В РФ больше двадцати процентов территории относится к сейсмоопасным зонам, на которых строительство и проектирование зданий и сооружений имеет свои особенности.
В данной статье описаны основные конструктивные и технические решения по возведению зданий и сооружений на таких территориях, а также современные методы самозащиты зданий и сооружений.
Ключевые слова: сборно-монолитные конструкции, сейсмическая активность, железобетон, сейсмостойкость, сейсмические воздействия, сейсмозащита.
In the Russian Federation, more than twenty percent of the territory belongs to seismic zones, where the construction and design of buildings and structures has its own characteristics.
This article describes the basic design and technical solutions for the construction of buildings and structures in such areas, as well as modern methods of self-defense of buildings and structures.
Keywords: prefabricated monolithic structures, seismic activity, reinforced concrete, seismic resistance, seismic effects, seismic protection.
С учетом роста населения страны, осваиваются новые территории, в том числе районы с повышенной сейсмической активностью. Строительство зданий и сооружений в таких районах было малоизучено, т.к существующие на тот момент строительные технологии не позволяли возводить многоэтажные здания из железобетона, хотя это является как наибольше экономически эффективным. Для горных районов РФ, бетон является малодоступным материалом, так как не развита транспортная инфраструктура. Железобетон позволяет решать практически многие архитектурно-планировочные решения. Все монолитные конструкции укладываются с холодными швами, что является одним из уязвимых мест в сборно-монолитном технологии строительства, поэтому стыки стоит располагать вне зоны максимальных усилий, обеспечивать однородность конструкции и ее монолитность и непрерывность конструкции. Для безопасной жизнедеятельности населения РФ в сейсмоопасных районах, необходимо применять современные методы строительства, для обеспечения защиты населения от землетрясений.
К строительству зданий и сооружений в зонах повышенной сейсмической активности предъявляются особые нормы и требования. К зонам повышенной сейсмической активности относятся районы, которые часто подвергаются землетрясениям. Землетрясение — это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений в земной коре. При возведении зданий и сооружений для определения мощности сейсмического воздействия используют двенадцатибалльную шкалу землетрясений. При строительстве зданий в таких районах, необходимо применять материалы, конструкции и конструктивные схемы, обеспечивающие снижение сейсмических нагрузок, а также принимать меры по дополнительному усилению основания здания и сооружения
Сейсмической безопасностью называется состояние защищенности населения, объектов экономики и окружающей природной среды от опасностей, возникающих в результате землетрясений [1].
Россия — страна, у которой более 30 % территории находится в сейсмических районах и подвергается землетрясениями высокой сейсмической интенсивностью. Около 80 % сейсмически опасных районов приходятся на крупные и средние города. Такие сейсмические районы, как Курильские острова, о. Сахалин, Камчатка, Прибайкалье и Забайкалье, Алтай, Северный Кавказ постоянно подвергаются воздействию землетрясений различной интенсивности. Во всем мире при проектировании и строительстве высотных зданий и сооружений используют современные методы сейсмозащиты. Для каждого здания разрабатывают индивидуальный план. Как правило для таких зданий неприемлемы традиционные методы антисейсмической защиты, хотя многие российские инженеры-проектировщики пытаются использовать методы, которые уже давно пользуются. Одним из эффективных способов строительства зданий и сооружений в сейсмоактивных районах является применение самоизоляции и демпфирующих устройств. Данные устройства хорошо зарекомендовали себя и успешно пользуются в зарубежных странах.
Применение инновационных систем сейсмозащиты позволяет в 2–3 раза снизить сейсмическую нагрузку на здание, а кроме того, является компенсирующим мероприятием, удовлетворяющем требования Приказа Минрегиона России № 36 [2]
Ведущими инженерами и специалистами многих стран, в том числе и российских на сегодняшний день разработаны многочисленные способы сейсмоизоляции (ССИ). Первые шаги в этом направлении были сделаны еще в 20-х годах в Англии. Одним из первых методов предполагало размещать между фундаментов и зданием слой песка для лучшего скольжения зданий во время сейсмических колебаний.
