Перспективы и реальность сейсмостойкого строительства

Старые постройки постепенно исчезают с карты городов Казахстана. Их место занимают красивые здания. И это, конечно, замечательно, что города становятся архитектурно привлекательными. Но одной красоты недостаточно. Главное, чтобы новое жилье радовало не только своим видом, но и качеством. Нельзя забывать о том, что мы живем в сейсмически опасном регионе. И землетрясения, несмотря на то, что происходят редко, все же внушают жителям страх. Поэтому здания, строящиеся в Казахстане, требуют особого подхода к архитектурной, технологической, инженерной проработке.Например, жилые дома, возводимые на пересечении улиц Гагарина и Сатпаева и жилой комплекс «На Торайгырова», находящийся в микрорайоне Орбита-3, конструктивность которых специалисты относят к уникальным архитектурным решениям, еще не имевшим аналогов в республике. При сооружении этих объектов применяются последние достижения мировой научной мысли. В их числе - жесткий монолитный каркас с заполнением современными стеновыми материалами, позволяющий формировать огромные сейсмостойкие пролеты. Применение стальных элементов в опорных узлах колонн и перекрытий, которые совместно с диафрагмами жёсткости воспринимают основные сейсмические нагрузки в конструкциях здания, позволило проектировщикам уверенно говорить о безопасности в условиях даже экстремальных сейсмических нагрузок.К сожалению, не все здания строятся по такому принципу. Когда утверждался Генеральный план развития и строительства Алматы аким города поставил задачу всем строительным инвесторам сделать наш город не только красивым и комфортным, но и безопасным для проживания. Особый акцент Имангали Тасмагамбетов сделал на необходимости сейсмоиспытаний вновь строящихся зданий.Он потребовал от акиматовских структур, в той или иной степени задействованных в области строительства, ужесточить контроль за стройплощадками. С той поры и по сей день сейсмоиспытания носят регулярный характер.К примеру, точно известно, что дома строительной корпорации «KUAT» выдерживают землетрясения силой в девять баллов, что подтвердилось при испытаниях проведенных Казахским научно-исследовательским институтом сейсмостойкого строительства и архитектуры (КазНИИССА). Испытания прошли в июне 2005 года в жилом комплексе «Almaty Towers», который располагается по пр. Достык (уг. ул. Жолдасбекова).

Постройки Алматы

Но если новостройки еще как-то можно проконтролировать, то ситуация со старыми домами пока остается больным вопросом. По данным городского акимата, в настоящее время только 60% зданий в Алматы соответствуют требованиям сейсмостойкости, в отношении 30% - необходимо проводить работы по усилению их надежности, а 10%, являющееся в основном малоэтажными застройками, не сейсмостойки. Ежегодно из местного бюджета выделяется 200-300 млн. тенге на укрепление коммунальных зданий Алматы для повышения их сейсмостойкости. Прежде всего, это учреждения образования и здравоохранения. По мнению специалистов, в южной столице растет число сейсмоопасных зданий потому, что старые постройки безвозвратно ветшают, а новые сооружения возводятся по принципу «на авось». Вопиюще-легкомысленные перепланировки первых этажей под магазины, салоны и офисы - это мина замедленного действия. Разрешения на подобное экспресс-строительство выдаются легко, без всякого заключения экспертов сейсмостойкого строительства. Практически весь город сегодня стоит на этом шатком первом этаже карточного домика. Между тем существуют две программы, каждая из которых рассчитана на десять лет: обновления жилищного фонда и сейсмического усиления. Финансирование их таково, что приведенные в порядок за год дома можно будет пересчитать по пальцам. В республиканском бюджете на эти цели средств не предусмотрено. Хотя по данным еще 1995 года, более четверти всего жилищного фонда республики находится в аварийном состоянии, правительство не намерено изыскивать деньги на поправку положения и бодро перекладывает хлопоты на местные бюджеты и КСК. Словно мы живем в совершенно безмятежной части света, где никогда и быть не может никаких сейсмических процессов.

