими принципами, которые в теории сейсмостой­ кости выработаны на основе опыта землетрясений и специальных исследований. Они определяют общую направленность проектных мероприятий.

Сейсмические силы (см. гл. II) зависят от динамических пара­ метров сооружений (периодов, форм колебаний). Эти параметры, в свою очередь, определяются распределением масс и жесткостью отдельных частей сооружения. Очевидно, соответствующим пере­ распределением масс и жесткостей можно в некоторой мере регу­ лировать сейсмические силы и усилия, возникающие в сооружении.

108

В этом смысле одним из наиболее общих принципов проектирования ■сейсмостойких сооружений является принцип эффективного распре­ деления жесткостей и масс [30]. Он предусматривает выбор рацио­ нальной схемы, обеспечение наиболее благоприятного характера сейсмических 'Колебаний и достижение минимальных значений сей­ смических усилий. Конкретные проявления этого принципа разно­ образны. В качестве вытекающих из него' благоприятных решений можно рекомендовать:

а) уменьшение собственного веса 'конструкций и снижение их центров тяжести, что ведет к уменьшению сейсмических усилий и повышению устойчивости сооружения;

б) совпадение центра масс и центра жесткости сооружения иля

•его частей. Напомним, что центром масс называют точку приложе­ ния равнодействующей сил инерции при поступательном движении сооружения. Центр жесткости (упругий центр) — точка приложения равнодействующей реакций (сил отпорности) несущих конструкций сооружения при его поступательном смещении; при совпадении этих двух точек поступательное движение основания при землетрясениях вызывает лишь поступательное смещение сооружения. Тем самым устраняются или ослабляются крутильные колебания и вызванные ими дополнительные сейсмические усилия-

В качестве примера рассмотрим вертикальный консольный из­ гибаемый стержень постоянного сечения, основание которого испы­ тывает горизонтальные поступательные смещения. Пусть сечение стержня имеет ось симметрии и основание смещается параллельно этой оси. Тогда на стержень действует горизонтальная инерционная нагрузка, которая приложена в плоскости его симметрии, содержа­ щей центры тяжести сечений. При изгибных деформациях центром жесткости является центр изгиба сечения. В рассматриваемом слу­ чае центры изгиба сечений стержня также расположены в плоскости симметрии, так что стержень совершает плоские изгибные колеба­ ния. При несимметричном (например, корытообразном) сечении центр изгиба уже не совпадает с центром тяжести сечения и посту­ пательное смещение основания будет вызывать не только изгибные, но и крутильные колебания стержня.

Нужно отметить, что если смещение основания не носит строго поступательный характер, крутильные колебания сооружения мо­ гут возникнуть и при совпадении центров жесткости с центрами масс. Это может происходить за счет вращательных компонентов колебаний грунта или несинхронное™ движения отдельных точек основания под протяженным сооружением. Однако и в этих случа­ ях совпадение центров тяжести сечений с центрами масс играет благоприятную роль. В этом смысле всегда предпочительнее соору­ жения и элементы симметричной формы;

в) однородность структуры сооружения по длине и высоте. За счет этого смягчается вредный эффект наложения разнохарактер­ ных колебаний отдельных частей. При сопряжении конструктивных элементов или частей сооружения с резко различными динамичес­ кими характеристиками наряду с общими колебаниями сооружения

109

а)

 

в целом возникают самостоятель­

 

ные

колебания

указанных

эле­

 

 

 

 

ментов. Они вызывают дополни­

 

 

тельные

сейсмические

усилия,

 

 

трудно поддающиеся теоретичес­

 

 

кому анализу. В местах резких,

 

 

изменений

размеров сечений или

 

 

материала

конструкций возника­

 

 

ют также участки

концентрации

 

 

местных напряжений, особенно'

Рис.

IV. 1. Схематизированные диа­

опасные при динамических

воз­

 

граммы деформирования:

действиях.

Сформулированное вы­

а — для хрупких элементов; 6 — для

ше

требование

однородности

 

пластичных

 

 

структуры

сооружения

играет

роль

при проектировании тоннелей,

опор

мостов;

 

 

 

г)

уменьшение сейсмических сил за

счет

снижения

жесткост

(повышения деформативности)

сооружения.

Известно, что сниже­

ние жесткости приводит к увеличению периодов собственных ко­ лебаний [6, 46]. При принятой в отечественных нормах спектраль­ ной кривой это, в свою очередь, вызывает уменьшение коэффици­ ентов динамичности и сейсмических сил. На этой рекомендации основана, в частности, идея сейсмостойких зданий с «гибким» первым этажом [105]. Дополнительные соображения по данному вопросу в отношении проектирования опор мостов приведены в- § V.6.

Весьма важный принцип проектирования связан с характером процесса разрушения сооружения при землетрясениях. Известно, что по характеру разрушения строительные материалы и конструк­ ции с некоторой условностью можно разделить на две группы. К пластическим относятся материалы и конструкции, разрушению' которых предшествует развитие значительных остаточных дефор­ маций 1 (большинство стальных конструкций, изгибаемые железо­ бетонные элементы с нормальными процентами армирования). К хрупким относятся материалы и конструкции, разрушение которых происходит без предварительного развития сколько-либо сущест­ венных остаточных деформаций (каменная кладка, бетон). Типич­ ные диаграммы деформирования конструкций этих двух групп в- схематизированном виде представлены на рис. IV. 1.

При работе под статическими нагрузками пластические кон­ струкции имеют ряд преимуществ перед хрупкими: повышенная не­ сущая способность за счет пластического перераспределения усилий, остаточное «провисание» перед разрушением, сигнализирующее О' «бедственном положении», и др. В условиях работы под интенсив­ ными динамическими нагрузками пластические конструкции, поми­ мо отмеченных, обладают дополнительными существенными преи­ муществами. Действительно, при статической нагрузке (в условиях1

1 В строгом смысле хрупкое или пластическое поведение материалов зависит от характера напряженно-деформированного состояния.

ПО

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