1. Байгууламжийн динамик
Хэмжээ, чиглэл, байрлал нь хугацаанаас хамааран өөрчлөгдөх ачааг динамик
ачаа гэж нэрлэдэг. Байгууламжид динамик ачаа үйлчлэхэд массын инерцийн хүч
үүсдэгээрээ статик ачаанаас ялгаатай байна. Динамик ачааг үйлчлэлийн шинж
чанар, чиглэл, байгууламж ба элементэд үзүүлэх нөлөөгөөр нь дараах байдлаар
ангилж болно.
1. Доргионт ачаа:
Цахилгаан мотор, вентилятор, суурь машин зэрэг
байгууламжийн элементүүдэд хөдөлгөөнгүй суурилсан хөдөлгөөнтэй хэсэг
бүхий машин, механизмуудын үйлчлэлээр үүснэ.
2. Огцом цохилтын ачааны үйлчлэл: Алх, муна, бутлах болон бусад төрлийн
машин, механизмуудын үйлчлэлээр цохилтын ачаа үүсч болно. Цохилтын
ачаа нь богино хугацаанд үйлчилдгээрээ онцлогтой ба ийм ачааны үйлчлэл
нь ачаалагдаж байгаа бүтээцийн материалын харимхай ба налархай шинж
чанараас үлэмж хамаардаг.
2. 3. Хөдөлгөөнт ачаа: Гүүрэн кран болон бусад тээврийн хэрэгслийн ачаа нь
байгууламжийн элементийн алслалын дагуу байрлалд өөрчлөгдөх ачаа
хамаарна.
4. Салхины үйлчлэлийн лугшилтын ачаа: Олон давхар барилга, утааны яндан,
цамхаг зэрэг өндөр байгууламжуудын тооцоонд статик байгуулагчуудаас
гадна лугшилтын динамик байгуулагчуудыг бодолцох шаардлагатай байдаг.
5. Газар хөдлөлтийн ачаа:
Газар хөдлөлтийн үед байгууламжийн массад
инерцийн хүч үүссэнээр сейсмик ачаа бий болно. Сейсмик ачааг
байгууламжийн шинж чанар ба дэвсгэр нутгийн газар хөдлөлтийн эрчмээс
хамааруулан тодорхойлно.
6. Агшин зуурын ачаа:
Ийм төрлийн ачаа нь тэсрэлт явагдах, барилга
байгууламжийн аль нэг хэсэг нурах зэрэг аваарийн чанартай тохиолдлуудад
элбэг ажиглагддаг.
4. Харимхай системийн хэлбэлзлийг үүсгэгч хүчний шинж чанараас хамааруулан
чөлөөт ба албадлагын хэлбэлзэл гэж ерөнхийд нь хоѐр ангилдаг. Ямар нэгэн
системд үйлчлэх хүчийг үйлчлэлийн шинж чанараар нь дараах байдлаар
ангилна. Үүнд: Сэргээх хүч /харимхай хүч/; Эсэргүүцлийн хүч; Инерцийн
хүч; Албадлагын хүч;
Механик системд зөвхөн сэргээх хүч үйлчилсэн тохиолдолд үүсэх хэлбэлзлийг
чөлөөт буюу хувийн хэлбэлзэл гэж нэрлэдэг. Сэргээх хүч гэдэг нь системийн
массыг ямар нэгэн аргаар анхны тэнцвэрт төлөвөөс хазайлгасан тохиолдолд
үйлчлэх харимхай реакцийн хүч юм.
Өгөгдсөн гадны хүчний үйлчлэлээр явагдах хэлбэлзлийг албадлагын хэлбэлзэл
гэж нэрлэдэг. Системийн албадлагын хэлбэлзэлд эсэргүүцлийн хүчийг
бодолцоогүй тохиолдолд гадны хүчний үйлчлэлээр хэлбэлзлийн далайц улам
бүр нэмэгдэнэ. Ийм хэлбэлзлийг өсөх хэлбэлзэл гэж нэрлэдэг.