Опыт на плотине

Казахстанская общественность периодически оказывается обеспокоенной слухами о предстоящем землетрясении, якобы с высокой временной точностью предсказанным сейсмологами. Потом слухи успокаиваются, и люди вместе с ними тоже. Прогнозирование землетрясений остается крайне сложным вопросом. Многие эксперты вообще сомневаются в возможность эффективного краткосрочного прогноза. Другие полностью такую возможность не отрицают в принципе, но считают, что в условиях ограниченных финансовых ресурсов государства более целесообразно сосредоточить внимание на подготовке к возможной стихии путем строительства и усиления недостаточно прочных зданий. Те дома и сооружения, что были созданы в Казахстане в советские времена, были, по мнению экспертов, в целом вполне надежными с сейсмической точки зрения. Известный казахстанский ученый, президент Ассоциации сейсмощатиты Казахстана академик Толеубай Жунусов отмечает, что поскольку в бывшем СССР мы считались самым сейсмоопасным районом, то в Алматы сейсмостойкому строительству уделялось исключительно большое внимание. Уже начиная с 1960-х годов, все строительство велось по так называемому динамическому методу расчета, предполагающему значительные сейсмические нагрузки на сооружения. Малоизвестен широкой публике следующий факт. В КазНИИССА был выполнен уникальный опыт в плане сейсмостойкого строительства: когда строилась селезащитная плотина на Медео в 1966-1967 годах, ученые воспользовались энергией взрывов для оценки сейсмостойкости зданий и сооружений. На площадке расположенной в 800 метрах от эпицентра взрыва были построены шесть типовых зданий и фрагментов в натуральную величину. Там, в частности, были крупнопанельная 4-х этажная секция, кирпичное здание с железобетонными включениями, два железобетонных здания с двумя типами каркасов, одноэтажное промышленное здание и двухэтажное здание, применявшееся для школ и детских садов. Во время взрыва эти здания выдержали нагрузку, равную по ускорению 10 баллов, а по смещению 9 баллов по действовавшей тогда в СССР шкале, то есть воздействие очень большого уровня. Подобного эксперимента в мировой практике не было. То есть изначально здания Алматы в целом, не считая старых серий и индивидуальных проектов, были вполне надежными. Но успокаиваться не приходится. Во-первых, проблемой является развернувшееся в последнее время массовое строительство новых особняков и коттеджей, в большом количестве строящихся в городе и поблизости от него. По мнению академика Т.Жунусова, многие, если не сказать большинство из них, не отвечают действующим нормам и правилам строительства в сейсмических районах: зачастую отсутствуют антисейсмические пояса, толщина кирпичных стен недопустимо мала. Но еще большая проблема - это нынешнее состояние тех зданий, что строились при СССР. Очевидно, что определенное воздействие на состояние зданий и сооружений имеют и прошедшие со времени строительства годы, качество эксплуатации и ремонта. В связи с этим в ныне действующих в Казахстане строительных нормах и правилах, введен раздел, которого нет в аналогичных документах других стран СНГ по оценке сейсмобезопасности существующих зданий.

Факты и качество

В 2002 году объем строительно-монтажных работ составил 491437 млн. тенге. Наблюдается рост внутренних и внешних инвестиций в строительство, по прогнозным данным регионов в 2004-2006 годах только на жилищное строительство из всех инвестиционных источников поступило не менее 124 млрд. тенге и было введено в эксплуатацию 6,45 млн. кв.м. жилья. Активно строятся дороги, нефтегазовые, промышленные и производственные комплексы. Все это – результат улучшения экономического состояния государства. Но, как показывают факты, новые возросшие объемы строительства не отражают его качественный уровень. «Казахстанская правда» приводит примеры непростительного пренебрежения качеством жилой застройки в сейсмоопасной зоне Алматы. Как, утверждают специалисты, каждое второе здание не отвечает требованиям сейсмостойкого строительства. И такие факты имеют место быть во всех регионах республики. В 2000 году произошло разрушение плотины на балке «Кончубай» Карачаганакского месторождения в Западно-Казахстанской области сметной стоимостью 5 млн. долларов США. В 2002 году обрушились конструкции торговых рядов рынка в г.Петропавловске, гостевая трибуна Центрального стадиона в г.Костанае, торговый дом «Алдибек» в г.Талдыкоргане, кстати, эта трагедия сопровождалась человеческими жертвами. Эти факты являются еще одним подтверждением того, что за каждым строительством, независимо от того, какое это строительство – гражданское, коммерческое или промышленное, стоит человеческий фактор. И еще одна острая проблема, которая имеется на сегодня – это проблема так называемых «хрущевок». Построенные в 50-е года крупнопанельные дома на сегодняшний день в основной массе находятся в аварийном состоянии. Государство полностью самоустранилось от решения этой проблемы. Только по городу Шымкенту таких многоэтажных домов насчитывается 1115 штук, не считая школ и детских садов. Если проследить закономерность всех фактов некачественного строительства, то первое, что бросается в глаза – объекты в основном в своей массе возводятся без архитектурно-строительного контроля. Строительство в основном ведут частные предприятия, которых в случае аварии построенных объектов нельзя будет привлечь к ответственности, так как данные предприятия существуют, как правило, два-три года. На сегодняшний день строительство ведут все, кому не лень. Получение лицензий на строительную деятельность превратилось в чистую формальность, основным условием которого является внесение лицензионного сбора.

