Землетрясения и их воздействие на здания и сооружения

3.2 Сейсмостойкость зданий. особенности объемно-планировочных и конструктивных решений

Сейсмостойкость - способность здания противостоять сейсмическим воздействиям. Для достижения необходимой сейсмостойкости учитываются то, что на конструкции действуют также горизонтальные пульсирующие, возникающие во время землетрясения. Эти нагрузки носят циклический характер и могут действовать в различных направлениях. Рекомендуется в целях упрощения расчетов рассматривать только действие горизонтальных сейсмических сил, направленных вдоль осей симметрии, соответствующих наибольшей и наименьшей жесткости здания.

Сейсмостойкость обеспечивается проведением градостроительных, объемно - планировочных и конструктивных мероприятий, например: территорию зонировать расчленением не застраиваемыми пространствами. Это требование носит в основном противопожарный характер. Нормы предусматривают увеличение ширины улиц и разрывов между зданиями.

Основные положение проекта здания.

Объемно- планировочные и конструктивные решения должны удовлетворять условия симметрии и равномерного распределения масс и жидкостей. При невозможности избежать сложный асимметричной формы здания в плане следует разделить его анти сейсмическими швами на отсеки простой формы без входящих углов.

Антисейсмические швы применяют в здании с несущими стенами постановкой двойных стен, в каркасных - двойных рам. Ширина швов должна обеспечивать свободное горизонтальное смещение элементов. В фундаментах если они - не осадочные, швы можно не делать.

Фундаменты здания или его отсеков закладывают на одном уровне.

Под несущие каменные стены применяют ленточные фундаменты. При свайных фундаментах отдают предпочтение сваям - стойкам. В здания каркасного типа фундаменты под колонны делают железобетонными, монолитными, сборными, связывая их фундаментными балками.

Устойчивость и пространственная жесткость зданий с несущими каменными стенами обеспечиваются соответствующим расположением и усилением их антисейсмическими поясами (монолитный или сборный железобетон, металл), их устраивают по всей протяженности наружных и внутренних стен на уровне перекрытий всех этажей, включая перекрытие над подвалом. Монолитные пояса должны иметь непрерывное армирование, сборные - соединены в жесткую горизонтальную раму сваркой закладных деталей или замоноличеванием выпусков арматуры.

Антисейсмические пояса должны иметь ширину, равную толщине стены. Высота пояса чаще всего принимается более 150 мм.

В каменных зданиях в приделах отсека конструктивное решение элементов и материалов принимаются одинаковыми, а простенки и проёмы - одной ширины. В местах примыкания стен укладывают арматурные сетки.

Высота этажей зданий с несущими каменными стенами - не более 6, 5, 4, метра при сейсмичности - 7, 8, 9, балов. Отношение высоты этажа к толщине стены - не более 1:12.

Узлы железобетонных каркасов необходимо усиливать путем установки арматурных сеток и замкнутой поперечной арматуры.

Если стены кирпичные , то их связывают со стойками арматурными выпусками длиной не менее 70 см, располагаемыми через 50 см по высоте.

Для крупно панельных зданий преимущество имеют схему с продольными и поперечными несущими стенами. При этом должна быть обеспечена их совместная работа с конструкциями перекрытий. Расстояние между поперечными стенами не более 6,5 м.

Для достижения более низкого расположения центра масс поперечника здания в покрытиях производственных и общественных зданий при пролетах 18 и более метров рекомендуется применять методическими фермы и облегченные ограждающие конструкции покрытий.

Сейсмически активная территория Средней Азии составляет 25, 3% от всей территории СССР, подверженной землетрясеньям силой 6-9 балов.

В Средней Азии происходило много разрушительных землетрясений, которые нанесли огромный ущерб народному хозяйству. В 1946г., в результате землетрясений пострадала столица Туркмении город Ашхабад, а в 1966 г. 26 апреля столица Узбекистана - Ташкент.

Стоимость строительства при устройстве антисейсмических мероприятий возрастает для семи балльной зоны примерно на 4% а для восьми и девяти балльной - соответственно на 8 и 12%. В месте с тем последние подсчеты, в которых учитывается крупнопанельная и каркасно-панельная застройка, указывают на возрастание стоимости за счет осуществления антисейсмических мероприятий при переходе от восьми - к девяти балльной сейсмичности на 7-8%.

Классификация сооружений по их механическим свойствам

Существуют различные классификации сооружений применительно к тем или иным вопросам теории сейсмостойкости. Не вдаваясь в детали этого вопроса, примем следующее подразделение зданий и сооружений на основные типы, удобные с точки зрения анализа форм разрушения при землетрясениях:

1) гибкие сооружения;

2) жесткие сооружения;

3) каркасные здания и сооружения;

4) массивные сооружения.

При любом подходе к вопросу о классификации не возможно провести резкие границы между отдельными типами и всегда будут встречаться объекты со смешанными признаками.

