Полная версия

Главная arrow Строительство arrow ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Д.2. Виды динамических нагрузок

Любая нагрузка, меняющая во времени свою величину, направление или положение, называется динамической. Динамической будет даже постоянная нагрузка, приложенная к конструкции внезапно, сразу полной величиной (рис. Д.1, а). Динамические нагрузки по своей природе весьма разнообразны. При расчете сооружений целесообразно разделить их на отдельные виды.

Периодические неподвижные нагрузки характеризуются тем, что закон изменения их действия и величины во времени является периодическим, т.е. они многократно повторяются через определенные промежутки времени — периоды. Периодические колебания являются идеализацией колебательных процессов, которые протекают в природе и технике. Достаточно внести

Д. 1. Виды динамического воздействия

Рис. Д. 1. Виды динамического воздействия

малые флуктуации частоты, фазы или амплитуды, чтобы нарушить строгую периодичность процесса [3|. Тем не менее эта идеализация позволяет получать достоверные результаты. К периодическим воздействиям относится вибрационная нагрузка, возникающая при работе машин и механизмов вследствие неуравновешенности их отдельных частей. Вибрационная нагрузка изменяется во времени по гармоническому закону (закону синуса или косинуса), например (рис. Д.1, б)

где F — амплитудное значение возмущающей силы; 0 — угловая частота изменения возмущающей силы.

К вертикальной составляющей вида (Д.1) сводится действие установленного на сооружении двигателя из-за неуравновешенности ротора, масса которого имеет относительно оси вращения эксцентриситет е. Во время вращения ротора будет возникать центробежная сила инерции [13]:

Здесь т — масса ротора; р — угловая скорость. Масса тела определяется по формуле

где Q — вес тела; g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Вертикальная составляющая центробежной силы представляется выражением, аналогичным выражению (Д.1):

Вибрационная нагрузка является наиболее опасной для строительных конструкций ввиду следующих особенностей:

  • а) эффект действия вибрационной нагрузки зависит не только от ее величины (амплитудного значения), но и от ее периода. Малая нагрузка с одним периодом может привести к разрушению конструкции, тогда как эффект от другой нагрузки с большей амплитудной величиной может оказаться близким к статическому воздействию;
  • б) вторая особенность заключается в отсутствии локализации воздействия. Наибольший эффект может проявиться не там, где его естественно ожидать, в непосредственной близости от места приложения нагрузки, а в удаленных местах, и даже в другом сооружении, к которому нагрузка не приложена. Причина такого своеобразного явления объясняется свойством всякого реального тела, включая и грунт, совершать упругие колебания;
  • в) третья особенность состоит в том, что при определенных периодах и амплитудах воздействия вибрационная нагрузка оказывает вредное влияние на здоровье человека и на безупречную работу точных приборов и механизмов.

Кратковременные нагрузки, как правило, оцениваются импульсами, т.е. произведением силы на время ее действияJ = Ft (рис. Д.1, в). Обычно такие нагрузки создаются различными взрывами, когда нагрузка мгновенно возрастает и также быстро исчезает.

Ударная нагрузка может быть достаточно разнообразной. Так, при падении какого-либо тела на конструкцию ее можно описать диаграммой на рис. Д.1, а с дополнением начальной скорости колебаний. При работе всевозможных копров, прессов, кузнечных молотов и других ударных механизмов ее можно представить импульсами. Если череда ударов совершается с определенным периодом, как это показано на рис. Д.1, в штриховыми линиями, то ударную нагрузку можно считать периодической нагрузкой со всеми вытекающими отсюда последствиями. К ударным нагрузкам можно отнести и пульсацию ветра.

Подвижная нагрузка может быть как периодической, так и постоянной. Ее характерная особенность заключается в изменении места ее приложения во времени. Если этот процесс происходит медленно, без возбуждения сил инерции, то такие нагрузки можно считать статическими и их эффект определять с помощью линий влияния, построение которых изучается в курсах строительной механики. При больших скоростях нагрузка считается динамической. Расчет на такую нагрузку тоже может сводиться к построению линий влияния, но уже динамических. Этот подход в данной книге не рассматривается.

Сейсмическое воздействие создается при землетрясении, которое вызывает хаотичные колебания зданий через основание. При решении уравнений движения масс в качестве внешних воздействий выступают не силы, а ускорения (рис. Д.1, г), где г/0(?) — заданное смещение основания, a y^{t) ускорение (вторая производная по времени от перемещения). Здесь и ниже производные но времени обозначаются не штрихами, как производные но координатам, а точками.

Расчет на сейсмическое воздействие производится по нормам СНиП П-7-81 «Строительство в сейсмических районах», к которым есть актуализация ЦНИИСК имени В. А. Кучеренко [23|. Этот расчет излагается в параграфе 5.2. Расчет ответственных сооружений на сейсмическое воздействие выполняется по акселерограммам (на рис. Д.1, г изображен фрагмент акселерограммы).

Все виды динамических нагрузок можно условно разделить на массовые и безмассовые. К безмассовым нагрузкам относится давление ветра, взрывных волн и др. Часть массовых нагрузок можно приближенно считать без- массовыми, если их масса существенно меньше массы, на которую они воздействуют.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>