Warning: Memcache::connect(): Can't connect to localhost:11211, Connection refused (111) in /var/www/html/proektstroy/avilia/.dba/DBA.php on line 82
Пределы применимости теории сейсмостойкости / технадзор и экспертиза безопасности / Статьи / Proektstroy.ru - строительный интернет портал

Проектстрой - информационный портал о строительстве и ремонте

Добавляйте свои компании, услуги, акции, объявления с ценами и описанием бесплатно
Работаем с частными лицами, бригадами и строительными компаний

Пределы применимости теории сейсмостойкости

02 декабря 2009г.

1. Теория сейсмостойкости, как она есть.

Теория сейсмостойкости сформировалась в СССР во второй половине пятидесятых годов прошлого столетия. В основу теории был принят спектральный метод расчёта зданий на сейсмические воздействия. Метод был применён с учётом специфики нормативных требований сложившихся в стране. С.В. Поляков в работе [1] определил следующее:.. "Спектральный метод не даёт сведений о моментах времени, когда проявляются максимальные сейсмические силы...и далее...В рамках спектрального метода максимальные значения сейсмических нагрузок остаются неизвестными. На практике значения сейсмических нагрузок находят на основе дополнительных предположений определяемых спецификой нормативных требований различных стран".

К рассмотрению примем СНиП П-А 12-69 "Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования." (2) В каждом (любом) методе расчёта наличествуют два этапа:

  • этап определения нагрузок
  • этап распределения усилий в элементах конструктивных систем зданий (сооружений).

Будем рассматривать этап определения максимальных сейсмических нагрузок. При чём будет рассматриваться сооружение, моделируемое системой с одной степенью свободы (термин теории сейсмостойкости).

Теория сейсмостойкости в своей основе полагается на прочностные подходы. Она определяет такое состояние, когда конструктивная система зданий полностью воспринимает воздействие, передаваемое с основания на сооружение, т.е. конструкции зданий должны иметь прочность, способную погасить энергию воздействия и не потерять несущую способность и устойчивость.

Этот прочностной подход выражается формулой, определяющей расчётное значение сейсмической силы:

S = Q • Kc • Bт, где:

Q — масса сооружения, Kc — коэффициент сейсмичности, — коэффициент динамичности

Коэффициент динамичности является основным показателем при определении сейсмической нагрузки и при расчёте обеспечивающем необходимую прочность зданий.

Уравнение коэффициента динамичности принятое в упомянутом СНиПе:

Bт = 1 / T, где:

T — период собственных колебаний зданий.

Проанализируем эту формулу. Минимальная регистрируемая частота волнового воздействия в сейсмологии составляет 0,10 сек. — от неё и поведём счёт:

При Т = 0,10 сек. — величина ВТ равна 10,
при Т = 1,50 сек.- величина Вт равна 0,67

Как видим в пределах массовой застройки, периоды собственных колебаний, которой изменяются в этом диапазоне частот, разброс величины В значителен (15 раз). Из практики наблюдений известно, что максимальные ускорения обычно проявляются при частоте близкой к 5 Гц (0,20 сек.), следовательно величина коэффициента в этом случае будет равна 5.

Что регламентируют нормы СНиП [2]? В соответствии с установленными требованиями этого документа величина В не должна быть более 3.

Сравнение показывает, что коэффициент динамичности занижен на 40 %, следовательно расчётная величина Кс•Вт для 9 баллов будет составлять не 0,50, а 0,30. В физике величина коэффициента сейсмичности представляет собой отношение величин двух ускорений: a / g, где:
a — ускорение сейсмических волн, g — ускорение свободного падения.

Приняв для 9 баллов ускорение 500 см/сек² получим КС = 0,5.

Величина коэффициента сейсмичности занижена на 40%.

2. Надуманный коэффициент динамичности.

