Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќбщие сведени€ о динамических воздействи€х на грунт

√лава 11. ¬опросы динамики дисперсных грунтов.

ќбщие сведени€ о динамических воздействи€х на грунт.

¬с€кое изменение нагрузки действующей на сооружени€ и основани€, сообщает им ускорени€, привод€щие к по€влению колебаний. ѕоследние распростран€ютс€ от точки приложени€ нагрузки в виде волн, унос€щих с собой от источника колебаний энергию, и передают еЄ от точки к точке среды, в которой волны движутс€. ѕри поглощении или отражении телом волн они оказывают на него динамическое воздействие - передают ему силовые импульсы. јмплитуды и частоты колебаний, скорости их распространени€ и затухани€ со временем и с рассто€нием от источника воздействи€ завис€т не только от характера нагружени€, но и от физико-механических свойств среды.

ѕеремещени€ при колебани€х и волновых воздействи€х сооружений и их оснований и возникающие в них динамические силы и напр€жени€ могут вызывать деформации и повреждени€, приводить к значительным и неравномерным осадкам и кренам фундаментов. ”дары и колебани€, особенно при сильных взрывах и землетр€сени€х, могут настолько понижать прочность грунтов, что значительные их массы тер€ют устойчивость и обрушиваютс€, а водонасыщенные пески могут переходить в разжиженное состо€ние и растекатьс€.

— другой стороны, в р€де случаев дл€ осуществлени€ тех или иных технологических процессов колебани€ и удары создаютс€ преднамеренно. ¬ области фундаментостроени€ к ним прибегают дл€ облегчени€ и ускорени€ разработки грунтов и их уплотнени€, дл€ погружени€ свай.

»зучение закономерностей искусственно вызываемых в грунте колебательно-волновых процессов позвол€ет использовать их дл€ ускорени€ инженерно-геологических и геотехнических изысканий и дл€ контрол€ за изменением свойств грунтов при строительно-технологических воздействи€х, например при искусственном уплотнении грунтов укаткой.

¬о всех случа€х, когда надлежит учитывать описанные выше динамические эффекты, нагрузки называют динамическими, в отличие от статических, при которых эти эффекты настолько незначительны, что ими можно пренебрегать.

ƒинамические нагрузки и силы называют также возмущающими.

ƒинамические нагрузки, возникающие при работе неуравновешенных машин, возбуждают колебани€ фундаментов, на которые они установлены. ѕоследние, в свою очередь, станов€тс€ источниками сотр€сений, которые, распростран€€сь на значительные рассто€ни€ через грунт, передаютс€ окружающим здани€м и сооружени€м.  олебани€ фундаментов машин могут оказывать вредное вли€ние на работу самих машин, на осуществл€емые с их помощью технологические процессы и на организм обслуживающего персонала. ѕод вли€нием распростран€ющихс€ через грунт сотр€сений нередко усиливаетс€ развитие осадок зданий и сооружений, а также деформаций конструкций. ѕоэтому учет динамических нагрузок при проектировании фундаментов машин совершенно необходим.

Ќаиболее характерные кривые изменени€ динамических нагрузок во времени, вызываемых работой машин, показаны на рис. 11.1.

 

 

–ис. 11.1. »зменени€ неуравновешенных сил инерции во времени при работе машин:

а Ц периодические нагрузки (1 Ц гармонические; 2 Ц поличастотные); б Ц непериодические нагрузки Ц импульсные (3 Ц простые; 4 Ц сложные).

 

ѕериодические нагрузки (рис. 11.1, а) могут быть гармоническими (крива€ 1) или поличастотными (крива€ 2); первые (крива€ 1) возникают при работе турбоагрегатов, моторгенераторов и других машин с вращающимис€ част€ми, вторые (крива€ 2) - при работе машин с кривошипно-шатунными механизмами (например, поршневых компрессоров).

Ќепериодические нагрузки (рис. 11.1, б) относ€тс€ чаще всего к разр€ду импульсных (крива€ 3), подобных возникающим при работе кузнечных молотов, но могут носить и более сложный характер. Ќапример, крива€ 4 характеризует изменение во времени момента пары, передаваемой на фундамент приводным двигателем прокатного стана.

ћетодика определени€ динамических нагрузок от неуравновешенных машин приводитс€ в действующих нормах.

