Прогрессирующее обрушение конструкции определяется как распространение первоначального локального разрушения элемента конструкции, которое в конечном итоге приводит к обрушению всей конструкции или ее значительной части. Этот тип обрушения происходит непропорционально, поэтому его также называют непропорциональным обрушением.
Две основные причины, вызывающие прогрессирующее обрушение, – это ошибки проектирования или строительства и экстремальные условия нагрузки. Прогрессирующее обрушение конструкций в основном подразделяется на пять различных типов в зависимости от инициирующего события и результирующего обрушения конструкции.
В этой статье объясняются различные режимы прогрессирующего обрушения: молния, домино, нестабильность, блин, секционный тип и смешанный тип обрушения, классифицированные в зависимости от типа конструкции и инициирующего события.
Различные типы прогрессирующего обрушения
Несмотря на то, что прогрессирующее обрушение понимается как отказ, который затрагивает всю систему из-за диспропорции, окончательное состояние обрушения конструкции может происходить по-разному. Различными типами прогрессирующего обрушения являются:
1. Обрушение типа “блин
Известным примером обрушения типа “блин” является прогрессирующее обрушение башен Всемирного торгового центра (ВТЦ). Воздействие самолетов на конструкцию привело к пожару, который инициировал локальное разрушение в зонах воздействия. Потеря вертикальной несущей способности произошла на нескольких этажах, которая позже распространилась на все поперечное сечение башни.
Обрушение Всемирного торгового центра .
Со временем верхняя часть конструкции начала двигаться вниз и накапливать кинетическую энергию. Столкновение верхней части здания с нижней частью конструкции, которая все еще оставалась неповрежденной, привело к возникновению большой силы удара, превышающей резервные возможности конструкции. В итоге это привело к полной потере несущей способности в зоне удара. Это разрушение прогрессировало и привело к полному обрушению.
Прогрессирующее обрушение блинного типа
Таким образом, особенности обрушения типа “блин” таковы:
2. Обрушение по типу молнии
Обрушение типа “молния” происходит в результате первоначального разрушения одного или нескольких напряженных элементов конструкции. Такое разрушение обычно происходит при внезапном разрыве тросов моста или разрушении одного или нескольких анкеров подпорной стены.
Обрушение типа “молния” характеризуется следующими особенностями:
Некоторые случаи, демонстрирующие разрушение типа “молния”, следующие:
Обрушение моста Такома-Нарроуз по типу молнии
3. Коллапс типа домино
Коллапс типа “домино” имеет отличительную особенность от вышеупомянутых типов коллапсов, которая заключается в опрокидывании отдельных элементов, что приводит к разрушению следующего элемента в результате распространяющегося действия.
Важными особенностями коллапса типа домино являются:
Каскадное обрушение опор воздушных линий электропередач является одним из распространенных примеров обрушения типа “домино”.
4. Обрушение типа секции
Разрушение по типу сечения можно объяснить на примере балки при изгибе или бруса при осевом растяжении. Когда этот элемент подвергается разрушению, внутренние силы из этой области передаются на оставшееся поперечное сечение. Это тип быстрого разрушения и не является типом прогрессирующего разрушения. Но оно включено для изучения его вклада, сходства и аналогий. При разрушении типа молнии, наблюдаемом в кабельных сетях, мембранных конструкциях или кабельных мостах, аналогия между прогрессирующим разрушением и разрушением типа сечения более применима.
5. Коллапс типа нестабильности
Коллапс типа нестабильности происходит из-за небольших дефектов или поперечной нагрузки. Конструкции обычно проектируются так, чтобы избавиться от проблем нестабильности.
Например, отказ элемента крепления может привести к обрушению всей системы. Это чаще всего происходит в балочных или ферменных конструкциях, где используются системы креплений. Другим распространенным примером является разрушение ребра жесткости плиты, которое приводит к локальной неустойчивости и разрушению смещенной плиты. Это приводит к глобальному обрушению.
Важными особенностями разрушения по типу неустойчивости являются:
6. Коллапс смешанного типа
Обрушение смешанного типа – это комбинация различных типов обрушений, описанных ранее. В таких конструкциях, как здания, прогрессирующее обрушение может происходить при сочетании обрушений типа “блин”, типа “домино”, типа “молния” и типа неустойчивости. В данном случае смятие колонн в непрерывной рамной конструкции из-за перегрузки представляет собой обрушение типа “молния”. По мере развития разрушения оно может привести к дестабилизации элементов, что является характеристикой разрушения типа неустойчивости.
В целом, обрушения типа молнии и секционного типа можно отнести к классу перераспределения, в то время как обрушения типа “блин” и “домино” преобразуют потенциальную энергию в кинетическую и относятся к классу удара. Коллапсы смешанного типа и типа нестабильности имеют свои особенности и не имеют сходства с другими типами.
Часто задаваемые вопросы
Что такое прогрессирующее обрушение?
Прогрессирующее обрушение конструкции определяется как распространение первоначального локального разрушения элемента конструкции, которое в конечном итоге приводит к обрушению всей конструкции или ее значительной части. Этот тип обрушения происходит непропорционально, поэтому его также называют непропорциональным обрушением.
Что такое блинное обрушение конструкции?
Обрушение типа “блин” происходит в результате первоначального разрушения несущих вертикальную нагрузку элементов. Элементы здания могут частично или полностью отделиться и упасть. Падение происходит при вертикальном движении жесткого тела. Во время такого обрушения потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Падение или отделение конструктивных элементов влияет на оставшуюся конструкцию – эти нагрузки в результате удара приводят к разрушению вертикальных несущих элементов. Эти эффекты вместе приводят к прогрессированию обрушения в вертикальном направлении.
Каковы особенности обрушения конструкций типа “молния”?
Обрушение типа “молния” характеризуется следующими особенностями:
1. Обрушение типа “молния” вызывается первоначальным разрушением одного или нескольких элементов конструкции.
2. Любое разрушение элемента сопровождается перераспределением сил на оставшиеся структурные элементы.
3. Первоначальное разрушение элементов конструкции создает импульсивную нагрузку. Оставшаяся структура демонстрирует динамическую реакцию на эту импульсную нагрузку.
4. Совместное действие статических и динамических эффектов приводит к концентрации усилий на элементах.
5. Концентрация усилий приводит к разрушению элементов, сходных по типу и функции с разрушением соседних элементов или элементов, разрушившихся в непосредственной близости.
6. Разрушение происходит в направлении, обратном главным силам, действующим в разрушающихся элементах.
Каковы причины разрушения бетонной опалубки?
10 ошибок при строительстве, которых следует избегать в сейсмоопасных районах
Конструктивная система аутригера для высотного здания: Все, что нужно знать
Читайте далее:- Важные ноу-хау о прогрессирующем обрушении строительных конструкций.
- Всемирный торговый центр: Причины разрушения здания после атаки 9/11.
- Пизанская башня: Архитектурное чудо или инженерная неудача?.
- 3 важных случая обрушения зданий из-за плохого управления строительством.
- Эйфелева башня: Особенности конструкции железного гиганта.
- Проектирование каменных конструкций на случайные повреждения – типы случайных нагрузок.
- Часовая башня Биг-Бен: тиканье с наклоном.