Меню
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Надійність будівельних об'єктів та безпека життєдіяльності людини
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Ударні впливи на будівлі і споруди

Під ударом розуміють динамічний контактна взаємодія різних тел. Аварійні ударні навантаження на будівлі і споруди, так само як сейсмічні та аварійні вибухові, відносять до особливих впливів, так як вони характеризуються високою інтенсивністю та рідкісної повторюваністю. За різними оцінками втрати від аварійних ударів складають від десятків до сотень мільйонів доларів на рік, крім того, вони нерідко супроводжуються загибеллю людей.

Аварійні удари можуть мати місце в різних областях техніки, у тому числі в промисловому, цивільному, енергетичному, транспортному та інших галузях будівництва. Практика показує, що зростання кількості і різноманітності видів аварійних ударних впливів становить 10-30 % в рік.

Удар може виникнути, наприклад, при зведенні багатоповерхової будівлі або багатоярусного або високої споруди при аварійному обриві стропа, при недбалому закріплення вантажу, необережному повороті стріли крана і т. д.

Аварійним впливам піддаються конструкції вбудованих етажерок одно - і багатоповерхових промислових будівель з вертикальним технологічним процесом при падінні вантажів, що переносяться мостовими або підвісними кранами, якими зазвичай обладнуються такі будівлі.

Горизонтальним ударів зазнають колони гаражів, опори промислових і транспортних естакад, стійки вуличних ліхтарів при наїздах транспортних засобів, опори мостів та конструкцій причальних при навале судів та ін.

З урахуванням тяжкості наслідків особливу групу споруд, що піддаються цілого набору аварійних ударних впливів, становлять унікальні і дорогі об'єкти типу АЕС і морських нафтогазопромислових споруд (платформ).

Захисні оболонки АЕС - найбільш відповідальні елементи цих споруд - розраховуються на падіння літака при авіакатастрофі, удари об'єктами, переносяться ураганами, а також на внутрішні ударні впливи, що виникають при аварії в системах забезпечення реактора і при завантаженні ядерного пального.

Морські платформи нафтовидобутку піддаються ударам судів, крижин, айсбергів, а також падаючих елементів бурового і експлуатаційного обладнання.

Існують ще дві великі групи аварійних ударів: першу складають удари, викликані розльотом елементів обладнання і конструкцій при внутрішніх промислових вибухах, другу - удари, викликані обваленням конструкцій або обладнання при землетрусах або зовнішніх вибухи.

Нарешті, постійним джерелом аварійних ударів є будівництво із збірних елементів, превалировавшее протягом багатьох років у нашій країні і стає все більш популярним за кордоном. Вертикальні удари монтуються елементами, що виникають внаслідок несправностей монтажного устаткування, зазвичай ведуть до прогресуючого обвалення будівлі, що зводиться або його частини. Досить поширені також горизонтальні удари збірними елементами за зведеною частини, обумовлені невдалим маневруванням монтажного крана.

Більшість аварійних ударів наноситься тілами (ударниками) значної маси (до декількох тонн) з відносно малими швидкостями (м/с, десятки м/с). З позицій реакції конструкції це відрізняє аварійні удари від добре вивчених військовими інженерами високошвидкісних ударів бомб і снарядів по захисним спорудам, оскільки дозволяє використовувати для розрахунку методи, що базуються на уявленнях класичної динаміки. Разом з тим вимоги до збереження конструкцій і споруд, що зазнають аварійні удари, близькі до вимог для впливів на конструкції, де можуть бути допущені значні пластичні деформації. Основною відмінністю тут є те, що в разі ударів необхідно враховувати не тільки загальні, але і місцеві (локальні) деформації та пошкодження, які можуть стати причиною відмови конструкції. Під відмовою в останньому випадку розуміється пробивання конструкції (рис. 3.2, а) або відкол її частини (рис. 3.2, б), який має місце в залізобетонних плитах і оболонках у результаті виникнення відбитої від нижньої поверхні хвилі розтягування. Откалываемый бетонний фрагмент може виконувати роль вторинного ударника і становити небезпеку для знаходяться під конструкцією людей і обладнання.

