Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Прогнозування сейсмостійкості споруд під час вибухів циліндричних зарядів
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Результата чисельного розрахунку динамічної поведінки основи споруди під дією СВХ

Рівняння (5.20) розв'язувалося чисельно методом Рунге – Кутта 4-го порядку точності з використанням прикладного пакету програм MathCad.

Для дослідження впливу падаючої сейсмічної хвилі на основу фундаменту об'єкту, що охороняється, були побудовані залежності зміщення основи будівлі и, від безрозмірної величини, що враховує час впливу хвилі по відношенню до проходження нею половини меншої сторони основи споруди Н. Розрахунки проводились для різних кутів МІЖ ВІССЮ X і фронтом падаючої хвилі та відношення поперечної і повздовжньої хвилі, що відповідає суглинку.

Параметри падаючої хвилі розраховувалися для відстаней: r = 30, 100, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000, 20000, 50000 м від епіцентру вибуху, та для наступних ВР: ігданіт, грамоніт 79/21, амоніт 6ЖВ з масою заряду рівною 20, 100, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000, 20000, 50000 кг.

Залежність зміщення основи споруди під дією падаючої хвилі від відстані до місця вибуху зручніше оцінити за рис. 5.2. Співвідношення сторін s = 2. З рис. видно, що з віддаленням від місця проведення вибухових робіт амплітуда коливань основи споруди зменшується.

Так, під час вибуху заряду грамоніту масою Q = 3000 кг зі збільшенням відстані розташування об'єкту від епіцентру вибуху в двічі для початкової відстані r = 1000 м призводить до зменшення амплітуди зміщення основи об'єкту в 0,5 разів, при збільшенні в 5 разів відстані – амплітуда зміщення основи зменшується в 2,2 рази. При цьому період зміщення основи об'єкту збільшується.

На рис. 5.3 зображені залежності зміщення основи будівлі U(τ) при вибуху зарядів грамоніту 79/21 масою Q = 3000 кг на відстанях r = 1000 м (а) та r = 3000 м (б). Співвідношення сторін s = 1.3 аналізу рисунку випливає, що чим більша маса заряду, що підривається, тим більша амплітуда і період коливань, що є більш сейсмонебезпечним для споруди.

Залежність зміщення основи будівлі и. від т під час вибуху зарядів грамоніту 79/21 масою Q = 3000 кг на відстанях: 1 – r = 1000 м, 2 – r = 2000 м; 3 – r = 5000 м; 4 – r = 10000 м.

Рис. 5.2. Залежність зміщення основи будівлі и. від т під час вибуху зарядів грамоніту 79/21 масою Q = 3000 кг на відстанях: 1 – r = 1000 м, 2 – r = 2000 м; 3 – r = 5000 м; 4 – r = 10000 м.

Збільшення маси заряду в 5 разів (з 20 до 100 кг, та з 1000 до 5000 кг) призводить до збільшення амплітуди коливань основи об'єкту в 2,9... 3,1 рази.

Залежності зміщення основи будівлі від т для різних лінійних розмірів будівлі приведені на рис. 5.4. Вплив падаючої хвилі на коливання основи будівлі змінюється в залежності від форми останньої наступним чином: зі збільшенням різниці між сторонами відбувається зменшення амплітудно- частотних характеристик зміщення в основі об'єкту, що охороняється. Так, збільшення співвідношення сторін вдвічі для квадратного тіла призводить до зменшення максимуму амплітуди основи об'єкту на 42 %, а в 4 рази – на 63 %. Таким чином, найбільша частота та амплітуда коливань характерні для квадратного тіла. Відповідно більш сейсмостійкими є видовжені об'єкти.

Залежність зміщення основи будівлі и, від τ на відстані r = 1000 м (a), r = 3000 м (б) при вибуху зарядів грамоніту 79/21 різної маси: 1 – Q = 20 кг, 2 – Q = 100 кг; 3 – Q = 1000 кг; 4 – Q = 5000 кг.

Рис. 5.3. Залежність зміщення основи будівлі и, від τ на відстані r = 1000 м (a), r = 3000 м (б) при вибуху зарядів грамоніту 79/21 різної маси: 1 – Q = 20 кг, 2 – Q = 100 кг; 3 – Q = 1000 кг; 4 – Q = 5000 кг.

