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

Динамічна взаємодія сейсмовибухових хвиль з ґрунтовою основою та багатоповерховим будинком

На даний час на території України гостро постає проблема сейсмобезпечної експлуатації будівель, що розташовані поблизу проведення вибухових робіт, тому що мало вивчено негативний динамічний вплив, який виникає при дії сейсмічного навантаження на будівлі різного призначення.

Вибухові роботи є основним методом руйнування твердих середовищ вибухом при видобуванні корисних копалин, проведенні гірничих виробок та у будівництві. Вони супроводжуються виникненням сейсмічних хвиль, що створюють небезпеку для природних та інженерних об'єктів. Тому виникає необхідність детальної оцінки енергії вибуху, інтенсивності поширення сейсмовибухових хвиль, міцнісних властивостей матеріалу споруд для їх правильного проектування та використання.

Велика кількість робіт в області вирішення проблем динаміки та сейсмостійкого будівництва присвячені впливу сейсмічних хвиль на споруди внаслідок дії землетрусів [173-176]. Проте, варто зазначити, що досліджень впливу сейсмовибухових хвиль на природні та інженерні об'єкти значно менше, хоча інтенсивність їх впливу значно потужніша [138].

Тому на даний час особливо актуальним є проведення досліджень особливостей поширення сейсмовибухових хвиль у грунтах та динаміки їх можливого впливу на природні та інженерні об'єкти.

Розглядається взаємодія сейсмовибухової хвилі з ґрунтовою основою та будинком [177]. Будівля і ґрунт вивчається в рамках механіки суцільного середовища. Рух будівлі та ґрунту описується законами збереження маси, імпульсу і внутрішньої енергії, які в загальній формі мають вигляд [178]:

(6.12)

(6.13)

(6.14)

(6.15)

(6.16)

(6.17)

(6.18)

де – час; – компоненти швидкості; – компоненти зміщення; – компоненти тензора швидкості деформації; – компоненти тензора деформацій;- компоненти тензора напруг; Т – абсолютна температура; Е – механічна енергія.

Ґрунт моделюється багатокомпонентним в'язко-пластичним середовищем зі змінним коефіцієнтом в'язкості.

Початкові умови: для ґрунту ; для будівлі , де – щільність грунту; – щільність будівлі.

В якості граничної умови задається гідростатичний тиск на відстані 210 м від джерела вибуху.

Для розв'язку поставленої задачі застосовувався метод скінчених елементів з розрахунковою сіткою з 1458 елементів.

Розглядалися 9-ти та 5-ти поверховий цегляний та панельний будинки, які розташовані на ґрунтовій основі, з потужністю шару 20м. Геометричні параметри будівель характерні для більшості населених пунктів України і відповідають Державним будівельним нормам [179]. Основні параметри будівель наведено в табл. 6.2. Розрахунки проводились для фронтального та торцевого напрямку падіння сейсмовибухової хвилі на споруду. Покладалось, що гідростатичний тиск при сейсмовибуховому навантаженні дорівнював 105 Па, 10б Па, 107Па.

Таблиця 6.2.

Основні параметри будівель

Назва матеріалу

Бетон

Цегла

Бетон

Цегла

Параметри / Кількість поверхів

9

9

5

5

Довжина, м

32,85

32,85

67,33

67,33

Ширина, м

16,85

16,85

12,50

12,50

Висота, м

31,00

31,00

16,00

16,00

Об'єм, м3

17159,19

17159,19

13466

13466

Маса, кг

39,46• 106

33,46• 106

30,97• 106

26,25• 106

Щільність, кг/м3

2300

1950

2300

1950

Модуль пружності, Па

3,0•109

2,32•1010

3,0• 10у

2,32•1010

Коефіцієнт Пуассона

0,25

0,18

0,25

0,18

Фізико-механічні властивості ґрунтової основи наступні: для суглинку –

для глини

У результаті розрахунків було отримано параметри напружено- деформованого стану ґрунтової основи та споруд. На рис. 6.10 зображено загальну деформацію 9-ти поверхової панельної будівлі з прикладеним навантаженням 105 Па при різних напрямках падіння сейсмовибухової хвилі.

