Сейсмическими называют районы, в которых возможны землетрясения. Сейсмические воздействия относятся к динамическим. Силы землетрясения оцениваются по 12-ти бальной шкале и принимают по картам сейсмического районирования.
Землетрясения силой до 6 баллов не вызывают заметных повреждений в строениях и поэтому практически не учитываются, предъявляя повышенные требования к качеству монтажа. В 7 баллов вызывают трещины и другие повреждения в стенах каменных зданий. В 8 баллов – значительные повреждения и отдельные разрушения, в 9 баллов – сильные разрушения и обвалы зданий. При землетрясениях в 10 баллов строить экономически не целесообразно.
Степень сейсмического воздействия зависит от грунтовых условий. При строительстве на плотных и сухих грунтах сейсмические воздействия ослабевают, а на рыхлых и водонасыщенных грунтах – усиливаются. Неблагоприятны участки с расчлененным рельефом (овраги, обрывистые берега и т.д.).
Сейсмостойкость здания обеспечивается:
· Выбором благоприятной в сейсмическом отношение площадки строительства, конструктивно-планировочной схемы и материалами;
9 бальные сейсмические испытания (дополнение)
· Применение специальных конструктивных мероприятий;
· Соответствующим расчетом несущих и ограждающих конструкций; особенно высоким качеством выполнения строительно-монтажных работ.
Принципы проектирования сейсмостойких зданий и сооружений:
1. при выборе объемно-планировочных и конструктивных решений необходимо обеспечивать симметричное относительно их главных осей и равномерное в плане распределение масс и жесткостей. Несоблюдение этого условия может привести к интенсивному развитию крутящихся моментов в плане здания и приведение к концентрации усилий на отдельных несущих конструкциях.
2. здание в плане рекомендуется простое очертание (круг, квадрат, прямоугольник). Не рекомендуется возводить пристройки и ассиметрично располагать лестничные клетки.
3. здание большое по площади и со сложным очертанием расчленяют на отдельные блоки с антисейсмическими деформационными швами.
4. основные несущие конструкции должны быть монолитными и однородные. Им придают равнопрочность, так как преждевременный выход из строя слабых узлов и элементов может привести к разрушению здания до исчерпания несущей способности основных конструкций.
5. при проектирования сборных элементов по возможности укрупняют их, тем самым уменьшая количество стыков. Стыки располагают вне зоны максимальных усилий.
6. поскольку величина сейсмических нагрузок зависит от веса здания, стремятся уменьшить вес здания и полезных нагрузок.
Сейсмостойкие здания и сооружения проектируют по:
o жесткой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов (диафрагм), работающих под действием сейсмической нагрузки преимущественно на сдвиг и обладающих малыми деформациями. Способствует затуханию колебаний;
o по гибкой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов, работающих под действием сейсмических толчков преимущественно на изгиб. Снижает сейсмическую нагрузку на здание.
Особенности строительства в сейсмических районах
Конструктивные особенности сейсмостойких зданий:
В зданиях с несущими стенами предусматривают ленточные фундаменты, по подушке фундамента и по обрезу устраивают армированные пояса, выполненные укладкой 4 продольных стержней диаметром 8-12 м. связанные через 30-40 см поперечными стержнями диаметром 6 мм.
В каркасных зданиях колонны устанавливают на отдельно стоящие фундаменты стаканного типа, фундаментные балками служат распорками- связями, которые крепят к фундаментам сваркой закладных деталей. Фундаментные балки укладывают в обоих направлениях. Над стыками фундаментных балок укладывают симметрично оси ряда арматурную сетку длиной 2 м из стержней диаметром 8-10мм.
Для зданий повышенной этажности рекомендуют устраивать фундаменты в виде перекрестных лент или сплошных плит.
Хорошей сейсмостойкостью обладают фундаменты круглой формы, которые укладываются на песчано-гравийную подушку, заключенную в цилиндрическую обойму- оболочку. Подушка является амортизатором.
Для сейсмостойких зданий можно применять и свайные фундаменты. Ростверк в пределах отсека устраивают непрерывным, нижним, в одном уровне.
Наружные стены каркасных зданий также устраивают навесными или самонесущими.
При этом при превышение высоты стены 12,9 и 6 соответственно предусматривают конструктивное вертикальное продольное армирование. Процент армирования не менее 0,1%.
Для обеспечения деформаций между колонной и стеной устраивают зазор 20 мм, в местах пересечения поперечных и продольных стен устраивают вертикальные антисейсмические швы на всю высоту стены.
В навесных стенах помимо вертикальных швов предусматривают горизонтальные антисейсмические швы по всей длине стены на уровне низа каждого навесного участка, заполняемые эластичным материалом.
Каменные стены армируют сварными сетками. В каменных зданиях на уровне плит покрытия и верха оконных проемов устраивают антисейсмические пояса. Их выполняют из сборного или монолитного ж/бетона и соединяют с каркасом анкерами. Ширина поясов равна толщине стены, высота не менее 150 мм.
Для восприятия горизонтальных сейсмических нагрузок стыки между плитами армируется каркасом и бетонируется.
Бетонируются стыки ригеля с колонной, плит перекрытия с ригелем с сваркой выпусков арматуры.
9.1.1.Объемно-планировочные решения промышленных зданий
На практике наиболее часто встречаются одноэтажные полносборные промышленные здания площадью 3. 20 тыс. м2. Они могут быть бескрановыми или оборудованными мостовыми электрическими кранами. Пролеты зданий составляют 12, 18, 24 и 30 м, шаг колонн 6 и 12 м, высота зданий от 8,4 до 18 м. Масса сборных элементов составляет от 2,5 до 33 т. Здания характеризуются однотипными ячейками, конструкциями и большими размерами в продольном и поперечном направлениях.