—ейсмические воздействи€.  ак известно, земна€ кора неоднородна и состоит из скальных массивов, разделенных трещинами; эти массивы различны по механическим свойствам. ћедленные относительные смещени€ массивов, привод€ к накоплению деформаций, которые в силу неравномерности достигают предельного состо€ни€ на локальных участках или (по установившейс€ терминологии) в очагах землетр€сений. «десь происход€т разрывы земной коры; освобождающа€с€ при этом потенциальна€ энерги€ деформации переходит в кинетическую энергию упругих волн, распростран€ющихс€ по всему земному шару и про€вл€ющихс€ на земной поверхности в виде кратковременных интенсивных колебаний, называемых землетр€сением.

¬озникающие при землетр€сении силы взаимодействи€ между колеблющимс€ грунтом и возведенными на нЄм строени€ми представл€ют сейсмическое воздействие, при котором в конструкции сооружений по€вл€ютс€ инерционные усили€ (Ђинерционные сейсмические нагрузкиї); эти усили€ могут вызвать повреждени€ или даже разрушени€ строений. ƒл€ определени€ сейсмического воздействи€ необходимо знать в. общем случае смещение, скорость и ускорение колебательного движени€.

—ейсмический эффект от очага землетр€сени€ распростран€етс€ к сооружению через его основание, которое может иметь, как правило, слоистое строение; например, сжимаемый слой, на котором возводитс€ сооружение, подстилаетс€ несжимаемой скальной породой.  ак показали соответствующие исследовани€, слоистое основание, содержащее сжимаемый слой с пониженной скоростью распространени€ сейсмических волн, должно быть изучено дополнительно.

Ќа распространение смещений и ускорений на поверхности сжимаемого сло€ существенно вли€ет не только толщина сло€, но также и наклон скального основани€, подстилающего сжимаемый слой (рис. 11.2).

–ис. 11.2.  рива€ изменени€ коэффициента перегрузки k при наличии сжимаемого сло€ грунта: 1 Ц скала; 2 Ц сжимаемый слой.

 

“ак, согласно рис. 11.2 (где показана крива€ изменени€ коэффициента перегрузки k, т. е. множител€, на который необходимо увеличить волновой эффект, распростран€емый по скальному основанию, чтобы получить его значение на верхней границе сжимаемого сло€) наличие сжимаемого сло€ может как увеличивать, так и снижать максимальные ускорени€, которые подход€т к данной точке по скальному основанию. Ќапример, дл€ точки I амплитуды ускорени€ будут в два раза больше, чем дл€ точки II, и в два с половиной раза больше, чем дл€ точки III. ѕоэтому в данных услови€х здание целесообразно расположить в точке II, так как сейсмостойкость этого здани€ будет значительно выше по сравнению с расположением его в точке I или III.

“аким образом, сейсмостойкость может повышатьс€ за счет удачного использовани€ инженерно-геологических условий данного района, что дает возможность избежать дополнительных затрат при строительстве сооружений в этом районе.

–асчет сооружений на сейсмическое воздействие в случае, когда колебани€ основани€ сооружени€ заданы акселерограммой землетр€сений, представл€ет известные трудности, вследствие чего по действующим нормам интенсивность этих колебаний характеризуетс€ так называемым коэффициентом сейсмичности - отношение величины сейсмического ускорени€ к ускорению силы т€жести.

ƒинамические свойства грунтов основани€ сооружений могут оказывать существенное вли€ние на величину сейсмического воздействи€. Ёти свойства учитывают при микросейсмическом районировании застраиваемых территорий с учетом капитальности инженерных сооружений.

—ледует иметь в виду, что сейсмические колебани€ могут вызывать потери динамической устойчивости структуры водонасыщенных несв€зных грунтов и их переход в разжиженное состо€ние в обширных массивах, что всегда имеет катастрофические последстви€ дл€ расположенных на них зданий и сооружений.

—отр€сени€ грунта, обусловленные движением транспорта, по сравнению с сотр€сени€ми, вызываемыми сейсмическими силами землетр€сений, весьма слабые. ќднако вследствие длительности воздействи€ они могут быть причиной осадок оснований и вибротекучести дисперсных грунтов, так как при длительном действии сотр€сений и возрастании ускорени€ колебаний сопротивление сдвигу дисперсных грунтов, особенно несв€зных, значительно уменьшаетс€, а изменение коэффициента пористости грунтов с возрастанием колебаний увеличиваетс€, обусловлива€ виброуплотнение грунтов.