Проверка на надежность

Специалисты Алматинского городского управления по ЧС за последние годы проверили на сейсмоустойчивость Государственный музей им. Кастеева, рынки «Болашак» и «Кулагер», Зеленый базар, здание бывшего нархоза, ныне Университета им. Т. Рыскулова, железнодорожные вокзалы Алматы I и Алматы II, автовокзал «Саяхат», объекты ТЭЦ-1, Дворец Республики, Дворец спорта, Дворец бракосочетаний, Центральный стадион и Центральный плавательный бассейн, большинство общежитий и учебных корпусов вузов, колледжей и техникумов. Эти проверки подтвердили, что делать сейсмоусиление зданий старой постройки необходимо. АГУ ЧС ежегодно проверяет различные объекты, правда, их владельцы не спешат устранять обнаруженные нарушения строительных норм. Чаще всего ссылаются на нехватку средств. Монополисты сразу же начинают говорить, что, дескать, тарифы надо бы поднять. ЗАО «АПК» из года в год переносит мероприятия по сейсмоусилению. Есть большие сомнения, что опоры газопроводных труб низкого давления выдержат серьезное землетрясение. Специалисты государственной инспекции по предупреждению и ликвидации ЧС неоднократно убеждались в том, что владельцы зданий в последнее время вообще не обращают внимания на законы, обязывающие их обеспечить безопасность людей в этих зданиях.

В ноябре 2005 года агентство Казинформ опубликовало информацию о том, что сейсмостойкость строящихся сооружений в Алматы станут контролировать с помощью передвижных лабораторий из Швейцарии. Специальная аппаратура лаборатории позволит с максимальной точностью определять прочность бетонов и кирпичной кладки, а также защитного слоя бетона арматуры и диаметр самой арматуры. В результате лабораторной проверки будет выявлено, насколько строительство соответствует установленным нормативам сейсмостойкого строительства. Причем это можно делать на начальной стадии возведения объектов, чтобы своевременно запретить строительство, ведущееся с нарушением стандартов. На основе показаний уникальных приборов инспекторы смогут демонстрировать строительным фирмам нарушения, допущенные с их стороны, или подтверждать правильность ведения строительно-монтажных работ.

Элитные здания и безопасность

Для Казахстана проблема сейсмостойкого строительства издавна являлась одной из самых актуальных. Особую остроту, как считают многие, она обрела сегодня, когда строительная индустрия республики наглядно демонстрирует тенденцию к росту числа высотных новостроек. Алматы относится к зоне девяти- и десятибалльной сейсмичности. В десятибалльной зоне расположены так называемые прилавки гор выше проспекта Аль-Фараби, застроенные элитными коттеджами, а также район горы Кок-Тюбе. Он неблагоприятен в сейсмическом отношении, поскольку там преобладают лессовые породы. В последние годы происходит интенсивная застройка предгорных зон, осуществляется полив земель, что и приводит к разрушению лессовых пород. В случае землетрясения все здания, построенные в вышеперечисленных зонах, будут разрушены, так как при землетрясениях 1887 и 1911 годов там происходили разрывы почвы, смещение грунтового массива и изменение рельефа.