Максимальна загальна деформація 9-ти поверхової панельної будівлі з прикладеним навантаженням 105 Па: а) торцевий напрямок падіння хвилі; б) фронтальний напрямок падіння хвилі.

Рис. 6.10. Максимальна загальна деформація 9-ти поверхової панельної будівлі з прикладеним навантаженням 105 Па: а) торцевий напрямок падіння хвилі; б) фронтальний напрямок падіння хвилі.

З рисунку видно, що загальна деформація більше при фронтальному напрямку падіння хвилі на 2,01мм (1,82 рази) в порівнянні з торцевим напрямком. Це пояснюється тим, що при фронтальному напрямку площа взаємодії більша в 1,92 рази порівняно з торцевим, тим самим збільшується і відповідна сила, що прикладається до будівлі.

Аналогічні результати було отримано для навантаження Р=10бПа і Р=107Па: деформація збільшується на 2,0мм (в 1,6 раз) і 2,03мм (в 1,6 раз) відповідно при фронтальному напрямку падіння хвилі в порівнянні з торцевим.

Встановлено, якщо 9-ти поверхова будівля складається з цегли, то при навантаженні Р=105Па з фронтальним напрямком падіння хвилі деформація більше на 1,44мм (в 1,36 рази), ніж при торцевому. При розгляді загальної деформації дев'яти поверхової панельної та цегляної будівель з навантаженням Р=105Па виявлено, що деформація цегляної будівлі більше на 1,6мм (в 1,65 раз) при фронтальному напрямку і більше на 1,02мм (в 1,23 рази) при торцевому напрямку.

Далі було проведено аналогічні розрахунки максимальної загальної деформації 5-ти поверхової панельної та цегляної будівель. Встановлено, що максимальна загальна деформація панельної будівлі з навантаженням Р=105Па більше на 4,77мм (в 5,1 раз) при фронтальному напрямку падіння хвилі ніж при торцевому напрямку. Аналогічні результати отримано для навантаження Р=106Па і Р=107Па: деформація більше при фронтальному напрямку на 4,97мм (в 5,5 раз) і 5,76мм (в 4,5 раз) відповідно в порівнянні з торцевим.

У результаті розрахунків встановлено, що коли 5-ти поверхова будівля споруджена з цегли, піддається сейсмічному навантаженні 105Па з фронтальним напрямком падіння хвилі деформація збільшується на 6,3мм (3,0 рази) в порівнянні з торцевим напрямком падіння. Аналогічні результати отримані при навантаженні Р=10бПа та Р=107Па: деформація збільшується на 6,43мм (2,62 рази) і 6,8мм (в 1,99 раз) в порівнянні з торцевим напрямком.

При розрахунках деформованого стану будівель на глинистій ґрунтовій основі встановлено, що при однаковому сейсмічному навантаженні досягаються значно менші загальні деформації при будь-якому напрямку падіння хвилі. Наприклад, на рис. 6.11 наведено максимальну загальну деформацію 9-ти поверхової панельної будівлі при Р=1() Па. З рисунку видно, що при фронтальному напрямку деформація більше на 0,56мм (в 1,51 рази), ніж при торцевому.

Максимальна загальна деформація 9-ти поверхової панельної будівлі з прикладеним навантаженням 105 Па: а) торцевий напрямок падіння хвилі; б) фронтальний напрямок падіння хвилі

Рис. 6.11. Максимальна загальна деформація 9-ти поверхової панельної будівлі з прикладеним навантаженням 105 Па: а) торцевий напрямок падіння хвилі; б) фронтальний напрямок падіння хвилі

Аналогічні результати отримано для навантаження Р=106Па та Р= 107Па : загальна деформація збільшується при фронтальному напрямку падіння на 2,46мм (в 2,84 рази) і на 2,9 (в 2,14 рази) відповідно, в порівнянні з торцевим напрямком.

 
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