Проектирование фундаментов » жесткость

Скручивание

admin — Fri, 16 Jul 2010 18:17:07 +0000

Скручивание обычно наблюдается в длинных сооружениях, когда их поперечный крен по длине неодинаков и тем более когда он развивается в разные стороны.
Для сооружений, не указанных в табл. 6.2, расчетом или по опыту эксплуатации устанавливают предельное значение неравномерности деформации основания. Это оценивают с помощью анализа совместной работы надземных конструкций сооружения фундаментов и основания.
В настоящее время существует большое количество методов расчета абсолютных осадок фундаментов. СНиП регламентируют использовать два метода: послойного суммирования (см. разд. 6.5) и линейно деформируемого слоя (см. разд. 6.8). Первый метод учитывает эмпирическим коэффициентом горизонтальные напряжения в основании и жесткость фундамента и его рекомендуется использовать для любых видов грунтов при ширине подошвы фундамента Ъ < 10 м. Второй метод используют при плотных грунтах Для большеразмерных фундаментов (Ь > 10 м) или в случае наличия в основании подстилающего слоя несжимаемого грунта для Фундаментов любых размеров.
Из инженерных методов можно отметить уточненный метод послойного суммирования, основанный на обобщенном законе ,метод эквивалентного слоя, метод ограниченной сжимаемой толщи (Далматов Б.И., 1968) (см. разд. 6.10). Вуточ. ненном методе послойного суммирования учитываются все компоненты напряжений, действующие в основании, и жесткость фундамента. Этот метод целесообразно использовать для больше-размерных фундаментов (Ь > 10 м) при средне- и сильносжимае-мых глинистых грунтах основания с модулем деформации Е < 15 МПа. Метод эквивалентного слоя является наиболее простым и наименее трудоемким, но дает завышенные значения осадки и мощности сжимаемого слоя. Поэтому его рекомендуется использовать для прикидочных расчетов на стадии вариантного проектирования. Метод ограниченной сжимаемой толщи целесообразно использовать для однородных грунтов в случае необходимости учета влияния на осадку загружения соседних площадей.

Наклонное падение плоских звуковых волн

admin — Mon, 18 Jan 2010 16:19:13 +0000

При наклонном падении плоских звуковых волн падающая под углом .волна .передает свою энергию ограждению и вызывает в нем бегущую волну изгиба ограждения. При определенных условиях длина изгибной волны в преграде % может оказаться равной
проекции длины падающей звуковой волны . В результате такого совпадения амплитуда волн изгиба значительно возрастает, и при отсутствии потерь на трение наступает полная передача звуковой энергии по другую сторону ограждения. Это явление получило
название эффекта (волнового совпадения. Схема возбуждения из-
гибных колебаний и условие возникновения волнового совпадения
показаны на рис. 78. Явление совпадения может возникнуть лишь
в случаях, когда длина звуковой «волны в воздухе меньше или равна длине волны изгиба в пластине.
Ухудшение звукоизоляции ограждения из-за эффекта волнового совпадения происходит 'в определенной (для данного ограждения) области частот, начиная с некоторого значения частоты, называемой (критической.
В области эффекта совпадения снижение звукоизоляции составляет 10—20 дб, а сама область пониженной звукоизоляции, располагаясь выше критической частоты /кр , занимает интервал частот примерно в одну октаву.
Номограмма для определения критической частоты ограждений из различных материалов толщиной h в мм показана на рис. 79.
Рассмотрение номограммы позволяет сделать важный вывод для правильного акустического проектирования ограждений. Для повышения звукоизоляции преграды следует передвигать критическую частоту за пределы нормируемой области частот. Это означает, что при тонких плитах (/кр > 1000 гц) целесообразно повышать граничную частоту, например, путем уменьшения жесткости плиты.
В случаях толстых ограждений ( /кр<200 гц) в некоторых случаях следует увеличивать их жесткость. Этого можно достигнуть либо увеличением жесткости пластины при постоянной массе, либо увеличением массы при постоянной жесткости, как впервые это было предложено Кремером [39].
Уменьшение жесткости достигается, например, путем создания прорезей в ограждении в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а увеличение массы достигается путем прикрепления к ограждению отдельных масс.

Слоистые и многослойные конструкции ограждений

admin — Mon, 11 Jan 2010 16:20:08 +0000

Все большее применение находят слоистые и многослойные конструкции ограждений. Во многих случаях их звукоизоляция бывает значительно более высокой, чем звукоизоляция однослойных ограждений того же веса.
В настоящее время достаточно хорошо изучено лишь качественное влияние различных факторов на звукоизоляцию двойного ограждения, количественная же оценка звукоизоляционных качеств двойных ограждений может быть осуществлена весьма ориентировочно.
Установлено, что звукоизоляционные качества двойного ограждения зависят от массы панелей, составляющих двойное ограждение, соотношения их жесткостей, толщины воздушного промежутка или слоя материала с малым динамическим модулем упругости, критической частоты волнового совпадения каждой панели, составляющей двойное ограждение, резонанса всей конструкции «масса первой плиты — упругая связь — масса второй плиты», характера связи панелей между собой по контуру.
Рассмотрим влияние некоторых из этих факторов на звукоизоляцию двойных ограждений.
Двойная стена на низких частотах представляет собой колебательную систему «масса первой плиты — упругая связь (воздух или материал с малым динамическим модулем упругости) — масса второй плиты».
При прохождении звуковых волн через двойное ограждение с воздушным промежутком образуются стоячие звуковые волны, которые являются жесткими связями между двумя панелями. Устранить (вернее, ослабить) это явление возможно путем заполнения воздушного промежутка звукопоглощающими материалами, например матами из волокнистых материалов. Они наиболее эффективны для тонких перегородок и больших воздушных промежутков.
Во избежание сильного снижения звукоизоляции в результате эффекта волнового совпадения целесообразно применять двойные ограждения, которые состоят из панелей, имеющих одинаковый вес, но различную жесткость при изгибе (отличающуюся в 6— 7 раз).

Малая жесткость однослойного ограждения

admin — Mon, 04 Jan 2010 16:20:41 +0000

Малая жесткость однослойного ограждения, желательная по соображениям акустики, противоречит требованиям достаточно большой прочности ограждения и его статической жесткости. В то же время для статики не важно, какой жесткостью обладает ограждение на частотах выше 100 гц (на частотах нормируемого диапазона частот). В принципе можно запроектировать слоистое ограждение, обладающее достаточной статической жесткостью при малой динамической жесткости [44].
Таким ограждением является трехслойная панель, состоящая из
двух внешних слоев с высоким модулем упругости (например, металлических тонких листов), и внутреннего слоя, состоящего из материала малосжимаемого, но податливого на сдвиг.
Изгиб такой пластины может происходить двумя способами [43]. Панель (рис. 81) можно согнуть обычным образом так, чтобы внешний слой растягивался, а внутренний сжимался, или так, чтобы оба внешних слоя сохранили свою первоначальную длину, а материал среднего слоя имел деформацию сдвига. Во втором случае плоскости сечения, которые до изгиба были параллельны, остаются параллельными друг другу и после изгиба, а в первом случае они наклонены друг к другу под определенным углом.
Достаточно очевидно, что изгиб по схеме (рис. 81,а) происходит в том случае, когда пластина изгибается на большой длине в одну и ту же сторону.
Тогда сдвигающие усилия, передаваемые средним слоем, достаточны для того, чтобы обеспечить растяжение или сжатие внешних слоев. Если же пластину изгибать только на небольшом отрезке в одном направлении, то произойдет деформация сдвига (рис. 81,6).
Таким образом, можно ожидать, что при низких частотах и больших длинах волн будет происходить изгиб пластин, а при высоких частотах и малых длинах волн — деформация сдвига. Поскольку скорость распространения волн сдвига не возрастает пропорционально корню квадратному из частоты, как в случае изгиб-иых волн, а остается постоянной, можно ожидать, что с возрастанием частоты скорость изгибных волн в такой пластине сначала увеличивается, а затем, начиная с определенного предела, остается постоянной.
Следовательно, если подобрать средний слой с такими свойствами, при которых скорость волн сдвига значительно меньше скорости звука в воздухе, то можно избежать снижения звукоизоляции за счет эффекта волнового совпадения, не снижая при этом статическую жесткость ограждения.