Площадка, на которой расположен микрорайон «Коктем», относится к средним грунтовым условиям и благоприятна в сейсмическом отношении. Что касается крупнопанельных домов, они считаются одними из самых надежных зданий Алматы. При постройке дома в опасных зонах цокольный этаж и фундамент следует выполнять в монолитном железобетоне, необходим усиленный каркас здания и железобетонные включения в наружные и внутренние стеновые ограждения. Кроме того, в этих районах нежелательно строить трех-четырех этажные здания. Самыми прочными и сейсмостойкими считаются здания, построенные с соблюдением всех норм, с использованием качественного стройматериала. Они выдержат землетрясение той балльности, на которую рассчитаны. Если предполагать в общем, то, наверное, лидируют по прочности каркасные дома - с железобетонным или стальным каркасом. Хотя последние разработки в области крупнопанельного строительства позволили создать достаточно сейсмостойкие дома. Это постройки после 1975 года.

Нормы сейсмостойкого строительства

Нормативный срок службы зданий различный. Деревянным и каркасно-камышитовым отпущено около 30 лет. Капитальным зданиям с железобетонными включениями, домам с железобетонным, а также металлическим каркасом - не менее 100 лет. У крупнопанельных зданий фактически срок службы должен быть тоже около 100 лет, правда, иногда со временем швы теряют свою герметичность. Но с точки зрения сейсмостойкости это не представляет опасности. Просто идут теплопотери. В 1957 году были введены первые динамические нормы сейсмостойкого строительства. Расчет зданий происходил на нагрузки, которые были получены по динамическим параметрам. Начиная с 1957 года каждые 7-10 лет менялись редакции норм в сторону их ужесточения. Каждая следующая редакция выдвигала более жесткие требования. До 1983 года Алматы застраивался без учета разломов. Поэтому, когда ситуация прояснилась, сейсмологи столкнулись с тем, что зоны разломов уже застроены. Последние годы по Алматы ведутся интенсивные сейсмологические исследования, фактически весь город запеленгован, расставлены сейсмические станции сильных движений по всей территории города. Эти станции дают неопровержимые фактические материалы о возможных сейсмических колебаниях грунтов. На сегодняшний день нормы к сейсмостойкому строительству изменились практически во всех странах постсоветского пространства. В первую очередь это относится к Армении и Узбекистану, сейчас подготавливаются нормы России. Казахстан принял новые нормы сейсмостойкого строительства в 1998 году. Это связано с тем, что каждая страна, находящаяся в опасных сейсмических районах, вырабатывает для себя приемлемые нормы надежности, которые позволили бы сохранить здания от сильных повреждений и разрушений. Существуют и международные нормы сейсмостроительства, и сейчас предпринимаются усилия для того, чтобы создать единые нормы для стран, входящих в СНГ. Эти нормы будут носить рамочный характер, то есть при общих положениях для каждой страны будут выработаны свои конкретные нормативы. Дело в том, что попытка принять для всех стран универсальные нормы не увенчалась успехом. Хотя работа в этом направлении ведется. Алматинцев всегда интересовала тема землетрясений и качества строительства городских зданий, поскольку южная столица является зоной повышенной сейсмоактивности. После недавнего толчка в 3,5 балла - отголоска киргизского землетрясения - люди снова заволновались. Насколько город готов к серьезным потрясениям, которые предсказывают сейсмологи? И какие дома в наиболее выигрышном положении? Несколько десятков лет назад в Алматы можно было строить здания не выше девяти этажей. Специалисты-сейсмологи были уверены, что возведение более высоких зданий - заведомо опасное дело. С тех пор многое изменилось, наука и техника домостроения шагнули далеко вперед. Теперь никого уже не удивляют здания выше двадцати этажей. Однако декабрьское землетрясение напомнило жителям и властям города о том, что в любой момент может случиться беда и никто не застрахован от этого. К сожалению, прогнозировать землетрясения мы еще не научились. Именно поэтому необходимо использовать другие методы противостояния этой катастрофе: строить новые качественные дома, укреплять старые, сносить ветхие. Все это реально и осуществимо. В городском акимате уже приняли программу по ремонту ветхого жилья, сносу аварийных жилых домов, сейсмоусилению объектов здравоохранения и образования, согласно которой постепенно в Алматы будут сейсмоусилены все дома и здания.