Основные достоинства одноэтажных промышленных зданий — относительная дешевизна, возможность применять разреженную сетку колонн и передавать нагрузки от технологического оборудования непосредственно на грунт. Такие здания обычно строят прямоугольного очертания в плане, без перепадов высот, с пролетами в одном направлении.
Разработаны универсальные объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, которые позволяют применять индустриальные методы монтажа. Установлено ограниченное число взаимосочетаний параметров зданий или габаритных схем. Размеры пролетов связаны с определенными высотой и шагом колонн, надкрановыми габаритами. Все элементы каркаса, ограждения и покрытия одноэтажных зданий кратны номинальным размерам укрупненных модулей: планировочного — 6 м, высотного — 1,2 м.
Строительство в сейсмических районах России. Антисейсмические швы.
Строительство в сейсмических районах России. Антисейсмические швы.
Россия в целом характеризуется умеренной сейсмичностью. Исключение составляют регионы Северного Кавказа, юга Сибири и Дальнего Востока.
В европейской части России высокой сейсмичностью характеризуется Северный Кавказ, в Сибири – Алтай, Саяны, Байкал и Забайкалье, на Дальнем Востоке – Курило-Камчатский регион и остров Сахалин.
Треть всех землетрясений России приходится на Камчатку.
Строительство сейсмостойкого здания обходится дороже аналогичного по площади, высоте и планировке здания.
Проектированию сейсмостойких зданий имеет свою специфику.
При проектировании и строительстве жилых и общественных зданий и сооружений их следует разделять антисейсмическими швами в случаях, если:
— здание или сооружение имеет сложную форму в плане;
— смежные участки здания или сооружения имеют перепады высоты 5 м и более, а также существенные отличия друг от друга по жесткости и (или) массе.
Допускается устройство антисейсмических швов между высокой частью и 1-2-этажными пристраиваемыми частями зданий путем шарнирного опирания перекрытия пристройки на консоль высокой части. Глубина опирания должна быть не менее суммы взаимных перемещений и минимальной глубины опирания с обязательным устройством аварийных связей.
Для случаев, когда устройство осадочного шва не требуется, допускается не устраивать антисейсмические швы между зданием и стилобатом при расчетном обосновании совместности их работы и выполнении соответствующих конструктивных мероприятий.
Не допускается устройство антисейсмических швов внутри помещений, которые предназначены для постоянного проживания или длительного нахождения МГН.
В одноэтажных зданиях высотой до 10 м при расчетной сейсмичности 7 баллов антисейсмические швы допускается не устраивать.
Антисейсмические швы должны разделять здания или сооружения по всей высоте. Допускается не устраивать шов в фундаменте, за исключением случаев, когда антисейсмический шов совпадает с осадочным.
В случае превышения расстояний между антисейсмическими швами сверх установленных расчет сооружений следует выполнять с учетом волнового характера сейсмического воздействия, неоднородности и неравномерности сейсмического воздействия в плане сооружения по методикам, согласованным в установленном порядке.
Антисейсмические швы следует выполнять путем возведения парных стен или рам, либо рам и стен.
Ширину антисейсмического шва следует назначать по результатам расчетов, при этом ширина шва на каждом рассматриваемом уровне должна быть не менее суммы амплитуд колебаний смежных отсеков здания.
При высоте здания или сооружения до 5 м ширина такого шва должна быть не менее 30 мм. Ширину антисейсмического шва здания или сооружения большей высоты следует увеличивать на 20 мм на каждые 5 м высоты.
Конструкции примыкания отсеков здания или сооружения в зоне антисейсмических швов, в том числе по фасадам и в местах переходов между отсеками, не должны препятствовать их взаимным горизонтальным перемещениям.
Конструкция перехода между отсеками здания может быть выполнена в виде двух консолей из сопрягающихся блоков с устройством расчетного шва между концами консолей или переходов, надежно соединенных с элементами одного из смежных отсеков. Конструкцией их опирания на элементы другого отсека должны быть обеспечено взаимное расчетное смещение элементов и исключена возможность их обрушения и соударения при сейсмическом воздействии.
Переход через антисейсмический шов не должен быть единственным путем эвакуации из зданий или сооружений.
Лестничные площадки, располагаемые в уровне междуэтажных перекрытий, должны надежно связываться с антисейсмическими поясами или непосредственно с перекрытиями.
По всей длине стены в уровне плит покрытия и верха оконных проемов должны устраиваться антисейсмические пояса, соединенные с каркасом здания.
В зданиях с несущими стенами высотой два этажа и более кроме наружных продольных стен должно быть не менее одной внутренней несущей продольной стены.
В уровне перекрытий и покрытий, выполненных из сборных железобетонных элементов, по всем стенам без пропусков и разрывов должны устраиваться антисейсмические пояса из монолитного железобетона с непрерывным армированием. В зданиях с монолитными железобетонными перекрытиями, заделанными по контуру в стены, антисейсмические пояса в уровне этих перекрытий допускается не устраивать.
Плиты перекры тий (покрытий) должны соединяться с антисейсмическими поясами посредством анкеровки выпусков арматуры или сваркой закладных деталей.
Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры.
Антисейсмический пояс (с опорным участком перекрытия) должен устраиваться, как правило, на всю ширину стены; в наружных стенах толщиной 500 мм и более ширина пояса может быть меньше на 100—150 мм.
Высота пояса должна быть не менее толщины плиты перекрытия, класс бетона — не ниже В15. Продольную арматуру антисейсмического пояса устанавливают по расчету, но не менее четырех стержней диаметром 10 мм при сейсмичности 7—8 баллов и не менее четырех стержней диаметром 12 мм — при 9 баллах.
Армирование кладки следует осуществлять сетками в горизонтальных швах и вертикальными отдельными стержнями или каркасами, размещаемыми в теле кладки или в штукатурных слоях. Вертикальная арматура должна быть непрерывной и соединяться с антисейсмическими поясами. Соединение вертикальной арматуры внахлест без сварки не допускается. При размещении вертикальной арматуры в штукатурных слоях она должна быть связана с кладкой хомутами, расположенными в горизонтальных швах кладки.
Вертикальные железобетонные включения (сердечники) должны устраиваться открытыми не менее чем с одной стороны и соединяться с антисейсмическими поясами.
Продольная арматура вертикальных обрамлений простенков должна быть надежно соединена с горизонтальным армированием хомутами, уложенными в горизонтальных швах кладки.
Блоки должны соединяться между собой сваркой закладных деталей или выпусков арматуры. Вертикальная арматура по торцам простеночных блоков, в том числе на глухих участках стен, должна быть соединена с выпусками арматуры из фундамента, вертикальной арматурой выше- и нижележащих простеночных блоков, в том числе блоков смежных этажей, и заанкерена в антисейсмическом поясе перекрытия верхнего этажа.
Запрещается уменьшать ширину антисейсмических швов, указанную в проекте.
Антисейсмические швы необходимо освобождать от опалубки и строительного мусора. Запрещается заделывать антисейсмические швы кирпичом, раствором, пиломатериалами и др. При необходимости антисейсмические швы можно закрывать фартуками или заклеивать гибкими материалами.
Современный подход к сейсмическому строительству
Современные технологии, разработанные специально для сейсмического строительства, рассчитаны уменьшить воздействие активности землетрясения в два, три, а в некоторых случаях и в большее количество раз. Они диктуют застройщикам закладывать повышенную прочность конструкции для объектов высокой степени ответственности еще на этапе проектирования. Таким образом, к обычным расчетам добавляется дополнительный коэффициент надежности, который повышает сейсмостойкость сооружения.
1. Особо прочные материалы.
Главным материалом, обеспечивающим наибольшую безопасность в сейсмическом строительстве, является металл. Он не хрупкий, достаточно пластичный и хорошо переносит сейсмическую нагрузку. Во время землетрясения он может искорежиться и «поплыть», но, тем не менее, сооружение, созданное из этого материала, не рассыплется и не погребет под собой людей. Поэтому очень часто в современных зданиях, построенных в зонах сейсмической активности, можно наблюдать стальные каркасы. Они податливы и позволяют строению хорошо воспринимать воздействие землетрясений.
Вместо обычного бетона в сейсмическом строительстве используется специальный торкрет – сухая бетонная смесь с добавлением в нее химических добавок и полимерных волокон. Такое сочетание придает торкрету повышенную прочность по сравнению с обычным бетоном.
Бетон, армированный металлом, то есть железобетон, также хорошо зарекомендовал себя в сейсмостроительстве. А вот кирпич – не подходящий материал в сейсмоактивных районах. Даже при возведении внутренних перегородок предпочтение отдается гипсокартону. В отличие от кирпича, он легкий, а значит, в случае обрушения конструкции принесет меньше травм.
Если кирпич и присутствует во внутренней отделке здания, то для безопасности кирпичную кладку «запаковывают» в металлическую сетку. Так во время землетрясения она не рассыплется на мелкие сегменты и не завалит собою людей.
2. Способность амортизировать и изолировать.
Наряду с особой прочностью, для строений в зонах сейсмической активности предусмотрена определенная степень подвижности и способность амортизировать. Благодаря этим характеристикам сооружение не жестко стоит на земле, а приобретает определенную свободу движения, что позволяет поглощать землетрясения и противостоять обрушениям.
Отличным примером различных инновационных приемов в строительстве являются олимпийские объекты в опасном по сейсмическим меркам городе Сочи. Ледовый дворец «Большой» построен на массивном бетонном фундаменте, толщина которого равна 120 см. Но он не монолитный, а разделен на сегменты, как пирог на куски. Благодаря такому строительному подходу, спортивное сооружение сможет поглотить сейсмические колебания Земли.
Еще одним удачным примером сейсмического строительства в Сочи является Российский международный олимпийский университет. При строительстве этого семидесятиметрового здания был использовал метод сейсмической изоляции сооружений. Технически этот метод представляет собой набор средств, благодаря которым достигается высокая податливость конструкции и способность основания и самого здания смещаться относительно друг друга.
Здание университета построено на резиново-металлических амортизационных опорах, задача которых изолировать каркас сооружения от фундамента, тем самым смягчать все внутренние подвижки в случае сейсмического колебания. А остаточные качения, с которыми не справились опоры-амортизаторы, погасят изоляционные или, как их еще называют, деформационные швы. Изоляционные швы представляют собой эдакие щели в несколько сантиметров, которые специально предусмотрены между отдельными секциями единого сооружения. Благодаря этим деформационным швам олимпийский университет может раскачиваться, но при этом не будут повреждаться соседствующие друг с другом сегменты сооружения, собранного в единый комплекс.
3. Жесткость конструкции.
Несмотря на все амортизационные характеристики, чтобы не разлететься на куски во время сейсмической активности Земли, здание должно обладать определенными нормами жесткости. Эта функция возложена на ядра жесткости, которые обычно выполнены в виде колонн. Эти вертикальные ядра жесткости закреплены на основании здания и несут на себе весь его каркас.
Кроме того, для дополнительного усиления конструкции сами ядра жесткости соединены друг с другом железобетонными балками. На них жестко крепят мощные металлические стропильные фермы, которые удерживают фасад и крышу. С другой стороны фермы установлены на деформационные опоры, которые позволяют им в случае сейсмического удара сдвигаться до нескольких сантиметров. Таким образом, в сейсмостроительстве достигается баланс между жесткостью конструкции и ее амортизационными возможностями.
4. Особый подход к коммуникациям.
Наряду с безопасностью и целостностью несущих конструкций здания, в сейсмическом строительстве уделяют достаточное внимание коммуникационным системам как внутри, так и снаружи сооружений. Например, трубы защищают от повреждений и разрушений во время землетрясения. Чтобы трубопроводы могли поглощать сейсмическую нагрузку, их оснащают резиновыми изоляционными вставками. В дополнение к этому трубы, расположенные под землей, ограждают от сейсмического воздействия специальной амортизационной обсыпкой. Она представляет собой перлитовую или керамзитовую смесь, либо же крупный песок.
5. Мониторинг сейсмической опасности.
В современных сейсмостойких зданиях предусмотрена автоматическая система мониторинга, состоящая из специальных деформационных датчиков, которые следят за состоянием целостности помещений. Эти электронные датчики представляют собой установленные на неподвижных металлических конструкциях приборы со световозвращающими элементами, на которые наводятся лазерные лучи. Если луч сдвигается относительно своего световозвращающего элемента хоть на мизерное расстояние, система безопасности незамедлительно отреагирует на это.
За состоянием основания здания следят специальные вибродатчики — акселерометры. Одним из примеров бытового использования акселерометра может стать мобильное устройство, которое при падении улавливает ускорение и отключается, таким образом, защищая его от внутренних поломок и сбоев. В сейсмостойком строительстве такие датчики деформации реагируют на любые подвижки.
Они крепятся к фундаменту рядом со стенами, чтобы соприкасаться с ними, но быть относительно их неподвижными. Система акселерометров следит за движением фундаментной плиты, и в случае опасности показания приборов незамедлительно попадают в руки отряда быстрого реагирования. Кроме того, не дожидаясь приезда спасателей, умная система безопасности позаботится и о находящихся внутри здания людях. Тут же сработает аварийный узел и отключится подача высокого напряжения тока.
6. Сейсмостойкие транспортные артерии.
Откосы и стены вдоль открытых участков дорог укрепляют по особой технологии – анкерами, стянутыми в единое целое с помощью глубоко погруженных в грунт железобетонных свай. Так образуется сверхпрочная стена, удерживающая неустойчивые горные породы даже при землетрясении в девять баллов.
Автомобильные тоннели представляют собой толстую железобетонную трубу. Она не цельная, а собрана из монолитных длинных труб, между которыми есть деформационные швы, призванные поглощать сейсмические колебания земли. На случай аварии в тоннелях предусмотрены дополнительные эвакуационные тоннели, сбойки, которые построены вдоль всей подземной дороги через каждые двести метров. По сбойкам люди смогут безопасно выйти.
Эстакады и мосты в сейсмостроительстве должны обладать повышенной устойчивостью. Они держатся на густо армированных фундаментах-сваях. Повышенная устойчивость таких свай достигается благодаря тому, что загоняют их на глубину свыше тридцати метров, вплоть до твердых горных пластов.
Поверх этого мощного фундамента кладут ростверк, на который устанавливается опора, удерживающая балочные пролеты трассы. Между каждым пролетом есть деформационные швы. К тому же сам балочный пролет установлен на ростверке с применением амортизирующих демпферов и резинометаллических опор. Таким образом, сейсмостойкие пролеты так называемых «пляшущих» мостов могут перемещаться до тридцати сантиметров. Но при этом демпферы помогают удерживаться этим пролетам на своей оси.
Ученые-сейсмологи вместе с инженерами ищут свежие идеи для усовершенствования уже имеющихся технологий в сейсмическом строительстве и ежегодно внедряют самые эффективные из своих замыслов в новые проекты. Сейсмостойкие здания и сооружения в каждом поколении становится все более безопасными, они эффективно противостоят землетрясениям и другим угрозам, связанным с сейсмической активностью Земли.
Источник: dom-srub-banya.ru
Принципы строительства сейсмоустойчивых зданий
Чуть более года назад профессор Университета Колорадо Роджер Билхэм опубликовал свой доклад, в котором говорилось, что при современном росте урбанизации и увеличении населения, к середине XXI века потребуется более миллиарда жилых строений, а человечество столкнется с новым оружием массового уничтожения — таким оружием станет. обыкновенный жилой дом. Объясняя свой парадоксальный вывод, ученый ссылается на то, что власти и архитекторы не уделяли и не будут в будущем уделять должного внимания возведению сейсмоустойчивых зданий, а также укреплению уже имеющихся. Причина банальна — для строительства таких зданий требуются существенно большие затраты. Роджер Билхэм предрекает, что в этом веке должно произойти землетрясение, числом жертв превосходящее гаитянское, в котором пострадало порядка 230 тысяч человек.
После того, как в 2010 году случилась страшная трагедия на Гаити, ученые отметили, что многих жертв можно было бы избежать, если бы на острове уделялось должное внимание строительству сейсмоустойчивых зданий. Профессор Чак ДеМетс из Northwestern University заявил, что свою роль в появлении такого количестве жертв сыграло безответственное строительство.
Здания, не рассчитанные на столь мощный удар, складывались как картонные домики, становясь могилами для людей. Случись подобное землетрясение в Калифорнии, жертв было бы на порядок меньше. Вывод профессора подтверждают следующие факты: землетрясение в Армении 1988 года магнитудой 6,9 баллов по шкале Рихтера унесло жизни 25 тысяч человек, а годом спустя, при аналогичном землетрясении в Калифорнии погибли только 63 человека. Эти цифры, как считает Чак ДеМетс, наглядно иллюстрируют огромную роль сейсмоустойчивых зданий в спасении жизней во время землетрясений.
Изначально в Ленинакане (современное название — Гюмри) велось лишь монолитное домостроение. Однако это — многоступенчатая работа. Необходимо было искать новые пути развития технологий строительства. И они были найдены. Специально для Ленинакана были разработаны сборные конструкции, которые выдержали бы землетрясения до 9 баллов.
Дома из сборных конструкций возводились в полтора раза быстрее, чем монолитные дома, к тому же они оказались экономичнее, так как себестоимость строительства была на 30% ниже себестоимости монолитных домов. Специалисты компании «Стройтехника» принимали участие в ликвидации последствий землетрясения и строительстве сейсмоустойчивых зданий в Армении.
Стоит заметить, что даже по прошествии более чем 20-и лет со дня землетрясения в Армении технология не потеряла своей актуальности, хотя, без сомнения, появились и новые пути решения проблемы обеспечения сейсмоустойчивости зданий.
Как сообщает портал ScienceNOW, одну из самых революционных идей предлагает группа французско-британских ученых. Они рассчитывают сделать здания. невидимыми для землетрясений. На эту идею ученых навела стелс-технология в авиации, позволяющая самолетам оставаться невидимыми для радаров. Только в данном случае речь идёт о «невидимости» зданий для сейсмических волн.
Как известно, эта технология основывается на сочетании использования специального материала и специфической формы поверхности. Вкупе эти свойства делают самолеты невидимыми для радаров, частично отклоняя, а частично — поглощая сигналы. При создании «невидимых» зданий принцип такой же.
Ученые рассчитали, каким должен быть «волнорез», состоящий из меди, пластика и других материалов. «Волнорезы», по проекту ученых, должны рассеивать катастрофическую энергию землетрясений. Во время экспериментов на защищённые сооружения направляли волновые возмущения, моделирующие АЧХ сейсмоволн при землетрясении. Устройства в виде колец поглощали и рассеивали волны, практически, не пропуская их внутрь кольца. Не исключено, что именно эта технология ляжет в основу строительства сейсмоустойчивых домов в будущем.
Существуют и другие методы защиты. Один из них — в буквальном смысле, «выращивание» сейсмоустойчивых домов. Как сообщает портал LiveScience, одна из групп ученых пришла к выводу, что некоторые деревья могут расти в условиях аэропонного культивирования, а также воздушного культивирования.
Необходимые для роста дерева питательные вещества поступают не с корнями из земли, а разбрызгиваются в воздухе. При этом данные деревья имеют пластичные корни и с помощью металлических рамок им можно придать любую форму. Как только дерево-дом выросло до нужных размеров, его укореняют в земле.
Надземная часть корня, соответствующая строго заданной форме, лифгинифицируется, с возрастом становится все прочнее и крупнее. Ее можно использовать как основу под строительство экологически безопасного и сейсмоустойчивого дома. Первый такой дом ученые планируют «сдать» через 10 лет.
Один из распространённых способов сейсмоустойчивого строительства — возведение зданий на фундаменте с большим запасом несущей прочности. Например, в России по такому принципу построены экспериментальные дома в городе Усть-Лабинск. Здесь возводят 4-5-этажные здания на усиленном фундаменте, соответствующем дому в 9 этажей для обычных сейсмоусловий.
Для того чтобы успешно противостоять землетрясениям ученые разрабатывают и новые строительные материалы. В частности, представители высшей школы из Мичигана создали новый вид бетона, получивший название «эластичный» бетон. Он, как следует из названия, отличается повышенной эластичностью и гибкостью.
Интересной особенностью материала можно считать способность самовосстанавливаться под воздействием дождя или снега. Эти необычные свойства бетону обеспечивает добавление минералов, которые входят в состав морских раковин. Возникшие в результате нагрузки трещины в этом удивительном бетоне, со временем затягиваются, и прочность материала остается неизменной.
Однако и некоторые известные с древности строительные материалы отличаются сейсмоустойчивостью. В частности, к таким материалам относится глина. В Таджикистане построено немало сейсмоустойчивых зданий именно из этого материала, с добавлением древесины эластичных сортов дерева, таких как, например, тутовник.
Для строительства такого здания прежде всего изготавливают деревянную стойку, нижнюю и верхнюю обвязочную балку, (именно так веками строили дома в Средней Азии), а затем, во время постепенного возведения глиняных стен, в них «вплетаются» ветки деревьев. По словам и.о. заведующего лаборатории Института сейсмостойкого строительства Джумы Рузиева такой дом выдержит девятибалльное землетрясение. Описанная технология применяется в Таджикистане, очевидно, из-за необходимости экономить на строительной технике и материалах. И её недостатком можно признать то, что это возможно только в малоэтажном строительстве.
Ещё одна инновация в отрасли строительных материалов: применение высокопрочной арматуры при бетонировании опалубки элементов зданий и сооружений. В настоящее время осуществляется производство сейсмоустойчивой арматуры класса прочности 500 МПа.
Произошедшее землетрясение в Японии подтолкнуло ученых Страны восходящего Солнца и самих выступить в СМИ с заявлением о том, какими должны быть сейсмоустойчивые здания и какие принципы необходимо соблюдать при их строительстве. Следует использовать симметричные конструктивные схемы. При строительстве требуется равномерно распределять жесткость конструкции и массу.
Однородность и монолитность конструкции обеспечивается благодаря применению укрепленных сборных элементов. К особенностям строительства стоит отнести и создание антисейсмических швов — двойные стены или двойные ряды несущих стоек. Они как бы разрезают дом на самостоятельные, независимые друг от друга отсеки.
Не допускается при строительстве использовать перегородки из ручной кирпичной кладки в зданиях выше пяти этажей. В качестве строительных материалов для сейсмоустойчивых зданий рекомендуются панельные блоки, изготовленные с применением вибрации в специальных заводских условиях.
В растворы необходимо добавлять пластификаторы и адгезирующие добавки, которые повышают сцепление раствора со строительным материалом. Еще одно правило возведения сейсмоустойчивых зданий — бетонные или кирпичные перегородки должны армироваться и анкероваться по всей длине. Предпочтительные формы объектов при строительстве в сейсмоопасной зоне — прямоугольный, круглый, квадратный или шестиугольный дом. Строения в виде книжек, с вытянутыми одной или двумя сторонами категорически не подходят.
Фундаменту во время строительства всегда должно придаваться особое значение, особенно если речь идет о сейсмоустойчивых зданиях. Известна методика применения сейсмоизолирующих подушек из бетона и полимерных материалов, когда возникнет эффект скольжения по ним здания во время землетрясения.
Многие из описанных в статье принципов строительства сейсмоустойчивых зданий относятся к будущему. Пока же очевидно одно, и землетрясение в Японии это подтвердило, — на сегодняшний день не существует технологии и строительного материала, который на 100% смог бы противостоять самому сильному землетрясению. Создавать эти технологии и материалы — задача ученых, технологов и строителей.
Источник: vuzlit.com
Избранные страницы истории сейсмостойкого строительства. Кириков Б.А. 1993
В предлагаемой любознательному читателю книге в научно-популярной форме рассказывается о тех замечательных древних сооружениях, которые на протяжении многих веков успешно противостояли сейсмическим воздействиям. Для этого на самых интересных примерах из истории архитектуры изложены принципы сейсмостойкого строительства, которым следовали зодчие древности. Книга адресуется людям интересующимся историей архитектуры, специалистам в области сейсмостойкого строительства, а также всем любознательным.
Что такое сейсмостойкое здание?
Немного об эффекте сейсмического воздействия
Основные принципы сейсмостойкого строительства
Как здания делаются сейсмостойкими?
Три великие речные цивилизации
На заре человеческой истории
Хараппы в долине Инда
Шумеро-Вавилонское Двуречье
К нильским пирамидам и храмам
Все о сейсмостойкости сооружений эпохи греков
Крито-микенская культура
Материковая Греция
Греческие колонии
Рим и Византия
Сводчатые конструкции и римский бетон
Купола Рима
Кирпич и камень Византии
Кавказ от Черного моря до Каспийского
Сейсмостойкость Армянских и Грузинских храмов
Башни в горах
Зодчество Азербайджана
Сейсмостойкость памятников архитектуры Средней Азии
Там, в глубине тысячелетий
Типовые секреты сейсмостойкости древних сооружений Средней Азии
Мавзолеи, мечети, минареты
Сейсмостойкость конструкций из дерева
Япония, Китай, Индия, Юго-Восточная Азия
Сейсмостойкость сооружений доколумбовой Америки
Немного о современном сейсмостойком-строительстве
Заключительное слово
Предисловие
Уважаемый читатель, приглашаю вас в путешествие по суровому и загадочному миру сейсмостойких конструкций. Суровому тем, что каждая ошибка строителя в сейсмоопасном районе приводит к гибели людей и уничтожению духовных и материальных ценностей. Известно, что причиной гибели некоторых цивилизаций явились землетрясения. Загадочному, начиная с труднопредсказуемого сейсмического воздействия, которое неизвестно когда, где и как себя проявит, и кончая самым неожиданным поведением сооружения при этом воздействии. Случается так, что основательные монументальные сооружения, построенные, казалось бы, на века, от землетрясений рассыпаются как карточные домики, в то же время легкие гибкие минареты, иглами вонзенные в небо, спокойно стоят тысячу лет, выдерживая все подземные бури.
Любезный читатель, приглашаю вас заглянуть на самые, с моей точки зрения, интересные страницы истории сейсмостойкого строительства и побывать при этом в самых укромных уголках истории. И это в самом буквальном смысле. Здесь имеется в виду не только то, что мы отправимся в глубины истории на сотни и тысячи лет. А главным образом то, что для разгадки секретов древних мастеров по созданию сейсмостойких конструкций нам придется углубиться под фундаменты сооружений, куда не заглядывают и археологи, вместе со скорпионами залезть в трещины массивных стен, побывать под гигантскими куполами в самых недоступных уголках, где только прячутся летучие мыши да мечутся мятежные души грешников.
В предлагаемой вам книге я не собираюсь рассказать вам обо всех способных противостоять землетрясениям исторических архитектурных памятниках. Сами понимаете, это просто невозможно сделать одному человеку. Моя задача гораздо скромнее.
Я собираюсь под одной обложкой собрать заинтересовавшие меня, а надеюсь и вас, антисейсмические приемы, применявшиеся древними и современными строителями, обобщить их и как результат дать общие принципы сейсмостойкого строительства. Кстати, как вы увидите дальше, этих принципов не так уж много. Большинство из них было открыто в глубокой древности и применяется до сих пор. Меняются конструкции и строительные материалы, меняются способы производства работ, меняются, наконец, люди, но законы-то природы остаются, соответственно остаются и принципы конструирования сейсмостойких конструкций.
Короче говоря, на достаточно ограниченном, выбранном мной историческом материале я собираюсь продемонстрировать то богатое идейное и конструкторское наследие, что оставил нам древний строитель. Хочется отдать тебе, современный человек, это бесценное наследие, чтобы ты научился, наконец, бороться со стихией землетрясения.
Выражаю благодарность замечательным людям Любе Чухонцевой и Олегу Марковичу, которые иллюстрировали эту книгу.
Источник: books.totalarch.com
Принципы строительства сейсмоустойчивых зданий
Землетрясение в Японии и последовавшее за ним цунами унесло жизни более 13 тысяч человек. Можно ли было сократить число жертв? Японская трагедия заставила профессиональное сообщество вернуться к теме строительства невосприимчивых к стихии сооружений.
Чуть более года назад профессор Университета Колорадо Роджер Билхэм опубликовал свой доклад, в котором говорилось, что при современном росте урбанизации и росте населения к середине XXI века потребуется более миллиарда жилых строений, а человечество столкнется с новым оружием массового уничтожения, таким оружием станет… жилой дом. Объясняя свой парадоксальный вывод, ученый ссылается на то, что власти и архитекторы не уделяли и не будут в будущем уделять должного внимания возведению сейсмоустойчивых зданий, а также укреплению уже имеющихся. Причина банальна – для строительства сейсмоустойчивых зданий требуются существенные затраты. Роджер Билхэм предрекает, что в этом веке должно произойти землетрясение, которое побьет печальный рекорд гаитянского землетрясения, в котором пострадало порядка 230 тысяч человек.
После того, как в 2010 году случилась страшная трагедия на Гаити, ученые отмечали — многих жертв можно было бы избежать, если бы на острове уделялось должное внимание строительству сейсмоустойчивых зданий. Профессор Чак ДеМетс из Northwestern University заявил, что свою роль в огромном количестве жертв при землетрясении сыграло безответственное строительство.
Дома, не рассчитанные на удар такой мощности, складывались как картонные домики, становясь могилами для людей. Случись подобное землетрясение в Калифорнии, утверждает профессор Чак ДеМетс , жертв было бы на порядок меньше. Вывод профессора подтверждают следующие факты. Землетрясение в Армении 1988 года магнитудой 6,9 баллов по шкале Рихтера унесло жизни 25 тысяч человек, а годом спустя при аналогичном землетрясении в Калифорнии погибли только 63 человека. Эти цифры, как считает Чак ДеМетс , наглядно иллюстрируют огромную роль сейсмоустойчивых зданий при спасении жизней во время землетрясений.
Специалисты компании «Стройтехника» принимали участие в ликвидации последствий землетрясения и строительстве сейсмоустойчивых зданий в Армении.
Первоначально в Ленинакане (современное название – Гюмри) велось монолитное домостроение. Однако монолитное домостроение – многоступенчатая работа. Необходимо было искать новые пути решения в строительстве. И они были найдены. Специально для Ленинакана были разработаны сборные конструкции, которые выдерживали бы землетрясения до 9 баллов.
Дома из сборных конструкций возводились в полтора раза быстрее, чем монолитные дома, они оказались экономичнее, и себестоимость строительства была ниже на 30%, чем у монолитных домов.
Даже спустя больше 20 лет со дня землетрясения в Армении технология не потеряла своей актуальности, хотя, без сомнения, появились и новые пути решения проблемы строительства сейсмоустойчивых зданий.
Как сообщает портал ScienceNOW, Одну из самых революционных идей предлагает группа французско-британских ученых. Они рассчитывают сделать здания… невидимыми для землетрясений. На идею домов-невидимок ученых натолкнула авиация, стелс-технологии, которые позволяют оставаться самолетам невидимыми для радаров.
Технология строится на сочетании самого материала и специальной формы поверхности. Вкупе эти свойства делают самолеты невидимыми для радаров, частью отклоняя, частью поглощая сигналы. При создании «невидимых» домов принцип такой же.
Ученые рассчитали, каким должен быть «волнорез», состоящий из меди, пластика и т.д. «Волнорезы», по мысли ученых, смогут рассеивать пагубную энергию землетрясений. Во время экспериментов ученые направляли на свои устройства волны с частотой, эквивалентной частоте волн, возникающих при землетрясениях. Устройства ученых в виде колец поглощали и рассеивали волны, не пропуская их внутрь кольца. Не исключено, что именно эта технология ляжет в основу строительства сейсмоустойчивых домов в будущем. Сегодня же существует несколько технологий создания сейсмоустойчивых зданий.
Израильские ученые предлагают… выращивать сейсмоустойчивые дома. Как сообщает портал LiveScience, израильские ученые пришли к выводу, что некоторые деревья могут расти в условиях аэропонного культивирования, а также воздушного культивирования. Необходимые для роста дерева питательные вещества поступают не с корнями из земли, а разбрызгиваются в воздухе.
При этом данные деревья, растущие в Израиле, имеют пластичные корни и с помощью металлических рамок деревьям можно придать любую форму. Как только дерево-дом выросло до нужных размеров, дерево укореняют в земле. Надземная часть корня, соответствующая строго заданной форме, лифгинифицируется, с возрастом становится все прочнее и крупнее. Ее можно использовать как основу под строительство экологически безопасного и сейсмоустойчивого дома. Первый такой дом ученые планируют «сдать» через 10 лет.
Один из способов строительства сейсмоустойчивых зданий опробован в Усть-Лабинске. Здесь возводят 4-5-этажные здания на фундаменте, соответствующем дому в 9 этажей.
Для того чтобы успешно противостоять землетрясениям ученые разрабатывают новые строительные материалы. В частности, представители высшей школы из Мичигана создали новый вид бетона, получивший название эластичный бетон. Он, как следует из названия, отличается повышенной эластичностью и гибкостью.
Интересной особенностью материала можно считать способность самовосстанавливаться под воздействием дождя или снега. Эти необычные свойства бетону обеспечивает добавление минералов, которые входят в состав морских раковин. Трещины в этом удивительном бетоне, которые возникли в результате нагрузки, со временем затягиваются, и прочность материала остается неизменной.
Однако и известные с древности строительные материалы отличаются сейсмоустойчивостью. В частности, к таким материалам относится глина. В Таджикистане, кстати, построено немало сейсмоустойчивых зданий именно из этого материала с добавлением древесины эластичных сортов дерева, таких, как, например, тутовник.
О технологии строительства рассказывает и.о. заведующего лаборатории Института сейсмостойкого строительства Джума Рузиев. Делается деревянная стойка, далее нижняя обвязочная балка, затем верхняя (именно так веками строили дома в Средней Азии), а потом, когда идет постепенное возведение глиняных стен, вплетаются ветки деревьев. По словам Джумы Рузиева такой дом выдержит девятибалльное землетрясение.
Описанная Джумой Разиевым технология применяется в Таджикистане, очевидно, из-за необходимости экономить на строительной технике и материалах. Другая страна из бывшей союзной республики наладила для борьбы со стихией сейсмоустойчивую арматуру. Как сообщает портал Geogia Times, в Грузии на одном из металлургических заводов сразу после землетрясения в Японии запустили линию по производству сейсмоустойчивой арматуры класса прочности 500 МПа. Продукция предприятия предназначена в первую очередь на экспорт.
Последнее землетрясение в Японии подтолкнула ученых Страны восходящего Солнца выступить по телевидению с заявлением о том, какими должны быть сейсмоустойчивые здания. Вот эти принципы. Необходимо использовать симметричные конструктивные схемы. При строительстве требуется равномерно распределять жесткость конструкции и массу.
Однородность и монолитность конструкции обеспечивается благодаря применению укрепленных сборных элементов. К особенностям строительства стоит отнести и создание антисейсмических швов — двойные стены или двойные ряды несущих стоек. Они как бы разрезают дом на самостоятельные независимые друг от друга отсеки.
Не допускается при строительстве сейсмоустойчивых зданий использовать перегородки из ручной кирпичной кладки в зданиях выше пяти этажей. В качестве строительных материалов для сейсмоустойчивых зданий рекомендуются панельные блоки, изготовленные с применением вибрации в специальных заводских условиях. В растворы необходимо добавлять специальные добавки, которые повышают сцепление раствора со строительным материалом. Еще одно правило возведения сейсмоустойчивых зданий – каменные или кирпичные перегородки должны армироваться по всей длине.
Фундаменту во время строительства всегда придается особое значение, особенно если речь идет о сейсмоустойчивых зданиях. Если создать так называемые «подушки» из бетона или полимерных материалов, возникнет эффект – здание как будто скользит, «плывет» во время землетрясения, и не разламывается по тем линиям, где в случае землетрясения создается наибольшее напряжение. Предпочтительные формы объектов при строительстве в сейсмоопасной зоне – прямоугольный дом, круглый дом, квадратный дом или шестиугольный дом. Строения в виде книжек, с вытянутыми одной или двумя сторонами категорически не подходят.
Многие из описанных в статье принципов строительства сейсмоустойчивых зданий относятся к будущему. Пока же очевидно одно, и землетрясение в Японии это подтвердило — на сегодняшний день не существует технологии и строительного материала, который на 100% смог бы противостоять самому сильному землетрясению. Создавать эти технологии и материалы – задача ученых и строителей.
Источник: ukrstroy.net
sonata
Раз уж у меня начался словестный понос с утра, то напишу еще об одной штуке. Я несколько раз была в небольшом музее в Наре, где можно посмотреть историю строительства сейсмоустойчивых зданий. В прошлом году я там сделала это фото, и все никак не знала, что с ним делать — не находилось повода что-то об этом сказать.
Если говорить о технологии строительства сейсмоустойчивых зданий, то там наверняка все очень сложно, и можно написать целую диссертацию на эту тему обо всех ньюансах. Вероятнее всего японцы отказались от некоторых отделочных материалов и конструкций, которые не соответсвуют нормам безопасности. Но когда рассказывают об особенностях строительства таких зданий в Японии, чаще всего говорят именно о таких опорах, на которых стоит каждый современный дом.
Опоры представляют собой многослойные конструкции. Я уже точно не помню никаких подробностей про сплавы, но резина точно делается из смеси природной резины и какой-то специальной с повышенной гибкостью. Слои резины чередуются со слоями металла. И во время землятресения такая конструкция помогает рассеивать толчки за счет того, что «ходуном ходят» именно эти опоры со слоями резины и металла, принимая на себя все колебания.
В музее принцип работы показывали на примере стакана, наполненного водой. Под ним стояла такая опора, которую мотало туда-сюда, а стакан оставался неподвижным, и вода не расплескивалась.
В итоге обещают, что здание останется в целости и сохранности, а все вещи на своих местах. Судя по многим картинкам колебания гасятся настолько, что здание даже не двигается. Но на самом деле это не совсем так. Даже при среднем землятресении чувствуются колебания и качка. И чем выше этаж, тем сильнее качает по идее.
Поэтому некоторым людям, чувствительным к укачиванию, может стать нехорошо.
Тут еще имеет большое значение, с какого типа толчками приходится сталкиваться. Такая схема хорошо помогает гасить поперечные волны, а вот с продольными такой эффективности нет. Поэтому можно одновременно чувствовать и толчки снизу, и качку.
Мне всегда было интересно, какие изменения вносятся в саму конструкцию здания, что каркас вообще выдерживает колебания. Что-то мне подсказывает, что кирпичные здания здесь точно не прижились бы. Есть отделка «под кирпич», но это всего лишь фасад, и она не имеет отношения к функциональной кладке.
Может быть кто-нибудь из строителей-архитекторов сможет рассказать какие-то интересные подробности и строительстве сейсмоустойчивых зданий.
Я нашла схематичные картинки, показывающие, как устроен фундамент.
Макет опоры в музее был буквально сантиметров 30 в диаметре, но в оригинале он достигает как минимум полутора метров. В том же музее была открыта часть фундамента, чтобы можно было заглянуть и посмотреть, как такие опоры выглядят в жизни.
Фото сделано во время тестов. Если представить реальные масштабы, дыхание останавливается.
Уже более 20 лет назад вышел закон о том, что все новые здания должны строиться с применением новых технологий. Больше всего не везет частным старым двухэтажным домам, построенным еще в дореволюционные времена, — при очень сильных землетрясениях они разваливаются в мгновение ока. Поэтому самые серьезные разрушения зданий бывают именно в частном секторе и в деревнях, а не в центре мегаполисов, где сорокоэтажный многоквартирный дом покачался и успокоился.
Источник: sonata.livejournal.com