6. Динамик ачааны үйлчлэлээр уртын дагуу ба гадаргуугийн тасралтгүй тархсан
масстай бүтээцэд тасралтгүй тархсан хувьсах эрчимтэй инерцийн хүч үүсдэг.
Ийм тохиолдолд байгууламжийн динамик тооцоо нь нэлээд нарийн төвөгтэй
болно. Тооцооны энэ асуудлыг хөнгөвчлөхийн тулд тасралтгүй тархсан массыг
бүтээцийн цэгүүд дэхь төвлөрсөн массаар сольж тооцоо хийж болдог. Масс
төвлөрөх цэгүүдийг оновчтой сонгосон тохиолдолд тооцоонд төдийлөн их
алдаа гардаггүй болох нь онолын судалгаа ба туршилтаар тогтоогдсон байна.
Системийн төвлөрсөн массуудын байрлалыг тодорхойлохын тулд системийн
чөлөөний зэргийн тоо гэсэн ойлголтыг авч үзэх шаардлагатай байна.
Динамик системийн бүх төвлөрсөн массын байрлалыг бүрэн тодорхойлоход
шаардагдах харилцан үл хамаарах геометр параметрүүдийн тоог системийн
чөлөөний зэргийн тоо гэж нэрлэдэг.
Ерөнхий тохиолдолд хавтгайн тооцооны бүдүүвчтэй системд төвлөрсөн масс
нь боломжит хоѐр шугаман шилжилт ба өнцгийн эргэлтээр тодорхойлогдох
гурван чөлөөний зэрэгтэй байна. Хэрэв системийн массыг цэгэн масс гэж
үзвэл зөвхөн хоѐр шугаман шилжилтээр түүний байрлалыг тодорхойлж болно.
8. Чөлөөт хэлбэлзлийн
давтамж ба
хэлбэлзлийн гол
хэлбэрүүдийн тоо нь
системийн чөлөөний
зэргийн тоотой тэнцүү
байдаг. Хэлбэлзлийн
хэлбэр бүр өөрийн
давтамжтай байх ба
чөлөөт хэлбэлзлийн
хамгийн бага давтамж
нь хэлбэлзлийн
хамгийн энгийн
хэлбэрт харгалзана.
Хамгийн бага
давтамжтай
хэлбэлзлийг үндсэн гол
хэлбэлзэл гэж үзнэ.
9. Байгууламжийн динамикт биеийн хөдөлгөөний дифференциал тэгшитгэл
зохиоход дараах үндсэн хоѐр аргыг хэрэглэдэг.
Даламберын зарчим ѐсоор жин ба түүний инерцийн моментыг хурдатгалаар,
өөрөөр хэлбэл шугаман ба өнцгийн шилжилтээс хугацаагаар авсан
хоѐрдугаар эрэмбийн уламжлалаар үржүүлсэн үржвэрийн хэлбэрээр өгөгдөх
инерцийн хүчийг нэмэгдэл болгон бодолцсоноор статик тэнцвэрийн
тэгшитгэлээс ялгагдах динамик тэнцвэрийн тэгшитгэлийг хэрэглэхэд
үндэслэх СТАТИК АРГА болно.
Энерги хадгалагдах хууль ѐсоор харимхай системийн потенциаль ба кинетик
энергийн нийлбэр нь хугацаанаас хамаарахгүй тогтмол хэмжигдхүүн байх
зарчим дээр үндэслэх ЭНЕРГЕТИК АРГА болно.
10. Чөлөөний нэг зэрэгтэй систем
Чөлөөт системд дараах хүчнүүд үйлчилж болно. Үүнд:
Сэргээх хүч /харимхайн хүч/ -R
Эсэргүүцлийн хүч
-F
Инерцийн хүч
-J
Даламберийн зарчим ѐсоор систем нь тодорхой чиглэлийн дагуу гадны болон
хөдөлгөөний инерцийн хүчний үйлчлэлд тэнцвэрийн байдалд оршино. Өөрөөр
хэлбэл системд үйлчлэх гадны болон инерцийн хүчний нийлбэр тэгтэй тэнцүү.