Панель или монолит

Наиболее массовым видом строительства в нашем городе долгое время являлось панельное домостроение. В последнее время предпочтение отдается более перспективной технологии - монолитному домостроению.

По мнению профессиональных участников рынка, строительство с использованием монолитного железобетонного каркаса имеет ряд преимуществ по сравнению с панельным.

Например:

- Срок службы дома составляет порядка 300 лет, а его конструктивные особенности дают возможность выдержать землетрясение силой 9 баллов;

- Конструктивная жесткость и прочность здания (как следствие - его равномерная осадка) дают возможность проведения качественных отделочных работ практически сразу же после возведения дома (в панельном доме это возможно лишь спустя год после завершения строительства);

- Индивидуальность фасада каждого дома (наружные стены могут быть любыми - панельными, кирпичными или навесными; дома можно строить в любых стесненных условиях, характерных для центральной части города);

- Свободная планировка квартир, объединение нескольких квартир;

- Монолитные дома легче реконструировать для продления их жизненного цикла;

- Нормативная нагрузка на межэтажные перекрытия (600 кг на 1 кв. метр) выше в три раза, чем в панельном доме, что позволяет устанавливать тяжелое бытовое оборудование (джакузи, мини-бассейны, сауны);

- Повышенная звукоизоляция.

Таким образом, здания, возведенные по технологии монолитного домостроения, значительно превосходят по потребительским качествам панельные дома. К числу недостатков монолитного домостроения специалисты чаще всего относят такие особенности, как более высокая себестоимость строительства монолитного дома по сравнению с панельным и более продолжительный срок строительства. Однако эти временные недостатки, скорее всего, являются особенностями переходного периода от панели к монолиту, так, во всех развитых странах монолитное домостроение является ведущим видом возведения зданий. Несмотря на заметный прогресс в области более сейсмостойкого монолитного домостроения, проблема ветхих домов в Алматы по-прежнему остается очень острой. Ведь таких домов в нашем городе большинство. Например, самодельные дома из местных материалов: глина, кирпич, саман, без усиления первого этажа, получат тяжелые повреждения уже при семи баллах. Кирпичные дома с деревянным перекрытием, одно, двухэтажные, до 1955 года постройки, при семи баллах получат умеренные и тяжелые повреждения, при восьми баллах - частичные обрушения. Кирпичные дома с железобетонным перекрытием в 3-5 этажей, построенные до 1957 года, получат умеренные и тяжелые повреждения при семи баллах. При девяти баллах они просто "лягут". Такие же дома с элементами антисейсмического усиления, но постройки уже после 1957 года, тоже опасны. Каркасные дома различных типов со сварными соединениями и кирпичными стенами достаточно сейсмостойкие - у них при семи баллах будут только легкие повреждения, при восьми - немного тяжелее. Самые прочные из "старостроя" - это крупнопанельные дома. Они выдерживают 8 баллов и умеренные повреждения при девяти баллах. Что касается новостроек, здесь мнения сейсмологов схожи. Те дома, которые прошли в свое время испытания на сейсмостойкость, проводимые Казахским научно-исследовательским институтом сейсмостойкого строительства и архитектуры, выдержат тряску без повреждений. К сожалению, компании, которые привлекают специалистов, чтобы проверить построенный дом на прочность, на рынке не так много. Одной из компаний, уверенных в надежности своих объектов, является строительная Корпорация "KUAT". В июне 2005 года ее комплекс "Almaty Towers", который располагается по пр. Достык - уг. ул. Жолдасбекова, успешно выдержал испытания КазНИИССА. Один из блоков комплекса с помощью специальной виброустановки был подвергнут колебаниям, соответствующим землетрясению в 8,7 балла. Подобные проверки являются свидетельством того, что здание построено качественно и с учетом всех требований к сейсмостойкости - в условиях Алматы это очень важно. Никому не хочется, чтобы стихия застала наш город врасплох. И если каждая сторона (градостроители, частные корпорации, сейсмологи) будут по-своему прилагать к этому усилия, жители южной столицы смогут не бояться землетрясений. Сейчас в Алматы появились новые дома повышенной этажности, построенные из качественных материалов и с применением новейших технологий. Они проходят экспертизы и проверки на прочность и сейсмоустойчивость. Поэтому сегодня специалисты спорят уже не о том, опасно ли возводить высотные дома, а о том, из каких материалов их лучше строить в нашем регионе.