ƒействие взрыва вызывает в грунтах быстропротекающие механические процессы: возникновение взрывной газовой камеры в весьма короткие промежутки времени (иногда в тыс€чные доли секунды), дав€щей на окружающий ее грунт с огромной силой (пор€дка дес€тков тыс€ч мегапаскалей), обусловливает зарождение и движение взрывных волн, измен€ющих во времени напр€женное состо€ние массива грунта и движение частиц его со скоростью, мен€ющейс€ от нескольких тыс€ч метров в секунду до нул€.

¬зрывные импульсы характеризуютс€ максимальным давлением ртах, временем его нарастани€ t1, временем спада до нул€ t2 и суммарным временем действи€ взрыва tΣ.

 ак показывают опыты проф. √. ћ. Ћ€хова и др., в грунте при взрыве заглубленных сосредоточенных зар€дов ¬¬ (взрывчатых веществ) возникают газовые камеры (полости). — течением времени газова€ камера разрушаетс€, но врем€ разрушени€ может быть весьма различным - от нескольких минут (в песках) до нескольких мес€цев (в плотных глинах).

–адиус взрывной газовой камеры Rк после ее полного сформировани€ можно определить по эмпирической зависимости

, (11.1)

где χ - коэффициент пропорциональности, завис€щий от свойств грунта; -масса зар€да ¬¬ (взрывчатого вещества), кг.

ѕри взрывах сосредоточенных зар€дов в грунте возникают: нормальные (радиальные) давлени€ р, боковые (тангенциальные) давлени€ рτ и движение частиц со скоростью ú.

ѕри расчете взрывов сосредоточенных зар€дов в неводонасыщенных грунтах и скальных породах определ€ют как функцию времени три величины:

; , . (11.2)

ѕри расчете сосредоточенных взрывов в водонасыщенных грунтах и жидких средах достаточно исследовать две величины:

и . (11.3)

ќпределение параметров волн напр€жений в грунтах при взрывах и параметров скоростей их распространени€ производитс€ путем проведени€ специальных полевых испытаний. ѕо результатам испытаний устанавливают эмпирические формулы дл€ определени€ расчетных параметров взрывных волн в грунтах в зависимости от массы зар€да, рассто€ни€ до пункта взрыва и т. п.

ƒинамические свойства грунтов завис€т от вида динамических воздействий; при исследовании этих свойств примен€ют различные методы: вибрационные, сейсмические и при интенсивных воздействи€х (взрывах и пр.) исследуют напр€женно-деформированное состо€ние при распределении возникающих при таких воздействи€х в грунтах волн напр€жений.

ќсновные характеристики динамических свойств грунтов:

- параметры упругих и поглощающих свойств при динамических нагрузках малой интенсивности (не превышающих предела упругости) - модуль упругости , коэффициент ѕуассона μ,, коэффициент затухани€ колебаний п, а также другие, эквивалентные им динамические характеристики, например скорость распространени€ и коэффициент поглощени€ упругих волн;

- обобщенные коэффициенты жесткости оснований при равномерном Cz и неравномерном φ сжатии, равномерном х и неравномерном ψ сдвиге и соответствующие коэффициенты затухани€, используемые в расчетах колебаний жестких массивных фундаментов на упругом основании;

- характеристики сжимаемости грунтов при динамических нагрузках значительной интенсивности (превышающих предел упругости) - кривые Ђнапр€жение - деформаци€ї (р - ε), модули деформации при нагружении н и разгружении р;

- динамические характеристики сопротивл€емости деформаци€м формоизменени€ (сдвига) и предельного состо€ни€ (прочности) грунтов, а также оценка устойчивости их структуры при переходе в разжиженное состо€ние.

 



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
ќсобенности органа равновеси€ и слуха у рогатого скота | ‘изиологические системы организма
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-06; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 4762 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тремитесь не к успеху, а к ценност€м, которые он дает © јльберт Ёйнштейн
==> читать все изречени€...

2004 - | 1936 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.018 с.