Сущность сейсмостойкого строительства
Сейсмостойкое строительство, как правило, осуществляется в регионах, подверженных землетрясениям. Оно заключается в учете сейсмических воздействий на здание при его проектировании.
Надо сказать, что наряду с термином «сейсмическое строительство» получил широкое распространение термин «антисейсмическое строительство». Дополнительные требования к сооружениям, располагаемым в сейсмически активных районах, содержатся в соответствующей нормативной литературе (СНиПах, ГОСТах и СП).
Следует заметить, что интенсивность землетрясений в разных странах измеряется по-разному. Например, в СССР была принята шкала, в соответствии с которой строения в 7-балльных (и более сейсмичных) регионах должны рассчитываться на сейсмическую нагрузку. В регионах, где прогнозируемая интенсивность землетрясения не превысит 6 баллов допускается возводить обычные здания.
Рисунок 1. Сейсмостойкое строительство. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Районы сейсмического строительства определяются по картам сейсмического районирования, которые входят в состав нормативной литературы России. Для того, чтобы уточнить сейсмичность конкретной площадки необходимо производить геологические изыскания. Примечательно, что строительство в районах с сейсмичностью 9 баллов и более, весьма неэкономично. В этой связи в российской нормативной литературе сейсмически активные районы ограничены балльностью от 7 до 9.
Полная сохранность здания в случае землетрясения потребует больших затрат, а в некоторых ситуациях будет просто невозможна. Учитывая тот факт, что разрушительные землетрясения происходят довольно редко, современные нормы допускают возможность некоторого повреждения несущих конструкций при стихийном бедствии. При этом данные повреждения не должны представлять угрозы для людей или сохранности оборудования.
Главными задачами сейсмостойкого строительства можно назвать:
- изучение процесса взаимодействия неустойчивого основания и строительного объекта;
- оценка разрушительности возможного землетрясения;
- проектирование, монтаж и поддержание в надлежащем состоянии конструкций сейсмостойких сооружений.
Проектирование сейсмостойких зданий
Степень сейсмического воздействия в большей мере зависит от грунтовых условий. Наиболее благоприятным основанием в данном случае будут являться скальные породы. Сильно выветренные, обводненные или нарушенные геологическими процессами породы неблагоприятны, а иногда и вовсе непригодны для антисейсмического строительства. В случаях, когда на данной площадке возвести здание просто необходимо, прибегают к усилению грунтов основания, а также осуществляют дополнительные мероприятия по сейсмической защите объекта. Это приводит, как уже отмечалось выше, к значительному удорожанию строительства.
Сейсмостойкость здания может быть обеспечена как рациональным подбором участка строительства, так и выбором наилучшей конструктивной схемы здания в период проектирования. Помимо этого, применяются различные конструктивные мероприятия, способные повысить прочность и жесткость каркаса, а также создать возможность развития в некоторых конструкциях пластических деформаций (что в значительной мере увеличит сопротивляемость объекта сейсмическим нагрузкам).
Рисунок 2. Усиление конструкций. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Правильность подбора той или иной конструкции и сечения ее элементов определяется соответствующим расчетом. Согласно действующей нормативной литературе, расчет объектов на сейсмостойкость должен производиться по несущей способности и предполагать действие сейсмических нагрузок.
Стоит отметить, что точно определить величину сейсмического воздействия на стадии проекта не представляется возможным, поскольку движение земной коры во время землетрясения зависит от множества факторов, оценить которые количественно возможно лишь с определенными допущениями.
Методы и ограничения
На сегодняшний день существует ряд приближенных методов оценки сейсмических нагрузок на сооружения. Широкое распространение в начале XX века получил статический метод. Его суть заключается в определении сейсмических сил с учетом того, что строительный объект представляет собой абсолютно жесткое тело, каждая точка которого имеет сейсмическое ускорение.
Более современным методом является динамический метод. В настоящее время предприняты попытки автоматизировать данный расчет, поэтому сегодня его выполняют специальные программные комплексы. Стоит заметить, что и данный метод предполагает ряд допущений. Их необходимость обусловлена отсутствием необходимой исходной информации о максимальных величинах изменения во времени скорости, ускорения и т.д.
Принимая во внимание приближенный характер некоторых методов расчета и определения сейсмических сил, нормы вводят ряд обязательных ограничений и требований. Они заключаются в ограничении размеров здания в плане и по высоте. Например, кирпичное здание с кладкой 2-ой категории сейсмостойкости, возводимое в районах с 7-балльной сейсмичностью, не должно быть выше 4-х этажей. Для кирпичных и каменных стен определены минимальные размеры толщин простенков и расстояний между стенами, помимо этого рекомендуется возведение дополнительных монолитных поясов и т.д.
Примечательно, что высота зданий, сооружаемых из более прочных материалов и конструкций никак не регламентируется. Так, для каркасных зданий из стали и железобетона не определена максимальная высота.
Величина сейсмических сил, а также все конструктивные требования к зданиям закреплены в соответствующей нормативной литературе и зависят от сейсмичности строительного участка. В большинстве случаев для зданий расчетной сейсмичностью будет являться сейсмичность площадки, на которой будет располагаться данный объект. Что касается особо ответственных сооружений, то их расчетная сейсмичность повышается относительно сейсмичности площадки.
