Волновое импульсное воздействие на здания и сооружения

Территория науки. 2015. № 3

3. Установленное явление обусловлено наличием нормальных усилий действующих по контуру сборных железобетонных плит-перекрытий многоэтажных зданий и сооружений. В соответствии с учетом нормальных усилий, в процессе проектирования можно несколько раз сократить расход рабочей арматуры сборных железобетонных плит перекрытий многоэтажных зданий и сооружений.

4. Расчеты по методу сосредоточенных деформаций для сборных железобетонных плит-перекрытий, позволяют определить прочность перемещений для различных стадий напряженно-деформированного состояния начиная с момента загружения и до разрушения с учетом длительного воздействия.

Список литературы

1. Зулпуев А.М. Метод сосредоточенных деформаций. - Бишкек. -Айат, - 2014. - 164 с.

2. Карпенко Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами. - М.: Стройиздат, - 1976. - 204 с.

3. Темикеев К.Т. К вопросу учета длительности действия нагрузки при определении прогиба железобетонных изгибаемых элементов // Проблемы строительства и архитектуры на пороге XXI века. -Бишкек, - 2000. - С. 17-19.

Смирнов С.Б., Зулпуев А.М., Ордобаев Б.С., Абдыкеева Ш.С.

ВОЛНОВОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Московский государственный строительный университет им. В.В. Куйбышева,

Кызылкийский институт технологии, экономики и права Баткенского государственного университета

Ключевые слова: сейсмические разрушения, импульсное

воздействие, колебательная модель.

Key words: seismic destruction, impulsive action vibrational model.

Аннотация: Показано, что в картинах сейсмических разрушений зданий содержится информация об импульсном сейсмическом воздействии и это противоречит официальной «колебательной» модели сейсмического разрушения сооружений.

56

Территория науки. 2015. № 3

Abstract: It is shown that in the paintings of seismic damage of buildings contains information about pulse and seismic action is contrary to the official "oscillating" model seismic destruction facilities.

После многолетней исследовательской работы в области теории прочности, механики разрушения и теории предельного равновесия строительных конструкций, мы впервые столкнулись с сейсмическими разрушениями зданий и сооружений. При этом сразу обнаружили, что формы этих разрушений весьма необычны, поскольку никак не соответствуют тому колебательному воздействию, которое считается их официальной причиной.

Для нас было очевидно, что эти формы должны служить уникальным источником информации о том неизвестном пока разрушительном воздействии, которое их породило.

В течении 20 лет мы изучали аномальные формы и факты сейсмических разрушений несущих конструкций, стараясь получить из них ценнейшую информацию о том сейсмическом воздействии, которое их вызывало и которое «отпечаталось» в них.

Отметим, что ранее формы сейсмических разрушений и информация, скрытая в них не были исследованы. Специалисты считали, что вид и параметры сейсмического воздействия уже известны. Этим воздействием было принято считать низкочастотные гармонические колебания грунта, которые поддаются отображению даже с помощью маятниковых приборов и позволяют весьма упростить сейсмический расчет зданий.

Однако наши исследования показали, что при разрушительных землетрясениях регулярно возникают множество фактов и явлений, которые никак не могут быть вызваны низкочастотными колебаниями и которые невозможно объяснить на базе официальной «колебательной» модели сейсмического разрушения зданий [1-12].

Например, низкочастотные колебания грунта должны вызывать в каркасных зданиях изломы железобетонной колонны возле их защемленных концов с образованием изгибных пластических шарниров. Однако, в реальности вместо этого в железобетонных колоннах всегда возникает лишь срез по косым трещинам, в пролете колонны, по удалении от их концов [1, 2, 3, 6].

Надо подчеркнуть, что для гибких элементов при квазистатических нагрузках возможно только лишь изгибное разрушение путем их излома. Это подтверждают и многочисленные эксперименты моделировано - колебательного сейсмического воздействия на модели каркасных зданий.

57

Территория науки. 2015. № 3

При этом колонны в этих моделях всегда разрушались только путем излома в пластических шарнирах возле защемленных концов. Но никогда в них не возникают косые трещины в пролете колонны.

Срез железобетонных колонн, без их излома, столь распространенный при землетрясениях, возможен лишь при импульсных квазиударных воздействиях, на наличие подобных воздействий при землетрясениях указывает также появление косых и крестовых трещин в пролете гибких простенков, хрупкое разрушение сварных швов, а также множество других фактов и явлений, описанных во многих наших публикациях [1-12].