Рис. 3.2. Схема локальних граничних станів при ударі по плиті: а - пробивання; б - відкол частини конструкції

Межа безпеки при загальному дії удару визначається співвідношенням згідно з нерівності (3.2); при цьому максимальне переміщення визначається з динамічного розрахунку. При місцевому дії удару по залізобетонній плиті або оболонці відповідне умова виглядає наступним чином

(3.3)

де b - товщина конструкції; bмин - мінімальна (порогова) товщина конструкції, при якій ще не відбувається відколу. Величину bмин знаходять із співвідношень:

(3.4)

(3.5)

де ; R - кубиковая міцність бетону; d - діаметр зони контакту (ударника); Ms - маса ударника; V0 - швидкість ударника у момент зіткнення з конструкцією; N - коефіцієнт, що залежить від форми носовій частині ударника.

Допустима товщина конструкції приймається більшою з певних умов (3.4) і (3.5).

Особливий випадок становить визначення межі безпеки залізобетонних колон, що піддаються ударам в нижній частині (від транспортних засобів):

(3.6)

де Fм. д(t) - максимальне динамічне осьове зусилля в стислій похилій смузі між тріщинами (рис. 3.3); Fпред - граничне зусилля, що відповідає початку руйнування бетону стиснутої зони.

Рис. 3.3. Схема тріщиноутворення залізобетонної колони при ударі в нижній її частині

Визначення межі безпечного стану може також здійснюватися на основі аналізу ризику. Ризик відмови конструкції або споруди зазвичай визначають за формулою

(3.7)

де Р1 - ймовірність виникнення аварійної ударного навантаження, визначається за законом Пуассона; Р2 - ймовірність ураження розглянутої конструкції; Р3 - вірогідність досягнення в даній конструкції хоча б одного граничного стану (загальної, локальної), яка може бути прийнята рівною одиниці, якщо граничний стан настав, і нулю, якщо немає.

Захист від аварійних ударів, як і інших особливих динамічних впливів, може бути пасивною та активною.

Пасивна ударозахист зводиться до посилення елементів для сприйняття додаткових зусиль, викликаних ударною динамічним навантаженням. Конструктивні схеми елементів і будівель в цілому принципово не змінюються.

Якщо посилення є економічно неефективним (враховуючи малу ймовірність аварійних ударів) або неможливим з інших причин, доцільно використовувати методи активної ударозащиты, спрямовані на погашення енергії удару. При цьому в конструктивну схему елемента або споруди можуть бути введені додаткові елементи або вона може бути змінена. На рис. 3.4, а наведено приклад активної ударозащиты опор транспортної естакади у вигляді тонкостінних металевих циліндрів (бочок), посилених з підстав перехресними металевими тяжами. На рис. 3.4, б запропонований варіант, в якому роль уловлювача падаючого вантажу, що пробиває полку залізобетонної плити перекриття, грає металева мембрана. Кріплять мембрану до перекриття тяжі з м'якої сталі відіграють роль елементів, що поглинають енергію удару.

Рис. 3.4. Приклади активної ударозащиты конструкцій:

1 - захищає елемент; 2 - опора; 3 - монолітний бетон; 4 - збірна залізобетонна панель перекриття; 5 - тяж; 6 - металева мембрана

Рішення про вибір типу захисту здійснюється на основі техніко-економічного обґрунтування в кожному конкретному випадку.

 
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Схожі тими

Техногенні та антропогенні впливи на будівлі і споруди
Основні природні явища і процеси, які викликають руйнування і пошкодження будівель і споруд
Оренда будівлі або споруди
Розбирання будівель і споруд при їх реконструкції та знесення
Евакуація людей з будівель і споруд при пожежі
Механічний вплив на організм людини
Угруповання і опис будівель і споруд
Порядок визначення засобів, що включаються в главу 8 "Тимчасові будівлі та споруди"
Оцінка безпеки будівель і споруд.
Безкаркасні будівлі з місцевого матеріалу без фундаменту на піщаному грунті
 
Предмети
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика і естетика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Соціологія
Страхова справа
Товарознавство
Філософія
Фінанси