Корчинский И.Л. в своей работе [3] «Сейсмическое строительство зданий» сказал:

«Первая попытка создать теоретические предпосылки для расчёта и проектирования сейсмостойких зданий и сооружений была сделана в девятнадцатом веке японским учёным Ф. Омори, предложение которого получило название «статической теории».Вскоре выяснилось, что расчёт зданий по этой теории во многом носил формальный характер и мало влиял на размеры несущих элементов. Это явно указывало на неполноценность «статической теории» и требовало изыскания более совершенных методов расчёта. В сознании строителей всё более созревала мысль о необходимости такого подхода к расчёту сооружений на сейсмические воздействия, который бы учитывал динамику явления. С введением в нормы проектирования динамического метода расчёта положение изменилось и позволило создать более обоснованное представление о работе конструкций при землетрясении.»

В 1900 году японцы Ф.Омори и Сано предложили «статическую теорию», основанную на предположении, что здания колеблятся с теми же параметрами что и грунт.

Сейсмическая нагрузка определялась по формуле:

1) S = K • Q
K = a / g, где:
a — максимальное ускорение сейсмических волн у поверхности, g — ускорение свободного падения, Q — масса здания.

В 1934 году М.А. Био предложил спектральный метод расчёта зданий на сейсмические воздействия. Этот метод основан на построении стандартного спектра ускорений, регистрируемых при значительном количестве землетрясений. Кривая спектра определяет зависимость между нормируемыми ускорениями зданий (сооружений) с одной степенью свободы и периодом его собственных колебаний.

Сейсмическая нагрузка в нижнем сечении определяется по формуле:

2) S = C • Q, где:
C — коэф. зависящий от периода собственных колебаний зданий (максимальный = 0,06 для зданий и 0,1 для сооружений), Q — масса всего сооружения

Здесь предполагается, что основание здания перемещается по закону,отвечающему реальным землетрясениям. С.В. Поляков в работе [1] сообщил: «Основу методики расчёта по спектральным кривым составляет назначение расчётной спектральной кривой, ординаты которой используют при определении расчётных сейсмических нагрузок. ... и далее В работах И.Л. Корчинского спектральный метод расчёта получил значительное развитие.»

Приведенные формулы 1 и 2 идентичны, но в формуле 2 ускорения конкретизируются в зависимости от основного тона собственных колебаний зданий, а формуле 1 принимается всегда максимальным. Как видно в вопросах динамических характеристик изменений не наблюдается. И та, и другая формула отражают одно и тоже явление — величину ускорения сейсмических волн.

Стандартный спектр ускорений принятый М.А. Био, это кривая, определяющая зависимость между нормируемыми ускорениями сооружения, моделируемого системой с одной степенью свободы, и периодом его собственных колебаний. [1] С величины 0,3 сек. (3 Гц) кривая резко идёт вниз до величины 0,8-1 сек. ( 1 Гц). Кривая рассмотренного спектра никаким образом не отражает динамического повышения, а наоборот отмечает значительное снижение величины ускорения ,и соответственно сейсмической силы, в зависимости от увеличения периода собственных колебаний.

Как видим рассмотренные методы расчёта не отражают динамики сейсмических воздействий.

В теории сейсмостойкости была принята максимальная сейсмическая сила по формуле:

3) S = Kc • Bt • Q, где:
Кс — коэффициент сейсмичности, величина которого была уменьшена в 4 раза против его истинной физической величины, что позволило ввести так — называемые коэффициенты динамичности от 0,8 до 3. Вт — коэффициент динамичности, величина которого равна 1 / T

В сущности эта величина не является коэффициентом, а представляет собой частоту основного тона собственных колебаний зданий и имеет размерность Гц (герц).

Здесь следует отметить: во-первых, коэффициент — величина безразмерная; во-вторых, повышающий коэффициент динамичности не может быть равен единице или менее её. Оба эти обязательные условия в теории сейсмостойкости не соблюдаются.

Однако эти ухищрения динамики, как таковой, искусственным образом создать не позволили, поскольку в первом разделе статьи определено, что сейсмическая сила теории сейсмостойкости на 40 % ниже величины определённой по,так называемой, «статической теории» Ф.Омори.

При создании новых норм в республиках СНГ авторам пришлось искать выход из создавшейся ситуации: во первых ввести естественную физическую, а не надуманную, величину коэффициента сейсмичности — a / g, а во вторых, как следствие, занизить величину расчётной сейсмической силы в четыре — пять раз.