11. Статик тэнцвэрийн байрлалаас масс хазайсан тохиолдолд үүсэх системийн
харимхайн хүчийг сэргээх хүч гэнэ. Энэ хүч массыг статик тэнцвэрийн
байрлалд аваачих чиглэлээр хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд үйлчлэх учраас хасах
тэмдэгтэй байх ба массын шилжилтэнд пропорциональ байна.
r – пропорционалийн итгэлцүүр буюу хөшүүний итгэлцүүр. Энэ итгэлцүүр
нь авч үзэж байгаа цэг нэгж шилжилт хийх үеийн реакцийн хүч юм.
Эсэргүүцлийн хүч нь Фойгтын таамаглал ѐсоор хөдөлгөөний хурдад
пропорциональ байна. Хөдөлгөөнийг сааруулах чиглэлээр үйлчлэх учраас
хасах утгатай байна.
K – пропорционалийн итгэлцүүр
12. Инерцийн хүч нь Ньютоны 2-р хууль ѐсоор биеийн масс ба хурдатгалын
үржвэрээр илэрхийлэгдэх бөгөөд хөдөлгөөний эсрэг чиглэлээр үйлчлэх учраас мөн
адил хасах утгатай байна.
Сэргээгч хүч, эсэргүүцлийн хүч болоод инерцийн хүчнээс гадна хугацаанаас
хамааран өөрчлөгдөх өдөөгч хүч массад нь үйлчилсэн механик системийн
хэлбэлзлийг албадлагын хэлбэлзэл гэдэг. Өөрөөр хэлбэл хугацаанаас хамаарч
синус косинусын хуулиар өөрчлөгдөх ачааны үйлчлэлээс үүснэ.
16. Чөлөөний олон зэрэгтэй систем
Системийн хэлбэлзлэлийн үед хугацааны дурын агшинд түүний бүх массын
байрлалыг бүрэн тодорхойлж чадах харилцан үл хамаарах геометрийн
параметрүүдийн тоо n байвал чөлөөний n зэрэгтэй систем гэнэ.
Харимхай системийн хэлбэлзлэлийн боломжит гол хэлбэрийн тоо нь түүний
чөлөөний зэргийн тоотой тэнцүү байна.
Системийн бүх масс нэг адил давтамжтайгаар хэлбэлзэх үеийн хэлбэлзэл ба
тэдгээрт харгалзах хэлбэрийг гол буюу нормаль хэлбэлзэл гэнэ.
Тооцож буй системийн хувийн хэлбэлзлийн хэлбэрийг мэдэх нь хамгийн их
шилжилт үүсэх магадлалтай огтлолыг урьдчилан тогтоох ба динамик ачааны
үүсгэврийг оновчтой байрлуулах боломж олгодог байна.
Нэг ба олон чөлөөний зэрэгтэй системийн динамик тооцоонд сонгодог
механикийн аргуудыг ашиглаж байна.
18. Байгууламжийг газар хөдлөлтийн ачааны үйлчлэлд тооцох
Инженерийн газар хөдлөлтийн ухааны зорилт нь газар хөдлөлтийн үед
барилга байгууламжийн бат бэх, тогтворыг судлан, дүгнэлт гаргаж газар
хөдлөлтийн үед барилгын найдвартай ажиллах нөхцөлийг бүрэн хангах
тооцооны арга боловсруулан бүтээцлэлийн шийдлийг бий болгоход оршино.
Газар хөдлөлтийн үед их хэмжээний энерги ялгарч байгаа газрын гүнд
байрлах цэгийг газар хөдлөлтийн голомт буюу гипоцентр гэж нэрлэдэг.