Гибкие сооружения характеризуется малыми размерами в плане по сравнению с высотой, независимо от типа несущих конструкций. К разряду гибких относятся сооружения типа башен, труб, мачт, силосов, элеваторов. В зависимости от соотношения размеров, в гибком сооружении могут иметь существенное значение деформации сдвига, но необходимое условие для отнесения сооружения к типу гибких заключается в том, что первая форма колебаний, по частоте и конфигурации кривой изгиба, в большей степени соответствует изгибным деформациям, чем сдвиговым. Именно этот признак является решающим, а не отношение высоты к наименьшему размеру в плане, которое иногда предлагается в качестве критерия для отношения сооружения к типу гибких. Это соотношение само по себе не определяет механических свойств сооружения, а предлагаемая здесь классификация основана на предпосылке о том, что динамические свойства сооружения определяются характером его деформаций.

Применение указанного критерия невозможно на основании только внешнего обмера и требует выполнения определенных расчетов.

К типу жестких относятся здания и сооружения, в которых горизонтальные сейсмические нагрузки воспринимаются стенами или сплошными диафрагмами, расположенными в плоскости действия сейсмических нагрузок. Стены и диафрагмы могут иметь проемы. И при очень большом количестве последних конструкция приближается к типу каркасных. Тем не менее, если каждая диафрагма имеет длину. Равную полной ширине или длине здания, в зависимости от ее направления, и не делится вертикальными швами на участки, которые могли бы иметь свободный относительный сдвиг по вертикальным плоскостям, конструкцию следует относить к типу жестких. В жесткие сооружениях при действии горизонтальных нагрузок преобладающими являются деформации сдвига как в отдельных конструктивных элементах , так и в сооружении в целом. При расчете таких сооружений не всегда можно пренебрегать деформациями изгиба, преобладающими являются деформации сдвига.

К каркасным относятся те сооружения, в которых несущими конструкциями при действии горизонтальных нагрузок являются изгибаемые вертикальные элементы. К числу последних относятся не только обычные стойки рамных конструкций, но и вертикальные диафрагмы, если они являются несущими при действии горизонтальных нагрузок перпендикулярно их плоскости. К этому типу относятся здания и сооружения с несущими рамными и каркасными конструкциями, если заполнение каркаса не является несущим или не учитывается в расчете: одноэтажного здания с несущими стойками или стенами, работающими по консольной схеме перпендикулярно их плоскости.

В приведенных определениях основным признаком считается характер деформаций несущих конструкций. В отличие от других систем классификации, здесь не фигурирует величина периода основного тона собственных колебаний. Как правило, жесткие характеризуются малыми периодами первого тона колебаний - обычно Т ? 0,5 сек. Гибкие сооружения большинстве случаев имеют период первого тона более 1 сек, а каркасные здания занимают промежуточное положение. Однако нередко встречаются и существенные отклонения от этих пределов. Некоторые виды жесткие сооружений могут иметь периоды колебаний большие, чем сооружения, относимые по принятой здесь классификации к типу гибких.

Массивные сооружения типа плотин, высоких насыпей относятся к специальным видам строительства и в данной работе подробно не рассматриваются. Они упоминаются здесь в связи с вопросом о сейсмических нагрузках в нижних частях сооружений.

Ряд специальных сооружений, применяемых в транспортном строительстве, нельзя отнести ни к одному из указанных типов, и поэтому строительство на транспорте и некоторые другие специальные виды строительства потребуют введения еще нескольких типов сооружений. Такая классификация до настоящего времени не проводилась.

И в гражданском и в промышленном строительстве часто применяются такие конструктивные решения зданий, при которых расчетные схемы в продольном и поперечном направлениях не одинаковы. Чаще всего используется сочетание каркасной схемы в поперечном направлении и жесткой схемы в продольном. К этому типу относятся, в частности, промышленные цеха и большие помещения гражданских зданий с несущими продольными стенами и внутренними стойками, а также некоторые виды панельно - рамных конструкций, применяемых в последнее время в жилищном и гражданском строительстве.

Сейсмостойкость зданий

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.

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 колонных делают железобетонными, монолитными или сборными, связывая их между собой фундаментными балками.

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

Литература

1. Гребенник, Р. А. Монтаж стальных и железобетонных строительных конструкций / Р.А. Гребенник, В.Р. Гребенник. - М.: Academia, 2009. - 288 c.

2. ЕНиР. Сборник Е8. Отделочные покрытия строительных конструкций. Выпуск 1. Отделочные работы. - М.: Стройиздат, 2015. - 160 c.

3. Коробко, В. И. Контроль качества строительных конструкций. Виброакустические технологии. Учебное пособие / В.И. Коробко, А.В. Коробко. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2012. - 288 c.

4. Сизов, В.Н. Монтаж строительных конструкций / В.Н. Сизов, В.С. Тимофеевич, В.М. Усенко. - М.: Высшая школа, 2017. - 408 c.

5. Чернов, Ю. Т. Вибрации строительных конструкций / Ю.Т. Чернов. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 288 c.

Размещено на Allbest.ru