Глава 1Стійкість будинків.
Глава 11 Стійкість будинків.
1.1 Впливи на будівлі і споруди. В залежності від призначення конструкції будинків можуть виконувати несучу, або огороджувальну роль. Несучі конструкції (стіни, перекриття, колони, балки тощо) сприймають різноманітні вплив та передають їх на фундамент. На конструкції будинків та споруд діють силові та несилові впливи.
До силових впливів відносяться:
постійні навантаження які представляють собою суму сил тяжіння конструкцій з яких складається будівля.
(тон) (1.1)
де: (тон) сума сил тяжіння конструкцій будинку.
тимчасові навантаження від дії обладнання, меблів, людей, метеорологічних факторів, зміни тиску повітря (дія ударної хвилі) тощо.
(тон) (1.2).
де: (тон) сума сил тяжіння тимчасового навантаження будинку.
загальне навантаження на будівлю буде становити:
(тон) (1.3).
До несилових впливів відносяться:
Температурні коливання, атмосферна та ґрунтова волога, агресивні хімічні випаровування, біологічний. Ці впливи можуть зменшувати опірні властивості конструкцій будівель.
Силам навантаження протидіють внутрішні сили будівельних конструкцій які визначаються як міцність. Міцність одиниці площі перерізу конструкції зветься напругою (кг/см2). Кожен матеріал має свою граничну напругу . Якщо напруга викликана дією сил навантаження тобто то конструкція знаходиться в рівновазі, а якщо навпаки конструкція руйнується і в залежності від значення даної конструкції може зруйнуватися будівля в цілому.
Причинами руйнування будинків можуть бути старіння конструкцій; помилки при проектуванні; перенавантаження конструкцій; різкі зміни тиску повітря (вибухи сильний вітер); старіння конструкцій; вплив вогню; зміни ґрунту тощо. 1.2 Конструктивні системи. На характер руйнувань певною мірою впливають конструктивні системи. Ці системи являють собою сукупність взаємозв’язаних конструктивних елементів будинку, які забезпечують його міцність, жорсткість, стійкість і необхідний рівень експлуатаційних якостей. Розрізняють п’ять основних конструктивних систем будинків:
Стінова. Вертикальні опірні конструкції стіни – площинні елементи рис. 1.1
Рис. 1.1 Стіновий будинок.
Каркасна. Опірні конструкції – каркас – просторова незмінна система лінійних (вертикальних та горизонтальних) опірних конструкцій, яка сприймає усі навантаження і передає їх на фундамент споруди. Каркас як правило має вигляд клітки (решітки) та служить кістяком для спирання огороджувальних конструкцій і обладнання рис. 1.2.
Рис. 1.2 Каркасна будівля.
Об’ємно – блокова. Опірні конструкції – об’ємні блоки, які цілком виробляються на заводах та монтуються на будівельному майданчику рис. 1.3.
Рис. 1.3 Об’ємно блокова будівля.
Оболонкова. Опірна конструкція – зовнішня оболонка (решітка з малим кроком вертикальних опірних конструкцій і просторовим розподілом зусиль від навантажень). Нагадує трубу рис. 1.4.
Рис. 1.4 Оболонкова будівля.
Стовбурна. Вертикальна опірна конструкція – стовбур, на який навішуються або консольно закріпляються горизонтальні опірні конструкції поверхів.
Рис. 1.5 Стовбурна будівля.
Будинки в яких використані каркасні, оболонкові та стовбурні системи е більш гнучкими завдяки еластичності каркасу. Тому навантаження від поштовхів яки отримує будинок розподіляються між конструкціями каркасу і значно гасяться. Не опірні елементи (стіни, перетинки), при впливах на них можуть пошкоджуватися, або навіть руйнуватися, але це не призводить до руйнації будинку в цілому. Якщо дія руйнівної сили привела до пошкодження, або руйнуванню окремих елементів каркасу, то не обов’язково будинок зруйнується повністю, так як може встановитися нова рівновага, за рахунок особливостей конструктивного з’єднання елементів каркасу.
Якщо сила руйнівної дії була така, що призвела до повної руйнації будинку, то в завалах утворюються порожнечі які мають досить великі розміри в яких можуть знаходитися живі люди.
Тому будинки в яких використані означені системи є більш стійкими.
Будинки в яких використана стінова система є більш жорсткішими тому більш чутливо реагують на дію руйнівної сили. Зміни тиску повітря які впливають на зовнішні стіни завдяки їхній площині можуть приводити до руйнування не тільки стін, а й будинку в цілому. Вигляд завалів які утворюються в наслідок руйнування будинків в яких використана стінова система буде залежати від матеріалу стін. Цегляна кладка буде давати невеликі за розмірами завали з малими порожнечами в середині. Залізобетонні стіни будуть давати завали на великій площі з утворенням досить великих порожнеч.
Величина, або ступінь пошкоджень будинку в цілому характеризується ступенем пошкоджень окремих елементів будинку. В таблиці 1.1 наведено залежність ступеню руйнування будівель та споруд від зміни надлишкового (Р) тиску повітря (величина тиску вибухової хвилі) визначено п’ять ступенів пошкоджень будинків.
Таблиця 1.1
Ступені пошкоджень від впливу надлишкового тиску повітря
Ступінь Тиск Характеристика Руйнування конструкцій
А1 Р = 5 кПа Пошкодження Руйнування скла, дверей підвісної стелі, пошкодження не опірних елементів
А2 Р = 10 кПа Слабкі руйнування Руйнування не опірних елементів.
А3 Р = 20 кПа Середні руйнування Руйнування не опірних елементів, пошкодження опірних.
А4 Р = 30 кПа Сильні руйнування Часткова руйнація будівлі
А5 Р = 50 кПа Повні руйнування Повна руйнація будівлі
Руйнування будівель та споруд від впливу сил викликаних коливанням земної поверхні поділяються наступним чином (таблиця 1.2).
Таблиця 1.2
Ступені пошкоджень будівель від коливання земної поверхні.
Ступінь Характеристика
D0 Відсутність наявних пошкоджень
D1 Слабкі пошкодження
D2 Середні пошкодження
D3 Важкі пошкодження
D4 Часткова руйнація
D5 Обвали
Для оцінки ступеню руйнування будівлі по зовнішньому вигляду можна користатися таким поняттям як форма руйнування будівлі. Форми руйнування бувають трьох типів (таблиця 1.3)
Таблиця 1.3
Форми руйнувань будівель
Назва Символ Характеристика
Вдарена Ф.1 Окремі елементи будівлі пошкодженні, але в цілому будівля зберігає свою форму.
Частково зруйнована Ф.2 Одна частина будівлі зруйнована, а друга залишилася не пошкодженою, або вдареною
Повністю зруйнована Ф.3
На місті будівлі утворилася купа уламків
Ступені пошкоджень та форми руйнувань пов’язані між собою наступним чином (таблиця 1.4)
Таблиця 1.4
Ступені пошкоджень та форми руйнувань
Ступінь пошкодження Форма руйнування
Надлишковий тиск повітря Коливання землі
А1 D0, D1 Ф.1
А2 D2 Ф.2
А3 D3 Ф.2
А4 D4 Ф.2
А5 D5 Ф.3
|