Учебное пособие разделено на 4 главы:

Глава 1.Общие положения.

Глава 2. Антисейсмические мероприятия в зданиях и сооружениях.

Глава 3. Проектирование сейсмостойких конструкций и сейсмостойкого строительства.

Глава 4. Высотные здания и решения их соединений с учетом требований энергосбережения.

Список литературы

Введение.

В нашем регионе (Алматы, Алматинская область) особыми условиями является землетрясение. Для обеспечения надежности зданий вначале определяются конструктивная и расчетная схемы с учетом возможного развития пластических деформаций.

Рис 1. Многоэтажное каркасное здание рамной системы с балочными перекрытиями.

Рис 2. Многоэтажное каркасное здание рамно-связевой системы с безбалочными перекрытиями.

Здание должно иметь симметричную форму с равномерным распределением жесткостей. Далее, определив области возможного появления пластических шарниров, большое внимание уделяем анкеровке хомутов. В ответственных узлах каркасов высотных зданий должно быть исключено образование пластических шарниров. Надежность проектирования возможно обеспечить и различными конструктивными мерами: связи, легкие ограждающие конструкции, применение смешанных конструкций. Проектирование многоэтажных зданий с каркасно-панельными стенами- диафрагмами в сейсмических районах при 8 баллах рекомендуется высотой 30м. В районах Алматинской области, Алматы высота здания должна быть обоснована и проводятся дополнительные меры. В каркасных зданиях стены диафрагмы проектируются сплошными, прерывистыми; каркасные здания с цилиндрическим ядром жесткости и цилиндрическая конструкция с внутренним ядром жесткости. Для разных уровней сейсмичности, местных условий, ответственности зданий принимаются разные проектные решения и мероприятия. При проектировании высотных зданий со сложной конструктивной схемой наиболее пригоден метод проектирования с заданными сейсмостойкими свойствами. В несимметричных в плане конструкции зданий даже при легких землетрясениях возникает кручение конструкции и хрупкое разрушение элементов. Серьезные землетрясения (7-9 баллов) могут вызвать обрушение зданий. Однако требования архитектурной выразительности является причиной появления несимметричных высотных зданий. По анализу сейсмических бедствий можно сделать вывод, что несимметричные в плане конструкции приводят к ослаблению конструкций и их разрушению. Еврокод «Проектирование сейсмостойких конструкций» применяется при проектировании и строительстве гражданских зданий и сооружений в сейсмических зонах.

Цель Еврокода:

–обеспечить защиту жизни людей в случае землетрясений:

–ограничить ущерб сооружения и сохранить их эксплуатационные качества.

В Еврокоде «Проектирование сейсмостойких конструкций» применяются термины, приведенные ниже: Коэффициент поведения(behaviour factor):коэффициент, используемый при проектировании для уменьшения сил, полученных в результате линейного расчета, с целью учета нелинейной реакции сооружения, обусловленной особенностями материала, конструктивной системы и принятой методики проектирования.

Метод проектирования по несущейспособности(capacity design metod): Метод проектирования, при котором в конструктивной системе выбирают и соответствующим образом конструируют элементы, предназначенные для диссипации энергии при больших деформациях, в то время как другие конструктивные элементы должны обладать прочностью, достаточной для того, чтобы выбранные элементы, диссипатирующие энергию, могли оставаться в работоспособном состоянии.

Диссипативная конструкция(dissipative structure): конструкция, способная к диссипации энергии в результате пластического гистерезисного поведения и/или с помощью других механизмов.

Диссипативные зоны(dissipative zones):Предварительно определенные локальные участки диссипативной конструкции, в которых главным образом реализуется их способность к диссипации энергии.