Из анализа их отчета о последствиях сильных землетрясений следует, что так называемые сейсмостойкие здания, запроектированные в точном соответствии с местными сейсмическими «Нормами» и «Кодами» очень часто разрушаются вопреки их гарантиям при «неопасном» для зданий уровне сейсмической нагрузки, который ниже расчетного уровня.

При этом мы строго доказали, что в колоннах и стенах малоэтажных зданий все официальные сейсмические «Нормы» всегда многократно занижают уровень реальных сейсмических напряжений и резко завышают их реальную сейсмостойкость [13, 14]. Например, согласно официальным «Нормам», эти здания должны с большим запасом выдерживать десятибалльные землетрясения (по шкале MSK-64). Но в реальности они часто выходят из строя. По-видимому, та же ошибка присутствует и при сейсмических расчетах всех иных зданий.

Этот дефект всех сейсмических «Норм» нельзя исправить, так как он есть прямое следствие базового постулата официальной теории о прямой зависимости величины сейсмических напряжений в колоннах и стенах от величины массы вышестоящего здания [13, 14].

Как это ни парадоксально, но сейсмические строительные «Нормы» в ряде случаев не понижают, а наоборот, повышают уровень сейсмического риска для населения. Например, общеизвестно, что здания с несущими стенами из материалов практически неспособных воспринимать расстегивающие напряжения (т.е. кирпичные, каменные и др.) как правило, разрушаются при девяти балльных землетрясениях. Тем не менее, ни один нормативный документ почему-то не запрещает строительство таких зданий в девяти балльных зонах и тем самым он резко повышает сейсмический риск для населения в этих домах.

Все эти и многие другие факты неопровержимо говорят о неэффективности официальной сейсмической стратегии сейсмозащиты, базирующейся на упрощенной «колебательной» модели сейсмического воздействия.

58

Территория науки. 2015. № 3

Когда мы попытались вскрыть базовые причины перманентных неудач в сейсмозащите и объяснить все другие обнаруженные нами не соответствия и парадоксы, мы пришли к очевидному выводу, что единственной причиной всех обнаруженных загадок может быть только недостаточность или отсутствие информации о реальном разрушающем сейсмическом воздействии [4, 12]. Т.е. оно не сводится лишь к относительно безобидным низкочастотным колебаниям, и содержит неизвестный пока импульсный компонент.

В результате нам пришлось обратить самое пристальное внимание на те приборы, которые используются для изучения отображения параметров сейсмического воздействия. Здесь мы также столкнулись со странными и необъяснимыми фактами, противоречащими здравому смыслу.

Во-первых, оказалось, что ни сейсмологи, ни строители почему-то никогда не пытались измерить сейсмические напряжения непосредственно в колоннах и стенах зданий, которые как раз и вызывают их разрушения. Вместо этого абсолютно необходимого действия они сосредоточили все внимание лишь на параметрах сейсмического движения грунта. Причем эти неизвестные движения волевым решением были сведены только к низкочастотным гармоническим колебаниям. Они казались специалистам наиболее удобным инструментом для расчета и наиболее простым объектом для исследования и измерения.

Во-вторых, оказалось, что для фиксации параметров неизвестного типа сейсмического воздействия здесь и используются лишь обычные маятники, служащие главным рабочим органом всех сейсмометров и акселерометров.

Однако, общеизвестно, что записи этих приборов-маятников могут быть реальными сейсмограммами и акселерограммами лишь при том жестком условии, что сейсмические движения грунта будут являться установившимися гармоническими колебаниями, с постоянной частотой и амплитудой, без каких либо всплесков и скачков. Но на всех реальных сейсмограммах и аселерограммах мы всегда видим целую серию всплесков и скачков, при которых тут же должны возбуждаться собственные колебания маятников в приборах. Это полностью искажает их записи и лишает всякого смысла[7, 14].

По нашему мнению, эти скачки и всплески порождаются сейсмическими волновыми импульсами, параметры которых при этом остаются абсолютно неизвестными.

Официально почему-то считается, что и исходящие из гипоцентра, не те разрушительные импульсы, которые срезают колонны и стены

59

Территория науки. 2015. № 3

зданий, а лишь безобидные гармонические стационарные колебания. Такое возможно лишь в том невероятном случае, когда в гипоцентре любого землетрясения появится некий загадочный осциллятор (т.е. колебатель), который будет посылать эти экзотические чисто колебательные волны к зданиям.

