Сейсмоизоляция сооружений

Введение

Сейсмостойкое строительство призвано сохранять конструктивную часть сооружения и жизни людей на территории сейсмически опасных районов.

Не проанализировав реальный характер разрушения, не имея сведений о расчетных схемах, оценить в целом поведение зданий и сооружений при природных катаклизмах невозможно. Поэтому в данной работе я уделила особое внимание:

- традиционным принципам  сейсмостойкого строительства;

- основным методам расчета  на сейсмическую нагрузку;

- методам сейсмозащиты  зданий зданий и сооружений, получившим  в настоящее время наиболее  распространение и перспективных  с точки зрения применения  в практике сейсмостойкого строительства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шкала сейсмической интенсивности

Типы сооружений:  
Здания, возведенные без необходимых антисейсмических мероприятий.  
Тип А - здания из ровного камня, сельские постройки, дома из кирпича - сырца, глинобитные дома  
Тип Б - обычные кирпичные дома, здания крупноблочного и панельного типа, фахверковые строения, здания из естественного тесаного камня.  
Тип В - каркасные железобетонные здания, деревянные дома хорошей постройки. 

Количественные характеристики:  
отдельные - около 5%  
многие - около 50%  
большинство - около 75% 

Классификация повреждений:  
1 с т е п е н ь. Легкие повреждения: тонкие трещины в штукатурке и небольших кусков штукатурки.  
2 с т е п е н ь. Умеренные повреждения: небольшие трещины в стенах , откалывание довольно больших кусков штукатурки , падение кровельных черепиц , трещины в дымовых трубах , падение частей дымовых труб.  
3 с т е п е н ь. Тяжелые повреждения: большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб.  
4 с т е п е н ь. Разрушения: сквозные трещины и проломы в стенах, обрушение частей зданий, обрушение внутренних стен и стен заполнения каркаса.  
5 с т е п е н ь. Обвал: Полное разрушение зданий. 

Группировка признаков шкалы:  
а) Люди и их окружение,  
б) Сооружения,  
в) Природные явления. 

2. ИНТЕНСИВНОСТЬ (В БАЛЛАХ)  
I балл. Неощутимое землетрясение.  
Интенсивность колебаний лежит ниже предела чувствительности людей; сотрясение почвы обнаруживаются и регистрируются только сейсмографами.  

III балла. Слабое сотрясение.  
Землетрясения ощущаются немногими людьми, находящимися внутри помещений; под открытым небом - только в благоприятных условиях. Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим легким грузовиком. Внимательные наблюдатели замечают легкое раскачивание висячих предметов, несколько более сильное на верхних этажах.  

IV балла. Заметное сотрясение.  
Землетрясение ощущается внутри зданий многими людьми; под открытым небом - немногими. Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим тяжело нагруженным грузовиком. Дребезжание окон, дверей, посуды. Скрип полов и стен. Начинается дрожание мебели. Висячие предметы слегка раскачиваются. Жидкость в открытых сосудах слегка колеблется. В стоящих на месте автомашинах толчок заметен. 

IV балла. Заметное сотрясение.  
Землетрясение ощущается внутри зданий многими людьми; под открытым небом - немногими. Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим тяжело нагруженным грузовиком. Дребезжание окон, дверей, посуды. Скрип полов и стен. Начинается дрожание мебели. Висячие предметы слегка раскачиваются. Жидкость в открытых сосудах слегка колеблется. В стоящих на месте автомашинах толчок заметен. 

V баллов. Пробуждение.  
1. Землетрясение ощущается всеми людьми внутри помещения, под открытым небом - многими. Сотрясение здания в целом. Висячие предметы сильно качаются. Картины сдвигаются с места. В редких случаях останавливаются маятниковые часы. Некоторые неустойчивые предметы опрокидываются или сдвигаются. Незапертые двери и окна распахиваются и снова захлопываются. Из наполненных открытых сосудов в небольших количествах выплескивается жидкость. Ощущаемые колебания схожи с колебаниями, создаваемыми паданием тяжелых предметов внутри здания.  
2. Возможны повреждения 1степени в отдельных зданиях типа А. 

VI баллов. Испуг.  
1. Землетрясение ощущается большинством людей как внутри помещений, так и под открытым небом. В немногих случаях может разбиться посуда и другие стеклянные изделия; падают книги. Возможно движение тяжелой мебели; может быть слышен звон малых колоколов на колокольнях.  
2. Повреждение 1 степени в отдельных зданиях типа Б и во многих зданиях типа А. В отдельных зданиях типа А повреждения 2 степени.  
3. В немногих случаях в сырых грунтах возможны трещины шириной до 1 см; в горных районах отдельные случаи оползней. Наблюдаются изменения дебита источников и уровня воды в колодцах. 