Динамически независимый элемент(dynamically independent unit): Сооружение или часть сооружения, подверженные колебаниям основания, и реакция которых не зависит от реакции смежных сооружений или частей.

Коэффициент ответственности(importance factor):Коэффициент, учитывающий последствия отказа сооружения.

Недиссипативное сооружение(non-dissipative structure):Сооружение, запроектированное для определенной сейсмической расчетной ситуации без учета нелинейного поведения материала.

Неконструктивный (ненесущий) элемент(non-structural element):Архитектурный, механический или электрический элемент, система или компонент, который из-за своей недостаточной прочности или принятого способа соединения с сооружением, не рассматривается при проектировании в качестве элемента, воспринимающего сейсмическую нагрузку, приходящуюся на конструктивную систему.

Первичные элементы(primary seismic members): Элементы, рассматриваемые как часть конструктивной системы, сопротивляющейся сейсмическому воздействию, моделируемые в расчете при сейсмической расчетной ситуации, рассчитанные и законструированные в полном соответствии с требованиями по сейсмостойкости EN 1998.

Вторичные элементы(secondary seismic members):Элементы, которые не рассматриваются как часть конструктивной системы, сопротивляющейся сейсмическому воздействию, прочностью и жесткостью которых, при расчетах на сейсмические воздействия пренебрегают.Неотъемлемой частью Еврокода является его Национальное Приложение. Без Национального Приложения настоящий государственный нормативный документ не должен применяться для проектирования сооружений и может использоваться исключительно в ознакомительно-образовательных целях. В Национальном приложении принимаются параметры для зданий и сооружений, отличающиеся от Евростандартов.

Глава 1.

Общие положения.

Одним из наиболее распространенных воздействий являются сейсмические, возникающие в результате землетрясений. Землетрясением называют упругие колебания земной коры, вызванные в большинстве случаев тектоническими процессами в ее толще, часто связанные с извержением вулканов или обвалами потолков подземных, карстовых пород. Землетрясения интенсивностью до 6 баллов особых повреждений зданиям и сооружениям не причиняют. При землетрясении в 6 баллов, которое считается уже сильным, могут произойти разрушения штукатурки, возникнуть трещины в ограждениях. Опасными являются землетрясения силой 7 баллов и выше, при которых имеют место значительные повреждения зданий, разрушения обвалы. Механизм распространения сейсмических волн из очага землетрясения схематически показан на (рис.1.1,а.) Кривыми линиями отмечены зоны интенсивности воздействия, которые уменьшаются по мере удаления от эпицентра. Кривые, соединяющие точки с одинаковой интенсивностью, называют изосейсмами.

В эпицентральной зоне вертикальная составляющая преобладает над горизонтальными, а по мере удаления от эпицентра уменьшается, при этом горизонтальная составляющая является уже главной (рис.1.1,б). Она и является наиболее опасной для зданий и сооружений

а – схема распространения сейсмических волн;

б – характер колебаний точки грунта в зависимости от удаления от эпицентра

Рис. 1.1. Характеристика очага землетрясения:

