VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Кто из нас не мечтал поехать отдыхать к морю, высоким горам? Как правило, такие местности подвергаются природным воздействиям, в том числе и сейсмическим. Сейсмическими являются районы, подверженные землетрясениям.

В Сочи, Крыму и других южных городах идет интенсивная застройка, в связи с большим количеством туристов, поэтому данный вопрос как никогда актуален.

Итак, приступим к ознакомлению с этим вопросом. Начнем с истоков и выясним, что же такое землетрясение.

Землетрясения - подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами [2]. Они могут быть такими слабыми, что лишь детская колыбель слегка качнется. Но бывают и настолько катастрофическими, что разрушают горы и стирают целые города с лица Земли. Недавние события в Неаполе являются тому подтверждением. На самом деле колебания земли могут вызываться самыми различными причинами - от проезда тяжелой транспортной техники до извержения вулкана. Крупные землетрясения происходят при разрыве и перемещении горных пород в местах столкновения тектонических плит, из которых состоит земная кора.

Таким образом, чтобы исключить или смягчить разрушительные факторы от сейсмических воздействий, необходимо прибегнуть к следующим мероприятиям:

1) выбор участков с меньшей степенью сейсмической опасности;

2) применение соответствующих конструктивных схем зданий;

3) применение соответствующих сейсмостойких материалов при строительстве;

4) реализация соответствующих объёмно-планировочных решений;

5) выбор конструктивных решений, обеспечивающих сейсмостойкость здания [1].

Также минимизация риска разрушений от сейсмических воздействий достигается совершенствованием действующих или разработкой новых строительных норм и правил, а также методов расчета зданий и сооружений на сейсмические воздействия.

Рассмотрим подробнее вышеизложенные положения.

Под сейсмостойкостью понимают сохранность несущих конструкций, нарушение целостности  которых угрожает обрушением здания или его частей. При этом возможны повреждения второстепенных несущих элементов, не угрожающих безопасности людей или сохранности ценного оборудования.

Сейсмичность места строительства уточняется по картам сейсмического микрорайонирования [4]. Сейсмическое микрорайонирование территорий строительства и населенных мест производится по материалам, характеризующим физико-механические свойства грунтов, геологические и гидрогеологические условия и рельеф местности.

Далее рассмотрим благоприятные и неблагоприятные грунтовые условия, ведь именно правильно выбранный район строительства с наиболее благоприятными грунтами является началом прочного, устойчивого и долговечного здания.

Итак, к наиболее благоприятными в сейсмическом отношении грунтами являются невыветренные скальные и полускальные породы, а также плотные и маловлажные крупнообломочные грунты. Неблагоприятными грунтами являются насыщенные водой гравийные, песчаные и глинистые (макропористые), а также пластичные, текучие глинистые (не макропористые) грунты. Плюс ко всему к неблагоприятным условиям, в сейсмическом отношении, следует отнести сильно расчлененный рельеф местности (обрывистые берега, овраги, ущелья и др.) и близкое расположение линий тектонических разрывов.

Конструктивные схемы зданий можно применять жесткие и гибкие со специальными амортизаторами и гибкими первыми этажами.

Что касается объемно-планировочного решения, то здания должны иметь простую форму плана (квадрат, прямоугольник, круг, эллипс и т. п.), без выступов, впадин и переломов стен. Внутренние стены следует располагать в плане равномерно и симметрично центру тяжести здания. Если по функциональным и архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложной и ассимметричной формы здания в плане, то в них располагаются антисейсмические швы, разделяя тем самым протяженные и сложные по конфигурации строения на отсеки простой формы (рис). Они устраиваются в виде двойных несущих стен в зданиях со стеновой конструктивной системой, в каркасных зданиях - установкой двойных рам. В пределах каждого отсека материал конструкций, конструктивная схема, этажность должны быть одинаковыми. Также желательно, чтобы здание не имело перепадов высот.

Рисунок. Схемы расположения несущих стен в зданиях, возводимых в сейсмических районах: а- неправильное расположение (входящие углы 1-4 подвергаются разрушению); б - правильное расположение стен (образующие замкнутые сейсмостойкие отсеки 5,6,7; 8 - антисейсмический шов)

Из изложенного можно сделать вывод, что для строительства в сейсмических районах, следует применять такие конструктивные схемы, объемно-планировочные решения, которые позволяют до минимума снижать сейсмические нагрузки и обеспечивают развитие пластических деформаций в элементах и стыках.

Конструкции зданий для сейсмических районов следует рассчитывать и конструировать в соответствии с требованиями [3].

В соответствии с этими нормами, кроме расчета конструкций на обычные нагрузки (собственный вес, временные и другие нагрузки) проводятся расчеты на воздействие сейсмических сил, которые условно принимают действующими горизонтально. В сочетании нагрузок необходимо учитывать особые нагрузки, которые и предполагают наличие сейсмической угрозы в данном географическом районе строительства. Во время землетрясения вступает в силу тот резерв прочности системы, который был заложен при расчётах. Сила землетрясения в таких расчетах устанавливается по 12-балльной шкале [4].

Необходимо также предусматривать специальные конструктивные мероприятия, повышающие монолитность и прочность несущих конструкций, создающих возможность развития в конструктивных элементах и узлах пластических деформаций, значительно увеличивающих сопротивляемость сооружений действию сейсмических сил.

Также стоит отметить, что особое значение при строительстве в сейсмических условиях должно быть уделено глубине заложения фундаментов и наличие или отсутствие подземной части здания. Ленточные и сплошные фундаменты в монолитном варианте являются наиболее надежными и устойчивыми при сейсмических воздействиях.

В зданиях до 9 этажей включительно конструкции фундаментов, стен подвалов и подземных этажей могут выполняться как в сборных конструкциях, так и в монолитном железобетоне.

В многоэтажном здании целесообразно устройство подвала и свайного основания.

Стоит отметить, что высокую сейсмостойкость обеспечивают крупнопанельные здания и здания с монолитными многослойными железобетонными стенами. Им придают одинаковую прочность, так как преждевременный выход из строя слабых узлов и элементов может привести к разрушению здания до исчерпания несущей способности основных конструкций.

В крупнопанельном строительстве для повышения сейсмостойкости зданий их проектируют таким образом, чтобы в них было большое количество перегородок. Эти перегородки несут функцию жестких связей и способны гасить энергию землетрясения. При строительстве высотных зданий, очень важно добиться того, чтобы они были жесткими, и в них не возникали недопустимые деформации. Для этого каждое из этих зданий должно иметь так называемое ядро жесткости. В центре объекта возводят жесткий пространственный стержень из монолитного железобетона. Он занимает 30% от площади каждого этажа. Важное значение на сейсмостойкость оказывают системы междуэтажных перекрытий и покрытий, работающих как диафрагмы жесткости, обеспечивающие распределение сейсмической перегрузки на вертикальные несущие конструкции.

Проектирование зданий и сооружений для строительства в районах повышенной сейсмоактивности в настоящее время осуществляется на основании выработанных отечественным и зарубежным опытом строительства норм и правил, гарантирующих сейсмостойкость зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов.

Список литературы:

1. Захаров А.В.Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания. - Москва, Стройиздат, 1993.

2.Большая советская энциклопедия. Строительство: Энциклопедии, словари, справочники - М.: Издательство «Советская энциклопедия», 1952 - 671с.

3. СП 14.13330.2011 Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*

4. ГОСТ Р 53166-2008. Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика. Землетрясения