Responsive image



Cтаття має: 178 переглядів Всі статті


2017-04-02 21:19:31
Чи потрібна нам сейсмостійкість?

Що таке сейсмостійкість будівель та споруд?

Сейсмостійкість будівель і споруд - їхня здатність протистояти сейсмічним впливам. Необхідна сейсмостійкість залежить від розрахункової сейсмічності об'єктів будівництва, яка встановлюється в залежності від сейсмічності майданчика будівництва і від призначення будівлі або споруди.

Чому існує реальна потреба у проектуванні нових споруд з урахуванням можливого сейсмічного навантаження? Відповідь очевидна: бо від того, наскільки міцною і витривалою виявиться будівля в разі землетрусу залежитиме життя всіх людей, які у ньому перебувають. Розглядання проблеми сейсмостійкості будівель в цьому ракурсі вимагає також планування захищенності та надійності таких споруд як трубопроводи, газопроводи і т.д. - для запобігання виникненню вибухів, пожеж, які можуть супроводжувати потужні землетруси і також для забезпечення можливості гасіння спричинених руйнівним землетрусом пожеж.

Чи потрібно забезпечувати найвищу сейсмостійкість при зведенні споруд?



Отже, допоки сейсмічна активність на низькому рівні і значних землетрусів у даному регіоні не спостерігається, складається ілюзорне судження, яке полягає в тому, що забезпечення високої сейсмостійкості будівель непотрібне. Але так як часто, навіть за наявності високочутливих приладів та сучасного розвитку відповідної апаратури та прогнозування потенційно небезпечних зон землетрусів, все одно стаються раптові несподіванки у вигляді непередбаченої високої сейсмічної активності - встає питання безпеки великої кількості людей, міст та регіонів, і за таких обставин вже вирішальним фактором стає те, наскільки серйозно підходили архитектори та інженери споруджених будівель до можливості виникнення сейсмонебезпечної ситуації. Відповідальні будівельники обов'язково мають враховувати зазначені потенційні ризики, пов'язані із описаною ситуацією. Адже життя тисяч людей - це не жарт. Саме тому, надзвичайно важливо усіма можливими заходами забезпечити якомога вищу сейсмостійкість споруд. Починаючи від вибору та комбінування будівельних матеріалів до особливостей конструкції та вибору земельної ділянки для зведення будівлі.

Розрахункова сейсмічність монументальних та інших особливо відповідальних будівель і споруд, можливі пошкодження або руйнування яких можуть завдати великої шкоди, приймається на 1 бал вище, ніж сейсмічність майданчика будівництва. Для одноповерхових промислових будівель з числом працюючих не більше 50 чол. і для одноповерхових адміністративних, торгових і житлових будівель квартирного типу, в яких може бути забезпечена швидка евакуація присутніх в них людей, допускається зниження розрахункової сейсмічності на 1 бал. Будинки, руйнування яких не пов'язані з людськими жертвами або з псуванням особливо цінного обладнання, тваринницькі і тимчасові споруди дозволяється зводити без урахування сейсмостійкості. Розрахункова сейсмічність всіх інших будівель приймається рівною сейсмічності майданчика будівництва.

У будівлях і спорудах з розрахунковою сейсмічністю 6 і менше балів спеціальні антісейсмічні заходи не передбачаються. Як правило, комплекс антисейсмічних заходів передбачає забезпечення схоронності несучих конструкцій, вихід з ладу яких загрожує обваленням будівлі або її частин. При цьому допускається можливість пошкодження деяких другорядних несучіх елементів. Оскільки в розрахунку конструкцій на складні сейсмічні впливи допускається ряд спрощень і умовностей, при проектуванні вводяться деякі планувальні та конструктивні обмеження. Встановлено граничні (в залежності від розрахункової сейсмічності) розміри будівель в плані і по висоті. Причому, якщо довжина будівлі перевищує встановлену ​​величину, вона повинна бути розчленована на відсіки, що розділяються антисейсмічними швами, що забезпечує незалежне коливання сусідніх відсіків. Встановлено також граничні значення висоти поверхів, відносин висоти поверхів до товщини стін і граничні відстані між осями стін кам'яних будівель.