В Казахстане ввели коэффициент редукции, а Украина и Россия назвали коэффициентом учитывающим пластические деформации конструктивных систем. Возникает вопрос за счёт чего можно снизить расчётную нагрузку в пять раз если рассмотреть график зависимости деформаций от напряжений Закона Гука? Ответ один — только за счёт надуманного коэффициента динамичности. Просто и технично, при всём этом без стеснения за авторов теории сейсмостойкости.

3. Заключение.

В июле 2009 года институт КазНИИССА дал такое заключение Республиканскому Стройкомитету: «Нормы сейсмостойкого строительства всех ведущих стран мира (включая Японию, США, страны Европы, Азии и Южной Америки) основаны на линейно-спектральной теории. В соответствии с основами этой теории значения расчётных сейсмических нагрузок на здания зависит от расчётной величины ускорения основания и спектрального графика коэффициента динамичности.

Нормативные графики коэффициента динамичности представляют собой кривые, огибающие с заданной обеспеченностью соответствующие выборки графиков коэффициентов динамичности, построенных при характеристике затухания — в 5% по записям реальных землетрясений. Форма и ординаты графиков получены по результатам обработки сотен записей сильных землетрясений и подтверждены материалами исследований нескольких поколений выдающихся специалистов теории сейсмостойкости. (М.Био, Хаузнер, И.Л.Корчинский, И.В.Голденблат) и их многочисленных последователей, как в пределах бывшего СССР, так и за рубежом.

Добавить просто нечего — круг замкнулся, и массовые разрушения зданий и гибель людей будут продолжаться.

Перечень литературы, на которую даны ссылки:

  • С.В.Поляков и другие. «Динамический расчёт сооружений на специальные воздействия». Справочник проектировщика. Москва, Стройиздат, 1981 год.
  • СниП П-А12-69. Строительство в сейсмических районах.
  • И.Л. Корчинский Л.А. Бородин. А.Б.Гроссман и др.«Сейсмостойкое строительство зданий» Москва. «Высшая школа» 1971 год.

КОЗЫРЕВ К.В.



Источник:




Блог

Что такое эрозия почвы?

  • 07 марта 2017г.

    Для фермера эрозия почвы означает снижение производительности земли и может стоить денег, времени и сил на устранение неприятных повреждений почвы.

Особенности оформления клиник

  • 04 марта 2017г.

    В России большинство коммерческих клиник арендует соответствующие стандартам коммерческие площади, а не строят отдельно стоящие здания. Тем не менее, ремонт в арендуемых помещениях требуется в любом случае, ведь интерьер медицинского заведения всегда отличается от простого офисного интерьера.

Статьи

  • 30 августа 2018г.

    Организовать новое строительство довольно сложно, так как этот процесс долгий и многоэтапный. Суть в том, что под подобными работами понимается не только возведение нового здания, но еще и множество организационных процессов, составление договоров и юридическое подтверждение оригинальности строительного объекта.

    читать далее..

  • 30 августа 2018г.

    Сегодня дома и квартиры оснащены огромным количеством электронного оборудования. В жилищах присутствуют холодильники, телевизоры, видеоаппаратура, компьютеры и прочие устройства. Однако они могут быстро выйти из строя при скачках напряжения в центральной сети. Чтобы этого не произошло, лучше приобрести специализированный стабилизатор. Он будет положительно действовать на напряжение, изменяя его до оптимального значения.

    читать далее..

  • 20 августа 2018г.

    Интернет Вещей создает условия для умного дома, вещи в котором можно контролировать удаленно. Используя смартфон и приложение можно управлять дверью, светом, холодильником, кондиционером и даже сыпать еду в миску домашнего питомца. Интернет вещей также облегчил отслеживание безопасности дома. Умные системы безопасности очень легко настраиваются и доступны как в виде сами-по-себе-комплекты, так и как полномасштабные системы с мониторингом.

    читать далее..

  • 20 августа 2018г.

    В жаркие летние дни чердаки, мансарды и верхние этажи дома могут стать очень горячими местами для пребывания, даже когда центральное кондиционирование воздуха позволяет охлаждать пространство. Если чердак представляет собой жилое пространство, например, спальню, и не связан с воздуховодами, есть несколько вариантов, позволяющих эффективно охлаждать пространство.

    читать далее..



Рекомендуют


Наверх