Гипоцентрийн газрын гадаргуу дээрхи проекцыг эпицентр гэнэ. Олон янзын
шалтгаанаар газар хөдлөлт үүсч болох ба Тиктоник үүсэлтэй газар хөдлөлт нь
дэлхий дээрхи бүх газар хөдлөлтийн бараг 90%-ийг эзлэх ба их хэмжээний
газар нутгийг хамарсан хүчтэй газар хөдлөлт байдаг.
Газар хөдлөлтийн долгион нь босоо ба хэвтээ байгуулагчтай байна.
Эпицентрээс холдох тусам гадаргуугийн долгионы далайц багасна.
Эпицентрт ойр байрлах дэвсгэр нутагт газар хөдлөлтийн босоо байгуулагч их
нөлөөтэй байхад эпицентрээс алс мужид газар хөдлөлтийн хэвтээ байгуулагч
зонхилж байдаг. Газар хөдлөлтийн долгионы хэвтээ байгуулагч нь барилга
байгууламжид илүү аюултай байдаг.
20. Газар хөдлөлтийн үед барилга байгууламжид үйлчлэх сейсмик ачааг
тодорхойлохын тулд тэдгээрийн онцлог, массын төвлөрөл ба тархалтын байдал
болон ул хөрстэй харилцан үйлчлэх нөлөө зэрэг хүчин зүйлүүдийг бодолцон
динамик тооцооны бүдүүвчийг сонгодог. Хэмжээний хувьд төдийлөн их биш
хөшүүн барилгад харимхай суурь дээрх чөлөөний гурван зэрэгтэй хөшүүн диск
хэлбэрийн бүдүүвч хэрэглэж болно. Ийм барилгын хэлбэлзэлд буурь хөрсний
харимхай хэв гажилтыг бодолцох шаардлагатай байдаг.
Орчин үед хамгийн түгээмэл хэрэглэгдэж байгаа хангалттай-энгийн тооцооны
загварчлал нь олон давхар барилгын дээврийн ба давхар хоорондын хучилтанд
төвлөрөх масс нь ханын өндрийн дагуух тархсан масстай харьцуулахад үлэмж их
байх учраас хучилтын түвшинд төвлөрсөн массуудтай суурьтай хөшүүн
бэхлэгдсэн, хөшөөс элементэн загварчлал юм.
Барилгын орон зайн загварчлалд массын төв хөшүүний төвтэй харьцангуй
шилжиснээс үүсэх, хөшүүний босоо төв тэнхлэгт харьцуулсан мушгиралтын
хэлбэлзлэлийг бодолцох шаардлагатай.
22. ММ-шаталбараас загвар авч, их хэмжээний сорилт явуулсны үндсэн дээр 1954 онд
ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн “Газрын физикийн институт”-д
боловсруулсан бөгөөд 1964 онд дахин засварлаж МSK-64 шаталбар гэж нэрлэсэн
уг шаталбарыг манай улс болон дэлхийн олон улс орнууд ашиглаж байна. Энэхүү
шаталбар ѐсоор газар хөдлөлтийн хүчийг 12 баллаар хэмжих ба балл тус бүрт
газрын хөрсний хэлбэлзлийн тодорхой хурд хурдатгал шилжилтүүд харгалздаг.
23. АНУ-ын Калифорнийн Технологийн институтын профессор К.Ф. Рихтер 1935
онд газар хөдлөлтийн хүчийг магнитудаар үнэлэхийг санал болгосон байна.
Магнитуд гэдэг нь газар хөдлөлтийн энергийн нөхцөлт илэрхийлэл юм.
Рихтерийн хамтран зүтгэгч Бено Гутенберг сейсмик энерги ба магнитудын
хоорондын хамаарлыг тогтоосон байна.
А – газар хөдлөлтийн эпицентрээс 100км зайнд байгаа сейсмографийн бичсэн
ямар нэг долгионы шилжилтийн хамгийн их далайцын микроноор /мкм/
хэмжигдэх утга
25. Газар хөдлөлтийн тооцооны аргууд
Тооцооны статик арга: Газар хөдлөлтийн тооцооны онолын эхлэлийг тавьсан
хүн бол японы эрдэмтэн Ф. Омари гэж үздэг. Түүний 1900 онд дэвшүүлсэн
онолоор барилга нь газрын хөрстэй хамт хөдлөх ямар нэгэн хэв гажилтанд
орохгүй абсолют хөшүүн босоо шилбэ юм. Ийм учраас газар хөдлөлтийн үед
барилгад үйлчлэх инерцийн хүчийг хөрсний хамгийн их хурдатгалаар
тодорхойлно.