Гораздо логичнее предположить, что горизонтальную поверхность колебания грунта создает его верхняя толща, которая сама начинает колебаться после того, как ее периодические сдвигающиеся в сторону от эпицентра разрушительные волновые импульсы.

Очевидно, что официальные приборы-маятники, в принципе, не могут зафиксировать параметры этих импульсов, но зато они явственно регистрируют их наличие в виде всплесков и скачков на своих графиках.

Нам удалось теоретически обнаружить и обосновать наличие специфических свойств поверхностной толщи грунта, которые позволяют ей резко усиливать разрушительный эффект сейсмических волн при их прохождении через эту толщу [12].

Кроме того, мы доказали, что поверхностная толща грунта, сдвинутая сейсмическими импульсами, будет совершать сдвиговые колебания именно в том частотном диапазоне, который типичен для официальных сейсмических колебаний [12].

Т.е. на всех сейсмограммах и акселерограммах мы видим синусоиды, отображающие колебания поверхностной толщи грунта, на которых наложены скачки и всплески от волновых сейсмических импульсов.

Тот факт, что сейсмические движения грунта вовсе не являются чистой гармоникой (вопреки официальной теории в очередной раз наглядно проявился тогда, когда сейсмологии в 1939 году решили для упрощения фиксации ускорений заменить повсеместно сейсмометры на акселерометры).

При этом, неожиданно для сейсмологов оказалось, что ускорения грунта найденные по акселерограммам в 4-5 раз превышают ускорения найденные по сейсмограммам. Эти факты полностью опровергали базовые постулаты сейсмической теории и требовали хоть какого-нибудь внятного объяснения.

Сейсмологи молча приняли этот удар, но им пришлось в 4-5 раз увеличить в своих «Нормах» величину сейсмических ускорений грунта, без объяснения причин этого шага. Это поставило в тупик рядовых инженеров и ослабило их слепую веру в официальную сейсмическую доктрину.

60

Территория науки. 2015. № 3

Попытаемся вкратце объяснить каким образом возникло и реализовалось идея использовать обычные маятники в качестве измерительных сейсмических приборов.

Во-первых, маятники были самым простым и удобным устройством для фиксации момента прихода сейсмических волн, при измерении их фазовой скорости.

Во-вторых, маятники с очень малой частотой колебания могли служить той временной неподвижной точкой отчета, которая использовалась для фиксации величины сейсмического смещения грунта.

Поэтому на первых порах они вполне успешно выполняли эти две простейшие функции.

Однако, потом возникла необходимость решить проблему землетрясений. Тогда перед сейсмологами и строителями возникли качественно новые и чрезвычайно сложные задачи по определению базовых параметров, описывающих неизвестные им формы сейсмических движений поверхностного грунта.

Для ее решения требовалось проведение целого ряда непосильных для них теоретических и экспериментальных исследований.

Можно было попытаться решить эту задачу принципиально по-другому, т.е. не пытаться измерять скорости и ускорения грунта, а вместо этого научиться измерять самое главное, сейсмические напряжения непосредственно в несущих элементах зданий. Однако такой вариант почему-то вообще никогда и ни кем не предлагался, тем более, что он также сулил большие трудности при своей реализации.

Поэтому сейсмологи решили, максимально упростить свою задачу. Для этого они попросту заменили неизвестные им формы сейсмических движений грунта на одну единственную, самую простую и удобную форму в виде стационарных низкочастотных гармонических колебаний с постоянной амплитудой и частотой.

Только при таком волевом допущении можно было применять маятниковые акселерометры для измерения сейсмических ускорений грунта. Это допущение автоматически исключало из их поля зрения любые иные и в частности импульсные движения грунта.

Именно тотальное использование только лишь маятниковых приборов завело в тупик официальную сейсмическую науку и сделало неэффективной официальную стратегию сейсмозащиты.

Особенно ярко и трагично эта неэффективность была продемонстрирована в Японском г. Кобе в январе 1995г., где землетрясение разрушило самые современные и сейсмостойкие здания из стали железобетона [6, 10].