К сейсмическим районам с силой землетрясения в 6 баллов и более относят Республики Средней Азии. Нормы проектирования зданий и сооружений в этих районах предъявляют специальные требования по обеспечению сейсмостойкости. При проектировании сейсмичность объекта строительства определяют по нормам или картам сейсмичности, после чегона основании СНиП «Строительство в сейсмических районах» устанавливают расчетную сейсмостойкость для проектируемого здания. В зависимости от назначения здания, его значимости, этажности и количества находящихся в нем людей расчетная сейсмостойкость может быть равна, больше или меньше расчетной. Сейсмостойкость зданий зависит от особенности объемно -планировочных и конструктивных решений. Способность здания или сооружения противостоять сейсмическим воздействиям называют сейсмостойкостью. Для достижения необходимой сейсмостойкости зданий, строящихся в сейсмических районах, необходимо учитывать, что на конструкции действуют не только обычные нагрузки, но и горизонтальные пульсирующие, возникающие во время землетрясения. Эти нагрузки носят циклический характер и могут действовать в различных направлениях. Нормы рекомендуют в целях упрощения расчетов рассматривать только действие горизонтальных сейсмических сил, направленных вдоль осей симметрии, соответствующих наибольшей и наименьшей жесткости здания. При эпицентре землетрясения вблизи района застройки опасными становятся и вертикальные сейсмические воздействия. При сейсмическом воздействии в отличие от ветровой нагрузки период собственных колебаний несущей системы непосредственно определяет величину сейсмических сил, поэтому его следует вычислять строго, имея при этом в виду, что увеличение жесткости здания уменьшает период собственных колебаний и увеличивают сейсмическую нагрузку. Периодом колебаний Т называется время, в течение которого совершается одно полное колебание. Для регулярных зданий, у которых жесткость и масса незначительно изменяются по высоте при определении сейсмических сил допускается учитывать колебания только первого тона. Колебания высших тонов следует учитывать для зданий с жесткостью и массой, значительно изменяющимися по высоте. При учете колебаний первого тона сейсмическая нагрузка заменяется эквивалентной (по моменту в основании) треугольной нагрузкой, и задача решается на основе уравнений равновесий поперечных сил в горизонтальном сечении рамы. Расчетное усилие (изгибающий момент, поперечная или продольная сила) в рассматриваемом сечении конструкции от действия сейсмической нагрузки при учете высших форм колебаний определяют вероятностным методом по формуле:

Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений достигается осуществлением градостроительных, объемно-планировочных и конструктивных мероприятий. При решении вопросов планировки населенных мест в сейсмических районах рекомендуется территорию зонировать с расчленением не застраиваемыми пространствами (зеленые насаждения, площади, каналы). Это требование носит в основном противопожарный характер, т.е. ограничивает распространение возможных пожаров. Разрабатывая проект здания или сооружения, необходимо руководствоваться следующими основными положениями: Объемно-планировочное и конструктивное решения должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения масс и жесткостей (рис. 1.2). Если по функциональным и архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложной и ассиметричной формы здания в плане, то его следует разделить антисейсмическими швами на отсеки простой формы без входящих углов (рис. 1.3). Эти швы применяют также при размерах здания в плане, превышающих нормативы.

Антисейсмичёские швы применяют в зданиях с несущими стенами постановкой двойных стен, а в каркасных зданиях - постановкой двойных рам. Ширина швов должна обеспечивать свободное горизонтальное смещение элементов. В фундаментах, если только они не являются одновременно осадочными, швы можно не делать. Фундаменты здания или его отсеков, как правило, необходимо закладывать на одном уровне. Под несущие каменные стены надо применять ленточные фундаменты. При устройстве свайных фундаментов следует отдавать предпочтение сваям-стойкам. В зданиях каркасного типа фундаменты под колонны делают железобетонными, монолитными или сборными, связывая их между собой фундаментными балками. Устойчивость и пространственная жесткость зданий с несущими каменными стенами их соответствующим расположением и усилением их антисейсмическими поясами, которые устраивают по всей протяженности наружных и внутренних стен на уровне перекрытий всех этажей.

Рис. 1.2.

Схема расположения жесткости в плане здания:

а – рекомендуемая симметричная, б – нерекомендуемая ассиметричная,в – то же, с изломом внутренних стен.

Рис. 1.3.

Схема разрезки здания со сложной конфигурацией в плане на самостоятельные отсеки:

а – нерекомендуемое решение, б – рекомендуемое решение.

Рис. 1.4.

Схема столбчатых фундаментов с антисейсмическими связями:

1 – фундаменты под колонны,

2 – железобетонные фундаментные балки.

Такие пояса выполняют из монолитного или сборного железобетона или металла. Монолитные пояса должны иметь непрерывное армирование, а сборные пояса должны быть соединены в жесткую горизонтальную раму сваркой закладных деталей или замоноличиванием выпусков арматуры. Антисейсмические пояса должны иметь ширину, как правило, равную толщине стены. При толщине стены более 500 мм пояса могут быть на 120 мм меньше ширины

<== предыдущая лекция	\|	следующая лекция ==>
Список использованных источников	\|	Уравнение и параметры гармонических колебаний

Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 3854;