Q- бүтээцийн элементүүдийн жин, g- хүндийн хүчний хурдатгал, Кс- газар
хөдлөлтийн итгэлцүүр, энэ итгэлцүүр нь дараах утгатай байна.
9 балл -0.1
8 балл -0.05
7 балл -0.025
26. Тооцооны динамик арга: Тооцооны статик онолыг өөрчлөн тооцооны динамик
арга боловсруулах анхны оролдлогыг анх 1920 онд Японы эрдэмтэн Мононобэ,
Сато нар хийсэн. Тооцооны динамик арга нь хэрэглэвэл зохих зөв арга мөн
боловч олон талын хүндрэлтэй учраас одоо хэр нь бүрэн боловсрогдон
хэрэглэгдэж чадаагүй байгаа юм. Түүний модель их хялбарчлагдсан байдалтай
байсан боловч сейсмик ачаа зөвхөн газар хөдлөлтийн хүчнээс хамаарах
төдийгүй байгууламжийн динамик параметрээс хамаардаг гэсэн чухал
дүгнэлтэнд хүрсэн байна. Тэрээр гармоник хуулиар хэлбэлзэх ганц чөлөөний
зэрэгтэй системийн албадлагын хэлбэлзлэлийг авч үзэж газар хөдлөлтийн
хүчийг дараах байдлаар томъѐолсон байна.
β –динамик итгэлцүүр
Кс- газар хөдлөлтийн итгэлцүүр, энэ итгэлцүүр нь дараах утгатай байна.
9 балл -0.1
8 балл -0.05
7 балл -0.025
27. Тооцооны спектраль арга: Орчин үед барилга байгууламжийг газар
хөдлөлтийн хүчний үйлчлэлд харьцангуй нөхцөлт арга хэрэглэн тодорхойлж
байна. Энэ аргыг спектраль арга гэж нэрлэх ба олон орны нормын үндэс болж
байна. 1934 онд АНУ-ын эрдэмтэн М. Био газар хөдлөлтийн үйлчлэлийг
динамик загвар дээр сорилтоор тодорхойлсон. Тэрээр цөөн давхар барилгын
хувийн хэлбэлзлийн үе ба давтамжтай адил үе ба давтамж бүхий
дүүжингүүдийг хөдөлгөөнт тавцан дээр байрлуулан тавцанд газар хөдлөлтийн
үеийн хөрсний хэлбэлзлийг төлөөлөхүйц хөдөлгөөн өгч туршсан байна.
Туршилтаар дүүжингийн хувийн хэлбэлзлийн үеүдээс хурдатгал хэрхэн
хамаарахыг тогтоож, хурдатгалын сектор байгуулсан. Ийм секторыг зөвхөн
газар хөдлөлтийн эрчмийн үед байгуулаад зогсохгүй янз бүрийн нутаг дэвсгэрт
хөрсний нөхцөлөөс хэрхэн хамаарч байгааг судалсан байна.
30. Ашигласан ном материал:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Байгууламжийн динамик 2011 он Г. Базар П. Отгонбаяр
Барилгын механик 1976 он
А. В. Дарков
Dynamics of structures /theory and applications to earthquake engineering/
Байгууламжийн онол 2007 он
Л. Баяр П. Отгонбаяр Б. Эрдэнэболд
БНбД 22.01.01*/2006 ба нормын тайлбар бичиг
JSCE-CICHE Joint Seminar on Concrete Engineering in Mongolia 2005 он
Барилга архитектурын сургалт ба дэвшилтэт технологийн судалгаа семинар
