Сооружения обычно подвергаются статическим и динамическим нагрузкам. Первые постоянны во времени, а вторые изменяются во времени. Большинство гражданских сооружений проектируется в предположении, что все приложенные нагрузки являются статическими. Влияние динамических нагрузок не учитывается, поскольку конструкция редко подвергается динамическим нагрузкам; более того, их учет при анализе усложняет решение и требует много времени.
Эта особенность пренебрежения динамическими силами иногда может стать причиной катастрофы, особенно в случае землетрясений. В настоящее время растет интерес к процессу проектирования гражданских инженерных сооружений, способных выдерживать динамические нагрузки, в частности, нагрузки, вызванные землетрясениями.
Существует ряд факторов, влияющих на сейсмостойкость конструкции, таких как конфигурация конструкции, боковая жесткость, боковая прочность и пластичность, в дополнение к форме, эстетике, функциональности и комфорту здания. Поведение конструкций во время землетрясений в решающей степени зависит от этих факторов. Даже если хотя бы один из них не гарантирован, ожидается, что характеристики здания во время землетрясения будут плохими.
Факторы, влияющие на сейсмостойкое проектирование сооружений
1. Сейсмическая структурная конфигурация
Сейсмическая структурная конфигурация является одним из факторов, которые в значительной степени влияют на сейсмостойкое проектирование сооружений. Она включает три основных аспекта, к которым относятся геометрия: форма и размер здания, расположение и размер конструктивных элементов, а также расположение и размер значимых неконструктивных элементов.
Здания с простой конфигурацией более предпочтительны, чем сложные здания. Например, здания с прямоугольным планом и прямой высотой имеют прямой путь нагрузки для передачи сил инерции, вызванных землетрясением, на их фундамент при любом направлении сотрясения грунта. Именно поэтому такая конфигурация демонстрирует хорошие показатели во время землетрясения.
Простая конфигурация здания демонстрирует хорошие характеристики во время землетрясения
Однако здания с отступами и центральными проемами создают геометрические ограничения для потока сил инерции. Такие здания требуют изгибания путей нагрузки для сотрясения грунта вдоль определенных направлений, что приводит к концентрации напряжений во всех точках изгиба путей нагрузки.
Сложная конфигурация здания показывает плохие характеристики во время землетрясений
2. Жесткость конструкции
Необходимая степень жесткости в данной конструкции достигается путем правильного соотношения размеров и материалов элементов конструкции. Боковая жесткость – это начальная жесткость здания, хотя жесткость здания уменьшается с увеличением повреждений.
Боковая жесткость
2. Структурная прочность
Прочность конструкций контролируется размерами элементов конструкции и свойствами материала. Поэтому для получения определенной степени прочности необходимо соответствующее соотношение размеров элементов и материалов. Боковая прочность – это максимальное сопротивление, которое здание оказывает в течение всей своей истории сопротивления относительной деформации.
Боковая прочность
4. Пластичность конструкции
Пластичность – это способность здания выдерживать большие смещения в результате структурных повреждений без разрушения и чрезмерной потери прочности. Достижение достаточной пластичности требует проведения обширных лабораторных испытаний на полномасштабном образце для определения предпочтительных методов детализации. В заключение следует отметить, что поперечная жесткость, поперечная прочность и пластичность зданий могут быть обеспечены путем строгого соблюдения большинства норм сейсмического проектирования.
Пластичность здания
Характеристики вязкости здания в сравнении с характеристиками вязкости
- ФИЛОСОФИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ.
- Принципы концептуального проектирования сейсмостойких сооружений.
- Факторы, влияющие на степень повреждения зданий при землетрясении.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Вязкость битумных материалов – измерения и факторы.
- Пластичность строительных конструкций для сейсмостойкого проектирования.
- Эксплуатационные характеристики различных типов зданий во время землетрясения.