Конструктивні заходи щодо забезпечення сейсмостійкості відносяться і до основних (фундаменти, стіни, перекриття) і до другорядних (перемички, перегородки, сходи і т. д.) частин будівель. Особливі вимоги пред'являються до стін кам'яних будівель. Різні типи кладки стін віднесені до чотирьох категорій по їх сейсмостійкості. Міцність і стійкість стін, виконаних з штучних кам'яних матеріалів, досягаються тільки при надійному зчепленні між камінням і розчином. У багатоповерхових будівлях з кам'яними стінами влаштовуються т. з. антисейсмічні обв'язки (зазвичай у вигляді залізобетонного паска з безперервним армуванням, що укладається по периметру всіх несучих стін в рівні перекриттів, що об'єднує в єдине ціле збірні елементи перекриттів і зв'язує перекриття зі стінами). Великопанельні і каркасно-панельні будинки, зпроектовані з урахуванням рівномірного розподілу жорсткостей і при надійному забезпеченні зв'язку між панелями, відносяться до найбільш сейсмостійких будинків. Перекриттям та покриттям сейсмостійких будівель повинні бути надані властивості жорсткої діафрагми, що забезпечує просторову незмінюваність будівлі. Монолітні залізобетонні перекриття, надійно зв'язані зі стінами, повністю задовольняють цим вимогам. У збірних залізобетонних перекриттів це досягається замонолічуванням.

До споруд водопроводу, каналізації і теплофікації пред'являються додаткові вимоги тільки в районах із сейсмічністю 8 і 9 балів. Особливо важливим є забезпечення сейсмостійкості водопровідних споруд, необхідних для гасіння виникаючих при землетрусі пожеж. Зазвичай це досягається спорудженням двох джерел водопостачання, розосередження резервуарів, водойм, а також застосування еластичного з'єднання між трубами.

Велике значення має сейсмостійкість мостів. Особливо важливе дотримання всіх необхідних антісейсмічних заходів при будівництві гідротехнічних споруд, руйнування яких пов'язане не тільки з величезними матеріальними втратами, але може викликати (напр., при прориві дамб) катастрофічні наслідки для цілих регіонів.

Основні принципи забезпечення сейсмостійкості, встановлені ​​на основі аналізу пошкоджень будівель і споруд при землетрусах, наступні: рівномірний розподіл сейсмічної сили за допомогою застосування простих форм в плані з рівномірним і симетричним розподілом обсягів, маси і жорсткості несучих елементів; зменшення сейсмічних сил шляхом полегшення власної ваги конструкцій і зниження їх центру ваги, а також збільшення допустимої гнучкості несучих елементів; забезпечення сприйняття значного «пікового» перевантаження за рахунок допущення пластичних деформацій в окремих перетинах, вузлах та з'єднаннях конструкцій; забезпечення у максимально можливій мірі спільної просторової роботи всіх несучіх елементів будівель при сейсмічному впливі.

Всі будівлі і споруди, що зводяться в сейсмичних районах, розраховуються на одночасну дію власної ваги конструкцій, снігове навантаження, тимчасове навантаження на перекриття і сейсмичне навантаження. Для високих споруд (веж, димових труб і т. д.) враховується також вітрове навантаження в розмірі 30% від нормативного.

Розрахунок будівель і споруд на дію сейсмічних сил включає: визначення величин і напрямків сейсмичної сили; безпосередній розрахунок конструкцій на дію цих сил. Точне визначення величин і напрямків сейсмичних сил, що діють на споруду, неможливе, т. я. коливання земної кори в процесі землетрусу носять випадковий характер і не можуть бути описані аналітично. Довгий час розрахунок на сейсмостійкість грунтувався на статичній теорії, запропонованій японським вченим Оморі, згідно якої споруди вважалися абсолютно жорсткими і передбачалося, що всі його точки мають прискорення, відповідне прискоренню основи. При цьому сейсмічна сила в кожній точці споруди приймалася рівною добутку її маси на прискорення земної поверхні. Недосконалість статичної теорії очевидна, т. я. вона не враховує пружні властивості споруди і процес її коливання під час землетрусу.

Динамічний метод розрахунку на сейсмостійкість полягає в розгляді споруди як системи з n ступенями свободи. Т. я. домінуюче значення має горизонтальне переміщення поверхні землі, до того ж такий вид завантаження зазвичай викликає найбільші згинальні моменти і зусилля в конструкціях, то розглядається тільки горизонтальне коливання (конструкції типу козирків, виносні консолі, балкони повинні розраховуватися і на вертикальну сейсмічну силу). При складанні розрахункової схеми споруди розрахункові маси поміщаються в місцях їх найбільшого скупчення. Так, наприклад, для звичайної житлової або суспільної будівлі зосереджені маси поміщаються на рівні міжповерхових перекриттів, при цьому кожна маса дорівнює корисному навантаженню і вазі всіх конструкцій, укладених між центрами вище- і нижележащих поверхів. При виведенні основної формули для визначення сейсмічних сил вважається, що закон руху основи виражається сумою згасаючих синусоїд. Обробка серій сейсмограмм показала, що періоди коливань земної поверхні, що відповідають максимальним прискоренням, становлять 0,25 - 0,75 сек., а середнє значення декрементів затуханія- 0,1.