Многолетние результаты инженерного анализа землетрясений привело к следующим принципам проектирования и строительства зданий и сооружений:
- Принцип, который обеспечивает снижение сейсмической нагрузки, осуществление которого достигается уменьшением массы всех конструкций, благодарю введения более легких и эффективных по прочности строительных материалов.
- Принцип равномерного распределения жесткостей и масс в зданиях, т. е. несущие элементы необходимо равномерно и симметрично распределять по этажам здания
- Принцип монолитности элементов зданий и сооружений, обеспечивающийся расположением стыков соединений элементов вне зоны максимальных усилий, возникающих при землетрясениях.
- Принцип обеспечения условий, облегчающих развитие в элементах конструкций пластических деформаций, т. е. чтобы во время действия сейсмических сил контракция не разрушалась хрупко, а имело пластичность.
Каждый год на нашей планете случаются до миллиона землетрясений, которые приводят к гибели населения, из-за недостаточной защиты населения от таких катастроф. Как бы не была на сегодняшний день развита семиология, но контролировать сейсмическую активность Земли так еще не научились. Однако все-таки можно уберечься от землетрясений на сегодняшний день и это вполне по силам. Необходимо применять особо прочные конструкции, обеспечить жесткость конструкций, а также использовать амортизирующие и изолирующие оборудования. Современной методы строительства зданий и сооружений в зоне повышенной сейсмической зоны далеко шагнули вперед, и начали использовать специальные технические средства, которые позволяют значительно снизить воздействие сейсмических сил на здания и сооружения.
К современным и часто используемым методам относятся:
Рис. 1. Свинцово-резиновая опора: 1- опорные пластины, 2- листы резины,3- стальные пластины, 4-резиновая оболочка, 5-отверстия под анкерные болты
Рис. 2. Пружинный демпфер
Значение слова демпфер с немецкого языка — глушитель. В этом и состоит принцип пружинного демпфера, чтобы глушить сейсмические колебания
Рис. 3. Инерционный демпфер
Инерционный демпфер на высотном здании «Тайбэй 101», расположенный в столице Тайваня- Тайбэе.
Инерционный демпфер представляет собой массивный бетонный блок, установленный на высотном здании, который колеблется с резонансной частотой с помощью пружиноподобного механизма под действием сейсмической нагрузки.
Рис. 4. 1- Первичная поверхность скольжения 2- вторичная поверхность скольжения
При строительстве и проектировании фундамента в сейсмоопасных регионах, нужно в первую очередь обратить внимание на повышение жесткости и устойчивости несущий конструкций. В зданиях с повышенной высотностью, необходимо применять железобетонные диафрагмы, ядра жесткости или стальные связи. Одними из важных в настоящее время, становятся экономические критерии, на основе которых может быть выбрана такая степень антисейсмического усиления, которая обеспечивает, с одной стороны, заданный уровень надежности сооружения, а с другой, — минимальную величину расходов, связанных с ликвидацией последствий землетрясения.
Несмотря на то, что современные технологии строительства в районах с повышенной сейсмической активностью сделала большой шаг вперед, до сих пор проблема на территории РФ остается актуальной. Причинами всего этого является: высокая стоимость оборудования, малодоступность, а также внедрение данной технологии. Свод правил в строительстве в РФ не предусматривают внедрение данных технологий, что подразумевает за собой отставание от зарубежных нормативных документов.
В заключении хотелось бы отметить, что строительство зданий и сооружений в районах с повышенной активностью имеет большое значение в сфере строительства в целом. С увеличением численности населения и для улучшения условий проживания и безопасности населения в городах, а также в других населенных пунктах с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями с крайне ограниченными возможностями расширения территории, необходимо проявлять более современные и высокие требования к надежности зданий и сооружений, необходимо ввести особый контроль к строительству в данных районах.
Литература:
- С. Н. Савин, И. Л. Данилов Сейсмобезопасность зданий и территорий // Учебное пособие 2015. — 240 с.
- Приказ Минрегиона России от 1 апреля 2008 года № 36 «О порядке разработки и согласования специальных технических условий для разработки проектной документациина объект капитального строительства».
- Мартемьянов А. И. Проетирование и строительство зданий и сооружений в сейсмических районах: Учебное пособие для вузов. — М.:Стройиздат,1985–255 с.
