Сейсмостойкость зданий

1.Под особыми геофизическими условиями строительства понимают такие, при которых в процессе проектирования, строительства и эксплуатации учитываются дополнительные воздействия, могущие вызвать недопустимые деформации, способные привести даже к разрушению зданий или ухудшающие их качество. Одним из наиболее распространённых воздействий являются сейсмические, возникающие в результате землетрясений.

При проектировании зданий и сооружений для строительства в сейсмических районах учитывают интенсивность сейсмического воздействия и его повторяемость. Интенсивность сейсмического воздействия в России и ряде других европейских стран принято оценивать по 12-балльной шка­ле (1 балл — самое слабое проявление, 12 баллов — катастрофа). 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 силой в 6 баллов и меньше не вызывают замет­ных повреждений в строениях и, как правило, практически не учи­тываются. При землетрясениях в 7 баллов в зданиях могут появить­ся трещины и другие повреждения в стенах каменных зданий, в 8 баллов — значительные повреждения и отдельные разрушения, в 9 баллов — сильные разрушения и обвалы зданий, если они воз­ведены без антисейсмических мероприятий. Возведение зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 9 баллов и выше в нашей стране, как правило, не допускается.

Разработаны карты сейсмического районирования, где указаны все районы, подверженные землетрясениям в 6 баллов и выше. Сей­смическими районами на территории России считаются регионы Прибайкалья, Чукотки, Сахалина, Дальнего Востока, Алтая, Кам­чатки и Северного Кавказа. Эти регионы составляют около 15% пло­щади России и расположены в различных климатических условиях.

Сейсмическими считают районы, в которых имеют место зем­летрясения силой 6 баллов и выше. При проектировании сейсмич­ность конкретной строительной площадки должна быть уточнена по табл. СНиПа П-7-81* поданным геологических и гидрогеологиизысканий. Уточнив сейсмичность площадки, определяют расчетную сейсмичность проектируемого объекта, которая в зависимости от его назначения, значимости, количества людей и т.д. может равняться сейсмичности площадки, ниже ее на 1 балл или выше.

2. 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, но и горизонтальные пульсирующие нагрузки, возникающие во время землетрясения. Эти нагрузки носят циклический характер и могут действовать в различных направлениях. Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений достигается осуществлением градостроительных, объёмно-планировочных и конструктивных мероприятий.

При решении вопросов планировки населённых мест в сейсмических районах рекомендуется территорию зонировать с расчленением незастраиваемыми пространствами (зелёные насаждения, площади, каналы). Кроме того, нормы предусматривают возможное увеличение (на 15—20%) ширины улиц и разрывов между зданиями. Объёмно-планировочное и конструктивное решения должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения масс и жесткостей. Если по функциональным и архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложной и асимметричной формы здания в плане, то его следует разделить антисейсмическими швами на отсеки простой формы без входящих углов. Эти швы применяют также при размерах здания в плане, превышающих нормативные.

Антисейсмические швы устраивают в зданиях с несущими сте­нами постановкой двойных стен, а в каркасных зданиях — 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 и сборными, связывая их между собой фундамент­ными балками.

Рис.Схема и детали антисейсмических связей:

а — железобетонные фундаментные балки каркасного здания;

б, в — детали антисейсмических поясов в кирпичных стенах;

1 — фундаменты под колонны; 2 — железобетонные фундаментные балки;

3 — железобетонное перекрытие; 4 — закладные детали;

5 — антисейсмический железобетонный пояс; 6 — анкерные связи;

7 —продольная арматура диаметром 10-12 мм; 8 — хомуты диаметром 6 мм

Устойчивость и пространственная жёсткость здания с несущими стенами обеспечиваются их соответствующим расположением и усилением антисейсмическими поясами, которые устраивают по всей протяжённости наружных и внутренних стен на уровне перекрытий всех этажей, включая перекрытие над подвалом.

Такие пояса выполняют из монолитного или сборного железобетона или металла (для каменных стен). Монолитные пояса должны иметь непрерывное армирование, а сборные пояса должны быть соединены в жёсткую горизонтальную раму сваркой закладных деталей или замоноличиванием выпусков арматуры.

Антисейсмические пояса должны иметь ширину равную толщине стены. При толщине стены более 500 мм пояса могут быть на 120 мм меньше ширины. Высота пояса чаще всего принимается более 150 мм.

В каменных зданиях в пределах отсека конструктивные решения элементов и материалы для них необходимо принимать одинаковыми, а простенки и проёмы — одной ширины. В местах примыкания укладывают арматурные сетки.

Узлы железобетонных каркасов необходимо усиливать путём установки арматурных сеток или замкнутой поперечной арматурой. В качестве ограждающих конструкций каркасных зданий рекомендуется применять лёгкие навесные панели.

Для крупнопанельных зданий преимущество имеют схемы с продольными и поперечными несущими стенами. При этом должна быть обеспечена совместная их работа с конструкциями перекрытий. Расстояние между поперечными стенами не должно превышать 6,5м.

Перекрытия и покрытия должны представлять собой жёсткий горизонтальный диск, который получают путём анкеровки плит и заливки швов между ними цементно-песчаным раствором, устройства монолитных обвязок с соединением плит перекрытий, а также устройств связей в виде шпонок, выпусков петель и анкеров между плитами и элементами каркаса.

Необходимо предусматривать также мероприятия по упрочнению лестниц, перегородок и других конструктивных элементов. Кладка печей и дымовых труб должна быть укреплена металлическим каркасом и заключаться в кожух из кровельной стали. Для деревянных зданий (бревенчатых и брусчатых) жёсткость углов обычно обеспечивают постановкой связей или рубкой стен с остатком.

В каркасных деревянных зданиях предусматривают устройство дополнительных элементов жёсткости в плоскости стен (раскосы, косая обшивка) и перекрытий (диагональный настил чёрного пола). Стены должны быть надёжно заанкерены с фундаментом.

Осуществление перечисленных мероприятий по обеспечению сейсмостойкости зданий и сооружений приводит к увеличению их сметной стоимости на 4—12%.