VII баллов. Повреждение зданий.  
1. Большинство людей испуганы и выбегают из помещений. Многие люди с трудом удерживаются на ногах. Колебания отмечаются лицами, ведущими автомашины.  
2. Во многих зданиях типа В повреждения 1 степени; во многих зданиях типа Б - повреждения 2 степени. Во многих зданиях типа А - повреждения 3 степени, в отдельных зданиях этого типа - повреждения 4 степени. В отдельных случаях - оползни проезжих частей дорог на крутых склонах и трещины на дорогах. Нарушение стыков трубопроводов; трещины в каменных оградах.  
3. На поверхности воды образуются волны, вода становится мутной вследствие поднятия ила. Изменяется уровень воды в колодцах и дебит источников. В немногих случаях возникают новые или пропадают существующие источники воды. Отдельные случаи оползней на песчаных или гравелистых берегах рек. 

VIII баллов. Сильное повреждение  зданий.  
1. Испуг и паника; испытывают беспокойство даже лица, ведущие автомашины. Кое-где обламываются ветки деревьев. Сдвигается и иногда опрокидывается тяжелая мебель.  
2. Во многих зданиях типа В - повреждения 2 степени, в отдельных зданиях этой группы - повреждения 3 степени. Во многих зданиях типа Б - повреждения 3 степени, в отдельных - 4степени. Во многих зданиях типа А повреждения 4 степени, в отдельных - 5 степени. Отдельные случаи разрыва стыков трубопроводов. Памятники и статуи сдвигаются. Надгробные камни опрокидываются. Каменные ограды разрушаются.  
3. Небольшие оползни на крутых откосах выемок и насыпей дорог; трещины в грунтах достигают нескольких сантиметров. Возникают новые водоемы. 

IX баллов. Всеобщие повреждения  зданий.  
1. Всеобщая паника; большие повреждения мебели. Животные мечутся и кричат.  
2. Во многих здания типа В повреждения 3 степени и в отдельных - 4 степени. Во многих зданиях типа Б - повреждения 4 степени и в отдельных - 5 степени. Во многих зданиях типа А - повреждения 5 степени. Памятники и колонны опрокидываются. Значительные повреждения искусственных водоемов; разрывы части подземных трубопроводов. В отдельных случаях - искривление железнодорожных рельсов и повреждение проезжих частей дорог.  
3. На равнинах наводнения, часто заметны наносы песка и ила. Трещины в грунтах достигают ширины 10 см, а по склонам и берегам рек - свыше 10 см; кроме того большое количество тонких трещин в грунтах. Скалы обваливаются; частые оползни и осыпания грунта. На поверхности воды большие волны. 

X баллов. Всеобщие разрушения зданий.  
1. Во многих зданиях типа В - повреждения 4 степени, а в отдельных - 5 степени. Во многих зданиях типа Б - повреждения 5 степени, в большинстве зданий типа А повреждения 5 степени. Опасные повреждения плотин и дамб, серьезные повреждения мостов. Легкие искривления железнодорожных рельсов. Разрывы или искривления подземных трубопроводов. Дорожные покрытия и асфальт образует волнообразную поверхность.  
2. Трещины в грунтах шириной несколько дециметров и в нескольких случаях - до 1 м. Параллельно руслам водных потоков появляются широкие разрывы. Осыпание рыхлых пород с крутых склонов. Возможны большие оползни на берегах рек и крутых морских побережьях. В прибрежных районах перемещаются песчаные и илистые массы; выплескивание воды в каналах, озерах, реках и. т. д. Возникают новые озера. 

XI баллов. Катастрофа.  
1. Серьезные повреждения даже зданий хорошей постройки, мостов, плотин и железнодорожных путей; шоссейные дороги приходят в негодность, разрушение подземных трубопроводов.  
2. Значительные деформации почвы в виде широких трещин, разрывов и перемещений в вертикальном и горизонтальном направлениях; многочисленные горные обвалы. Определение интенсивности сотрясения требуют специального исследования. 

XII баллов. Изменение рельефа.  
1. Сильное повреждение или разрушение практически всех наземных и подземных сооружений.  
2. Радикальные изменения земной поверхности. Наблюдаются значительные трещины в грунтах с обширными вертикальными и горизонтальными перемещениями. Горные обвалы и обвалы берегов рек на больших площадях. Возникают озера, образуются водопады; изменяются русла рек. Определение интенсивности сотрясения требует специального исследования. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные принципы сейсмостойкого строительства

Общие положения при проектировании сейсмостойких зданий

Новые конструктивные схемы зданий и сооружений в начале процесса проектирования подлежат обязательной экспертной проработке специалистами научно-исследовательских и проектных организаций, специализирующихся в области сейсмостойкого строительства.

