Файл: Расчет конструкций убежищ..pdf

Рис. 59. Графики коэффициен­ тов отражения для напряжения (лп) и деформаций (лд) при взаимодействии волны с непод­ вижной преградой

Как видно из полученных выражений, при | ат | > Цр!

5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОЛН СЖАТИЯ В ГРУНТЕ

СИЗГИБАЕМЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Расчет заглубленных в грунт конструкций связан с ис­ следованием влияющих друг на друга процессов: дефор­ мирования конструкции и распространения волн в грунте, т. е. с решением задачи о взаимодействии волны с конст­ рукцией.

156

Эта задача может быть решена с использованием рас­ смотренных выше методов исследования волновых процес­ сов в грунте и движения конструкций.

Ниже приводятся результаты исследования движения в упругой стадии балочной конструкции, находящейся в грунте на небольшой глубине, когда сказывается влияние свободной поверхности.

На поверхности грунта действует мгновенно возрастаю­ щее и постоянное во времени давление интенсивностью Ар. Диаграмма сжатия грунта при нагрузке принята линей­ ной, при разгрузке — с постоянной деформацией (£ р = с»). При этом коэффициент отражения будет равен 2. Изменение времени нарастания волны сжатия с глубиной учтено тем, что на поверхности грунта условно принято нарастание дав­ ления до максимума со временем, равным

коэффициенты динамичности /г^6, учитывающие весь про­ цесс взаимодействия волны с конструкцией и со свободной поверхностью грунта.

На рис. 60 построены графики kдб в зависимости от без­ размерных параметров

где © — низшая частота колебаний конструкции в воздухе; р — плотность грунта; — масса конструкции на едини­ цу площади загружаемой поверхности.

Пунктиром нанесены зависимости для k f , полученные для грунта, как линейно упругой среды без учета влияния, свободной поверхности грунта, которые будем называть «приближенными».

Для любого [.ц кривые k’f растут от 2 при sn = 0 до не­ которого максимального значения и затем уменьшаются до величины, близкой также двум.

При малых sn значение k0£ близко к коэффициенту ди­ намичности для конструкции в воздухе, а при больших sn — стремится к коэффициенту отражения волны от непод­ вижной преграды, что свидетельствует о статическом воз­

157

действии волны сжатия на конструкцию при ее большом заглублении в грунт.

Точки Sn"\ соответствующие максимумам tif, определяют

два расчетных случая. При sn < si,"0 существенны влияние свободной поверхности и учет разгрузки в слое грунта.

npiiSn^Sn"0 эти обстоятельства почти не влияют на k f и слой грунта может рассматриваться как безграничная ли­ нейно-упругая среда.

Рис. 60. Обобщенный коэффициент динамичности в упругой стадии для конструкций с грунтовой обсыпкой

Для каждого из этих случаев характерны определенные волновые процессы в слое грунта. На рис. 61 изображены для некоторых значений sn и (.ц волны разгрузки (s) (от конструкции), | 2 (s) (от свободной поверхности), относитель­ ное давление q* на поверхности балки и относительный про­ гиб у (s). Крестики и пунктирные линии изображают вели­ чины прогибов у* (s), определенные приближенно. Как вид­

но, при sn <Snm) (рис. 61,а,б) происходит пересечение волн разгрузки, идущих от конструкции и с поверхности грунта. При этом весь грунт над конструкцией превращается как бы в твердое тело и остается им вплоть до момента достижения максимального прогиба. Это связано с тем, что давление на поверхности конструкции не превосходит своего первого

168

максимального значения (при s = sn + s0, где s0 = со/„). Величина прогиба, определенная «приближенно», имеет при этом большие значения, начиная с момента превращения всего грунта в присоединенную массу. В этих случаях грун­ товой слой можно определить как «тонкий» слой. Основную роль в превращении «тонкого» слоя грунта в твердое тело играет процесс разгрузки не от поверхности грунта, а от конструкции, так как волна разгрузки от конструкции на­ чинается раньше и распространяется с большей скоростью, чем с поверхности грунта.

о)

Рис. 61. Процессы взаимодействия волны сжатия с изгибае­ мой конструкцией при различных значениях параметров sn (s = со/)

При sn > s<"° (рис. 61, в, г) процесс разгрузки, вызван­ ный волной от конструкции, прекращается раньше встречи этой волны с волной разгрузки, идущей с поверхности

грунта. Начиная с некоторого момента s,V5, меньшего вре­ мени достижения прогибом максимума, давление на поверх­ ности конструкции превосходит его значение при s = sn + + s0, т. е. присоединенная к конструкции масса снова прев­ ращается в деформируемую среду. Прогиб балки у* (s), вычисленный приближенно, как видно, практически сов­ падает с у (s) в те моменты, когда у балки имеется присоеди­ ненная масса толщиной, меньшей полной толщины грунтово-

159

Г Л А В А V

РАСЧЕТ КАМЕННЫХ СТЕН И КОЛОНН НА ДЕЙСТВИЕ НАГРУЗОК ОТ УДАРНЫХ ВОЛН

Стены защитных сооружений в зависимости от располо­ жения в сооружении делятся на наружные и внутренние. Условия работы этих стен'при действии на сооружение внеш­ них нагрузок от ударной волны существенно различны, так как наружные стены воспринимают вертикальные и гори­ зонтальные внешние нагрузки, а внутренние — только вер­ тикальные (массовые силы, возникающие при горизонталь­ ном смещении сооружения, здесь не рассматриваются). Кро­ ме того, условия работы наружных стен при действии гори­ зонтальной внешней нагрузки зависят в свою очередь от их расположения по отношению к другим несущим конст­

для случая действия только вертикальных сил, вызывающих центральное сжатие или внецентренное сжатие с малыми эксцентрицитетами.

Расчетные сопротивления материалов колонн и стен из бетона и каменной кладки принимаются с коэффициентом упрочнения, равным 1, 2 [6, 30], а расчетные давления на нескальные грунты оснований — равными нормативным давлениям на грунты оснований в соответствии с главой СНиП Н-Б. 1-62*, увеличенным в несколько раз, если по условиям эксплуатации сооружения допускается его осадка под действием динамической нагрузки.

При неглубоком заложении фундаментов, имеющих относительно небольшие размеры, следует учитывать воз­ можность выпирания грунта из-под их подошвы под дейст­ вием нагрузки. Для предотвращения этого явления расчет­