Залежності зміщення основи будівлі від τ для різних лінійних розмірів будівлі: 1 – s=0.25; 2 – s=0.5; 3 – s=1 (ВР – грамоніт 79/21; Q = 1000 кг; r = 2000 м).

Рис. 5.4. Залежності зміщення основи будівлі від τ для різних лінійних розмірів будівлі: 1 – s=0.25; 2 – s=0.5; 3 – s=1 (ВР – грамоніт 79/21; Q = 1000 кг; r = 2000 м).

Залежності зміщення основи будівлі від г для різних інерційних властивостей будівлі: 1 – n =1; 2 – n=0,5; 3 – n = 0,25.

Рис. 5.5. Залежності зміщення основи будівлі від г для різних інерційних властивостей будівлі: 1 – n =1; 2 – n=0,5; 3 – n = 0,25.

На рис. 5.6 наведені співставленій залежностей зміщення основи будівлі від τ для різних умов динамічного навантаження: при вибухах зарядів різної маси та землетрусу, яким відповідають різні періоди коливань падаючої хвилі.

Залежності зміщення основи будівлі від г при п= 1 (а) і п=0,5 (б) для різних періодів коливань падаючої хвилі: 1 – під час вибуху 0= 3000 кг (Т=0,6 с) на відстані 1000 м; 2 – землетрусу з Т=0,8 с; 3 – землетрусу з Т=1 с; 4 – землетрусу з Т=1,2 с; 5 – землетрусу з Т=1,4 с.

Рис. 5.6. Залежності зміщення основи будівлі від г при п= 1 (а) і п=0,5 (б) для різних періодів коливань падаючої хвилі: 1 – під час вибуху 0= 3000 кг (Т=0,6 с) на відстані 1000 м; 2 – землетрусу з Т=0,8 с; 3 – землетрусу з Т=1 с; 4 – землетрусу з Т=1,2 с; 5 – землетрусу з Т=1,4 с.

Для порівняння були обрані розрахункові характеристики вибуху заряду амоніту №6 ЖВ масою Q = 3000 кг з періодом Т = 0,6 с; землетрусам з такою ж амплітудою коливань, та періодами 0,8 с, 1с, 1,2 с, 1,4 с. Досліджуваний частотний діапазон відповідно становить 0,6-1,7 Гц (відповідно 4,5-10,5 Гц для кутової швидкості, що використовується для визначення швидкості в падаючій хвилі).

Розглянемо рис. 5.6, (а), на якому зображені згадані залежності для параметру, що характеризує співвідношення маси об'єкту та маси ґрунту, рівному п = 1.

Максимум амплітуд зміщень основи досягається при періоді падаючої хвилі 1,2 с, тобто дана частота падаючої хвилі є резонансною в даному випадку.

Можемо відмітити, що збільшення періоду вдвічі (з 0,6 до 1,2) у падаючій хвилі призвело до збільшення амплітуди коливання основи на 43,8 %.

Розглянемо аналогічні залежності на рис. 5.6, (б) для п = 1, що відповідає зменшенню маси одиночної товщини об'єкту вдвічі.

Можемо спостерігати, що максимум амплітуд належить кривій 2, якій відповідає період падаючої хвилі рівний 0,8 с. Тобто, зі зменшенням маси об'єкту вдвічі відбулось зміщення резонансної частоти в більш високочастотну область, що відповідає зменшенню періоду падаючої хвилі на 1/3. При порівнянні зміщень основи під дією вибуху масою 3000 кг (крива 1) та максимальних значень, які досягаються при резонансі – збільшення амплітуд відбулось на 31,6 %.

Також були проведені розрахунки динамічної поведінки основи споруди під дією СВХ під час вибуху різних ВР. У результаті були отримані залежності зміщення основи будівлі від τ для різних ВР, мас заряду ВР, різних параметрів ґрунтів а та для різних відстаней від місця підривання.