При проектировании сейсмостойких зданий и сооружений и при усилении зданий существующей застройки следует:

1. принимать объемно-планировочные  и конструктивные решения, обеспечивающие, как правило, симметричность и  регулярность распределения в  плане и по высоте здания  масс, жесткостей и нагрузок на  перекрытия;

2. применять материалы, конструкции  и конструктивные схемы, обеспечивающие  наименьшие значения сейсмических  нагрузок (легкие материалы, сейсмоизоляцию, другие системы динамического  регулирования сейсмической нагрузки);

3. создавать возможность  развития в определенных элементах  конструкций допустимых неупругих  деформаций;

4. выполнять расчеты металлических  конструкций зданий и сооружений  с учетом нелинейного деформирования  конструкций;

5. предусматривать конструктивные  мероприятия, обеспечивающие устойчивость  и геометрическую неизменяемость  конструкций при развитии в  элементах и соединениях между  ними неупругих деформаций, а  также исключающие возможность  хрупкого их разрушения;

6. располагать тяжелое  оборудование на минимально возможном  уровне по высоте здания.

С целью получения достоверной информации о работе конструкций при землетрясениях и колебаниях прилегающих к зданиям грунтов в проектах характерных основных типов зданий массовой застройки, зданий с принципиально новыми конструктивными решениями, а также особо ответственных сооружений следует предусматривать размещение станций инженерно-сейсмометрической службы (ИСС). Обязательная установка станций ИСС должна предусматриваться на объектах высотой более 70 м и ответственных зданиях и сооружениях, а также на объектах экспериментального строительства.

Паспортизация объектов после завершения строительства, а также обследование и паспортизация существующих объектов должна выполняться в соответствии с действующими нормативными документами по оценке технического состояния и паспортизации промышленных и гражданских зданий (сооружений), эксплуатируемых в сейсмических районах.

Динамическая паспортизация должна проводиться аккредитованными лабораториями, оснащенными необходимым оборудованием и сейсмометрической аппаратурой.

 

 

 

 

 

Динамическая паспортизация включает следующие виды работ:

1. определение реакции  зданий на специальные динамические  воздействия в частотном диапазоне  волн от 0,2 Гц до 40 Гц;

2. формирование динамического  паспорта здания на основе  периодических динамических обследований, а также в обязательном порядке  при обследовании после прошедших  землетрясений средней и сильной  интенсивности (7 баллов и выше).

Высота дошкольных детских учреждений не должна превышать двух этажей, школьных учреждений и больниц - трех этажей. Хирургические и реанимационные отделения в больницах следует размещать на нижних двух этажах.

В зданиях с несущими стенами, кроме наружных продольных стен, должно быть не менее одной внутренней продольной стены. Здания должны иметь правильную форму в плане. Смежные участки здания выше или ниже планировочной отметки не должны иметь перепады более 5 м.

Перекрытия в зданиях следует располагать на одном уровне.

Здания следует разделять антисейсмическими швами на отсеки, если:

1. их объемно-планировочные  и конструктивные решения не  соответствуют требованиям п.3.1 [1];

2. отдельные объемы зданий  в пределах общего плана, не  являясь ядрами жесткости, имеют  резко отличные (более 30 %) жесткости  или массы.

Антисейсмические швы должны разделять здание по всей высоте, возводить их следует путем парных стен или рам, либо рамы и стены. Конструкция примыкания секций в зоне антисейсмических швов не должна препятствовать их взаимным горизонтальным перемещениям при землетрясениях.

Лестничные клетки следует предусматривать закрытыми с естественным освещением, как правило, через окна в наружных стенах. Расположение и количество лестничных клеток следует принимать в соответствии с нормативными документами по противопожарным нормам проектирования зданий, но не менее одной между антисейсмическими швами в зданиях высотой более трех этажей. Устройство основных лестничных клеток в виде конструкций, не связанных с конструкциями здания или сооружения, не допускается. Лестницы следует выполнять, как правило, из крупных сборных элементов, соединяемых между собой с помощью сварки, либо из монолитного железобетона. Допускается применение металлических или железобетонных косоуров с наборными ступенями при условии соединения с помощью сварки или на болтах косоуров с площадками и ступеней с косоурами. Междуэтажные лестничные площадки следует заделывать в стены. В каменных зданиях площадки должны заделываться на глубину не менее 250 мм.