Практические рекомендации по звукоизоляции ограждений

admin — Sun, 27 Dec 2009 16:21:42 +0000

Как было показано выше, звукоизоляция однослойных ограждений зависит от их веса, вида материала, жесткости ограждения^ краевых условий и наличия косвенных путей распространения шума.
На рис. 84 показана кривая средней звукоизолирующей способности ограждений от воздушного шума в зависимости от веса ограждений. Можно видеть большой разброс величины звукоизоляции, зависящей от перечисленных факторов.
Аналогичный график для
60
средних показателей звукоизоляции приведен на рис. 85 [53]. .
Для повышения звукоизоляции легких ргражде-вий целесообразно уменьшить их жесткость на изгиб и тем самым повысить критическую частоту волнового совпадения. В тяжелых ограждениях, наоборот, выгодно увеличить их жесткость на изгиб и тем самым снизить критическую частоту волнового совпадения.
Важным для звукоизоляции однослойных ограждений является способ заделки ограждений по контуру. Жесткая заделка при примыкании к тяжелым элементам конструкций зданий, как правило, повышает звукоизоляцию ограждения.
На рис. 86 показаны измерения (проведенные Гезе-ле) частотных характеристик звукоизоляции кирпичной стены при двух различных условиях примыкания стены по контуру.
В то же время необходимо отметить, что .в натурных условиях большое значение имеет косвенная передача звука через элементы примыкающих ограждений. Если эти элементы имеют малый вес, то ухудшение звукоизоляции за счет косвенной передачи звука достигает 5—10 дб и более.
Существенное влияние на звукоизоляцию ограждений оказывает передача звука через различные сквозные поры, неплотности и отверстия. Ухудшение звукоизоляции за их счет может составлять до 10—20 дб, в особенности на высоких частотах. Поэтому бетонные, гипсобетонные, керамзитобетонные и другие перегородки должны устанавливаться на несущую конструкцию по слою раствора.
При проектировании мест сопряжений перегородок друг с другом, со стенами и каркасом здания необходимо предусматривать возможность плотной заделки мест сопряжений. В стыках должен оставляться вертикальный зазор шириной 15—20 лш, заполняемый раствором на всю глубину конструкции. Заделка стыков возможна специальными герметиками (мастичные, тиоколовые, гернит и др.) или конопаткой с последующими заполнением стыка раствором на глубину 20— 30 мм. Когда представляется возможным, целесообразно перегородки заводить в толщу примыкающих стен, для чего в последних устраиваются штрабы.

Места сопряжений панелей перекрытий друг с другом

admin — Sun, 20 Dec 2009 16:22:22 +0000

Места сопряжений панелей перекрытий друг с другом, а также со стенами и перегородками должны плотно заделываться цементным раствором. При укладке панелей перекрытий на ригели и балки рекомендуется между гранями панелей оставлять зазор шириной не менее 20 мм, заполняемый на всю высоту раствором. Панели перекрытий рекомендуется заводить в толщу стен, к которым они примыкают.
весе) или уменьшения ихве-
Для повышения звукоизоляции стен и перегородок (при заданном их са без ухудшения звукоизолирующих свойств рекомендуется, когда это технически целесообразно, применять слоистые конструкции с прокладкой из упругих материалов или раздельные — двойные с воздушным промежутком без жесткой связи между элементами ограждения.
Стенки двойных перегородок с воздушным промежутком выполняются из несгораемых материалов (из тонкостенных железобетон-пых панелей, гипсобетонных плит и т. п.). Толщина воздушного промежутка при этом должна быть не меньше 5—6 см.
Наилучшими звукоизолирующими качествами обладают ограждения, составляющие элементы (стенки) которых при одинаковых весах имеют различные жесткости при изгибе. Наиболее целесообразно, чтобы жесткость при изгибе одной стенки отличалась от жесткости при изгибе другой стенки в 6—7 раз.
Значительное снижение веса ограждений достигается также при применении двухслойных стен, состоящих из тяжелой стенки и гибкой обшивки с малой жесткостью при изгибе.

Колебательная система и колебательное движение

admin — Sun, 11 Oct 2009 15:07:02 +0000

Каждая механическая система, обладающая элементами упругости и массы, при приложении к ней периодической силы может быть приведена в колебание. Состоящая из твердых тел колебательная система, в которой элементы упругости и массы отделены друг от друга, называется механической колебательной системой с сосредоточенными постоянными.
В акустике чаще всего приходится рассматривать системы с распределенными постоянными, в каждом участке которых упругие элементы совмещены с элементами массы.
Свободными или собственными колебаниями называются колебания какой-либо упругой системы, возникающие вследствие возбуждения, вызванного приложением внешней силы, и затем протекающие самостоятельно при отсутствии последующего воздействия внешнего возбудителя. Вынужденными называют колебания, возникающие в системе при воздействии внешней периодически изменяющейся силы.
Простейшим видом механической колебательной системы является сосредоточенный груз, подвешенный на пружине, один конец которой жестко закреплен (рис. 1). В этой системе элементы массы и упругости отделены друг от друга, поэтому она является системой с сосредоточенными постоянными. Такая система способна совершать только один вид собственных колебаний и для характеристики ее колебательного состояния в любой момент достаточно иметь только одну величину, например отклонение от положения равновесия.
Уравнение сил, действующих внутри системы в каждый данный момент времени, будет иметь вид
Ma + kx=0, (1)
где М — масса груза;
k — упругость или жесткость пружины, численно равная силе, которую необходимо приложить к пружине, чтобы вызвать ее единичную деформацию; х—мгновенное значение колебательного смещения (деформация пружины); а — мгновенное значение колебательного ускорения массы. Простейшая форма решения этого уравнения — гармоническая функция от времени. В том, что гармоническая синусоидальная или косинусоидальная функция удовлетворяет уравнению колебательного движения, нетрудно убедиться, укрепив на колеблющейся массе перо.