На рис. 5.7 наведені залежності зміщення основи будівлі від часу на відстані r = 1000м при вибуху заряду грамоніту 79/21 масою Q = 2000 кг у суглинках з різними характеристиками α1. У контексті використаної трьохкомпонентної моделі ґрунту показник α1 який характеризує фракцію повітря в грунті є обернено пропорційним щільності ґрунту. З аналізу рисунку випливає, що чим більше α1, тобто чим більш пористий ґрунт, тим більша амплітуда зміщень основи об'єкту, що охороняється.

Так збільшення вмісту повітря в ґрунті з 5 % до 20 %, тобто збільшення пористості ґрунту в 4 рази викликає зменшення амплітуди зміщення основи тіла майже вдвічі (в 1,95 разів), однак збільшення пористості ще в двічі до 40 % призводить до незначного зменшення амплітуди – на 18 %. Можна підмітити, що збільшення щільності ґрунту призводить до незначного зменшення частоти коливань основи об'єкту.

Залежності зміщення основи будівлі від τ на відстані г = 2000м при вибуху заряду грамоніту 79/21 масою О = 2000 кг у суглинках з різними характеристиками α1:1 – осі = 0,05; 2 – α1, = 0,2; 3 – α1, = 0,4.

Рис. 5.7. Залежності зміщення основи будівлі від τ на відстані г = 2000м при вибуху заряду грамоніту 79/21 масою О = 2000 кг у суглинках з різними характеристиками α1:1 – осі = 0,05; 2 – α1, = 0,2; 3 – α1, = 0,4.

Залежності зміщення основи будівлі від τ на відстані r =1 000 м при вибуху зарядів масою Q = 100 кг (а); ; Q = 3000 кг (б) різних ВР приведені на рис. 5.8.

З аналізу рисунків видно, що максимальна амплітуда зміщення має місце під час вибуху заряду амоніту №6 ЖВ, а мінімальна – під час вибуху заряду ігданіту. Таке розподілення значень амплітуд коливань основи споруди при вибуху різних ВР однакової маси пояснюється відповідним розподіленням характеристик даних ВР, що наведені в табл. 5.3.

Залежності зміщення основи будівлі від т на відстані r=1000 м при вибуху зарядів масою Q =100 кг (а); Q = 3000 кг (б) різних ВР:

Рис. 5.8. Залежності зміщення основи будівлі від т на відстані r=1000 м при вибуху зарядів масою Q =100 кг (а); Q = 3000 кг (б) різних ВР:

1 – амоніт №6 ЖВ; 2 – грамоніт 79/21; 3 – ігданіт.

У результаті аналізу співвідношення максимумів амплітуд зміщення основи об'єкту, що охороняється під час вибуху різноманітних ВР різних мас зарядів та на вибраних відстанях об'єкту від вибуху можна зазначити, що в діапазоні відстаней від 100 до 3000 м співвідношення максимумів амплітуд зміщення основи об'єкту викликаного вибухом зарядів амоніту №6 ЖВ та грамоніту 79/21 масою заряду Q = 100 кг складає 1,63... 1,76; для Q = 1000 кг – 1.59... 1,7; для Q = 3000 кг 1,57... 1,69. Ті ж співвідношення між амонітом та ігданітом відповідно в діапазоні відстаней від 100 до 3000 м становить 3.9.. .6.23 для Q= 100 кг; 4,19...6,05 для Q = 1000 кг; 3,9...5,7 для Q = 3000 кг.

Таблиця 5.3.

Детонаційні характеристики ВР.

ВР

Швидкість детонації D0, м/с

Теплота вибухового перетворення Q, ккал/кг

Показник політропи

Показник

ізоентропи

1

Амоніт 6 ЖВ

4340

1000

1030

1,90

1,25

2

Грамоніт 79/21

3600

950

1000

1,90

1,25

3

Ігданіт

2800

850

900

1,56

1,25

З аналізу рисунків видно, що максимальна амплітуда зміщення має місце під час вибуху заряду амоніту №6 ЖВ, а мінімальна – під час вибуху заряду ігданіту. Таке розподілення значень амплітуд коливань основи споруди при вибуху різних ВР однакової маси пояснюється тим, що амоніт №6 ЖВ має більш високі детонаційні характеристики, а ігданіт – найменші.

Можемо спостерігати, також, що збільшення детонаційних характеристик ВР призводить до того, що частотний спектр коливань зміщується у високочастотну область.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси