На фундаменты и основание действуют нагрузки: постоянные от собственного веса; полезные временные на конструкции, полы, грунт; технологические от веса материалов, галерей, транспортеров, аппаратов, пыли и др.; атмосферные (снег, ветер, перепад температур); динамические от машин, станков, механизмов, сотрясений при разгрузке; от неравномерных деформаций основания и перераспределения напряжений и деформаций в конструкциях; аварийные (случайные удары машин, грузов, разрыв трубопроводов, обрушение элементов; температурные при пожарах, под различными излучателями тепла и холода; от неравномерного перемещения отдельных фундаментов или их частей при просадках, набухании, пучении; сейсмические); дополнительные при уменьшении площади опирания подошвы фундамента (например, вследствие разрушения бетона коррозией).
Колебания систем основание - фундамент - здание вызываются движением машин, механизмов, ударными воздействиями молотов, копров, порывами ветра, землетрясениями, взрывами, обвалами, волнами и т.п. Интенсификация колебаний может привести к расстройству и отказу системы. Основной целью расчетов конструкций и оснований является определение перемещений или деформаций элементов, скоростей и ускорений изменения этих перемещений и деформаций, устойчивости колебательных режимов, напряжений и опасных сечений, срока безотказной работы наиболее нагруженных элементов, допустимости параметров колебательных процессов по условиям эксплуатации зданий и сооружений.
Аэродинамические нагрузки на сооружения в потоке воздуха (висячие мосты и переходы, сооружения мачтового и башенного типа) являются нелинейными неконсервативными функциями перемещений и скоростей элементов конструкций. Наиболее опасными видами колебаний висячих мостов и переходов являются крутильный (срывной) и изгибно-крутильный флаттеры. Расчет сооружений башенного типа выполняют на вынужденные колебания вдоль потока, вызванные порывистостью и турбулентными пульсациями ветра, и поперек потока на ветровой резонанс и галопирование.
176
Часто считают колебания относительно небольшими и неблагоприятные воздействия их не учитывают. Иногда источники колебаний неизвестны. Так в одном из корпусов Уваровского химического комбината вибрации конструкций наблюдали до начала работ в данном и соседних зданиях. На поверхности воды в емкости, расположенной на третьем этаже, временами появлялась мелкая рябь и ощущались колебания продолжительностью до 5 сек. Почти все здания и сооружения испытывают колебания разной интенсивности. В большинстве производственных зданий источниками колебаний являются машины и механизмы. При плохом закреплении анкерных болтов, неправильной установке станин, нарушении технологии работ интенсивность колебаний резко возрастала. Автор неоднократно устанавливал, что причиной биения станин моторов о конструкции и разрушения бетона являлась неправильная установки анкерных болтов. На ряде объектов, например, на п/о "Пигмент", Уваровском химическом комбинате резко возрастали колебания смесителей при поступлении спекшегося в крупные комки сырья. В отдельных зданиях (например, в отделениях перегружателей, дробильном отделении, в здании вагоноопрокидывателя Уваровского химического комбината) при работе механизмов вибрируют все конструкции.
В табл. 6.2 приведены характеристики воздействия на людей в зависимости от скорости и ускорения гармонических перемещений с амплитудой не более 1 мм.
Таблица 6.2
Характеристика воздействия
колебаний на людей |
Предельное ускорение колебаний
аmax, для частот от 1 до 10 кол/с |
Предельная скорость колебаний
аmax, мм/с, для частот до 10 кол/с |
| 1 |
2 |
3 |
| Неощутимые |
10 |
0,16 |
| Слабо ощутимы |
40 |
0,64 |
| Хорошо ощутимы |
125 |
2 |
| Сильно ощутимы (мешают) |
400 |
6,4 |
| Вредны при длительном воздействии |
1000 |
16 |
| Безусловно вредны |
1000 |
16 |
В последние годы приходится сталкиваться с высокоинтенсивными ударными воздействиями. Следствием таких воздействий являются большой материальный ущерб и гибель людей. Наиболее часто нагрузки приходятся на колонны зданий, опоры эстакад, путепроводов, мостов и другие сооружения. Рекомендации по проектированию железобетонных конструкций на ударные воздействия несовершенны. Проблема удара наиболее изучена для однородных материалов типа металла, менее - для композиционных типа железобетона.
177