Расчет сооружений прямоугольной формы

admin — Fri, 09 Oct 2009 19:52:14 +0000

Расчет сооружений прямоугольной формы в плане I Стены в грунте в виде ряда секущихся свай или из сборных элементов не имеют сплошной горизонтальной арматуры и изгиб-ной прочности в горизонтальных сечениях. Такие стены независимо от их горизонтальной протяженности рассчитываются только в вертикальных сечениях способами, изложенными в разделе 12.6.1. Наряду с этим другие технологии строительства позволяют уложить в стены подземных сооружений горизонтальную арматуру и придать им изгибную прочность в горизонтальной плоскости. Такая конструкция стен может быть обеспечена при строительстве сооружения в открытом котловане или способом опускного колодца. С определенными сложностями возможно также устройство монолитных стен в грунте с перехлестом горизонтальной арматуры между соседними захватками.
? Способ расчета стен, имеющих горизонтальную изгибную прочность, зависит от соотношения размеров сооружения или его расчетного отсека:
а. Если сооружение глубокое h/a >2 (где h - глубина, а - больший размер в плане), используется следующий способ расчета (рис.12.26, а). Стена разбивается на пояса-рамы высотой Ау =1. Рама считается нагруженной равномерным давлением р, равным активному давлению грунта и воды на глубине нижнего обреза рамы (рис.12.26, б); если сооружение возводится способом опускного колодца, то давление р умножается на коэффициент перегруза ^„=1,25, учитывающего возможный перекос колодца в процессе опускания. Нормальные усилия в стенах акЬ N = pb/2, N = pa/2.
Расчет сечения железобетонного элемента по заданной нормальной силе и изгибающему моменту производится по СНиП 2.03.01 - 84. Толщина и армирование стен оказываются переменными по глубине.
Если сооружение имеет внутренние вертикальные перегородки-диафрагмы, то рассматриваемая горизонтальная рама будет многопролетной, расчет усилий в ней может быть выполнен по (Справочник, 1971 - 1972).
Изложенный метод игнорирует вертикальную жесткость стен.
б. Если соотношение размеров сооружения или участка стены между внутренними горизонтальными и вертикальными диафрагмами h/a < 2, то стена или ее участок рассматриваются как ?лита, защемленная или опертая по своим сторонам и нагружен-дая распределенным активным давлением грунта (с учетом коэффициента неравномерности нагрузок кп для опускных колодцев).

Ограждающая конструкция

admin — Fri, 09 Oct 2009 19:08:14 +0000

Ограждающей называют постоянную конструкцию, закрепляющую выработку подземного сооружения и образующую его внутреннюю поверхность.
В ограждающую конструкцию входят стены, днище и верхнее перекрытие подземного сооружения. Ограждающая конструкция воспринимает нагрузки и воздействия, обеспечивает прочность, трещиностойкость, жесткость и устойчивость подземного сооружения, а также изоляцию внутреннего объема сооружения от внешней среды с учетом требований теплоизоляции, гидроизоляции, звукоизоляции.
Наиболее распространенными видами подземных сооружений по назначению являются: подземные гаражи; спортивные, рекреационные помещения, залы для зрелищных мероприятий и т.д.; сооружения промышленно-технологического назначения (емкости водопроводных и канализационных сетей, заглубленные части дробильно-сортировочных цехов, металлургических производств, подземные атомные котельные и т.п.); убежища ГО; пешеходные и коммуникационные тоннели; жилые дома; подпорные стены.
С полным основанием подземными сооружениями можно считать и фундаменты глубокого заложения под тяжелыми объектами: мостовыми опорами, реакторами атомных электростанций и т.п.
Кроме перечисленных видов, во всех странах сооружается множество иных подземных объектов (горные выработки при добыче полезных ископаемых, автомобильные и железнодорожные тоннели и выработки метрополитенов, гидротехнические тоннели и машинные залы гидроэлектростанций, хранилища нефтепродуктов, захоронения ядовитых отходов и др.), вопросы проектирования которых изучаются в других специальностях.
Конструктивные решения некоторых из перечисленных подземных сооружений приведены на рис. 12.1...12.3.
На рис. 12.1 изображен круглый в плане подземный гараж в комплексе с поверхностными зданиями. Въезд и выезд автомобилей осуществляются своим ходом по наклонному внутреннему пандусу.