61

Территория науки. 2015. № 3

Представители официальной сейсмической науки почему-то упорно отказываются от попыток измерить сейсмические напряжения непосредственно в несущих элементах зданий. А ведь именно их величина точно определяет как устойчивость зданий, так и разрушительную силу землетрясений.

Для этого потребуется измерить реальные сейсмические напряжения в простейшей модели здания, а затем сравнить их с официальными сейсмическими напряжениями в ней же, найденными по записанной здесь же акселерограмме [14].

После ее экспериментального опровержения нам придется разработать теорию прочностного расчета зданий на импульсное волновое сейсмическое воздействие [5].

На этой основе потребуется создать качественно новые нормативные документы и построить качественно новую, реально эффективную стратегию сейсмозащиты зданий и сооружений.

Список литературы:

1. Смирнов С.Б. Ударно-волновая концепция сейсмического разрушения сооружений// Энергетическое строительство. 1992. № 9. С. 70-72.

2. Sergey Smirnov Discordances between seismic destruction and present calculation// International civil Defence Journal. 1994. № 1. p.p. 67, 28-29, 46-47.

3. Смирнов С.Б. Причины разрушения сейсмостойких, железобетонных зданий и принципы их эффективной сейсмозащиты// Бетон и железобетон. 1994. № 3. С. 22-25.

4. Смирнов С.Б. Полное отсутствие информации о сейсмических воздействиях - главная причина разрушения зданий при землетрясениях// Жилищное строительство. 1994. № 12. С. 13-16.

5. Смирнов С.Б. Особенности работы и прочностного расчета зданий при импульсных сейсмических воздействиях// Жилищное строительство. 1995. № 3. С. 14-17.

6. Смирнов С.Б. Разрушение сейсмостойких зданий в Кобе// Жилищное строительство. 1995. № 8. С. 17-19.

7. Смирнов С.Б. О принципиальной ошибке в традиционной трактовке записей инерционных сейсмических приборов// Жилищное строительство.1995. № 1. С. 51-60.

8. Смирнов С.Б. Новые принципы сеймозащиты зданий// Бюллетень строительной техники. 1998.№8. С. 2-3.

62

Территория науки. 2015. № 3

9. Смирнов С.Б. Решение проблемы надежной сейсмозащиты зданий и сооружений// Промышленное и гражданское строительство. 1999. № 10. С. 43-45.

10. Смирнов С.Б. Исследование аномальных форм в сейсмических разрушениях зданий, противоречащих официальной теории сейсмозащиты и опровергающих официальный взгляд на причины разрушения зданий при землетрясениях// Объединенный научный журнал. 2008. № 9. С. 51-59.

11. Смирнов С.Б., Ордобаев Б.С., Айдаралиев Б.Р. Сейсмические разрушения - альтернативный взгляд// Сборник научных трудов. Ч. I.

- Бишкек: Издательство «Айат», 2012, 138 с.

12. Смирнов С.Б., Ордобаев Б.С., Айдаралиев Б.Р. Сейсмические разрушения - альтернативный взгляд// Сборник научных трудов. Ч. II.

- Бишкек: Издательство «Айат», 2012, 144с.

13. Смирнов С.Б. «СНиП-11-7-81*», Строительство в сейсмических районах, как документ, опровергающий официальную колебательную доктрину сейсмического разрушения зданий// Жилищное строительство. 2010. № 4. С. 9-11.

14. Смирнов С.Б. «СНиП-11-7-81*», Строительство в сейсмических районах и новый вариант СНиП 22-03-2009г., как дополнительные источники сейсмоопасности и сейсмического риска для граждан Российской Федерации// Жилищное строительство. 2010. № 9. С. 4951.

Смирнов С.Б., Зулпуев А.М., Ордобаев Б.С., Абдыкеева Ш.С

АНАЛИЗ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ МОДЕЛИ СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ЗДАНИЙ

Московский государственный строительный университет им. В.В. Куйбышева,

Кызылкийский институт технологии, экономики и права Баткенского государственного университета

Ключевые слова: сейсмический, разрушения, колебания, резонанс, сейсмическая защита, напряжения, сдвиговой, волновые ускорения.

Keywords: seismic, fracture, vibrations, resonance, seismic protection, stress, shear, wave acceleration.

Аннотация: В работе детально сделан анализ резонансно -

колебательной модели сейсмического разрушения сооружений и предложены некоторые меры по сейсмической защите зданий.

63