СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО (а. earthquake ingeneering; н. erdbebensicheres Bauen; ф. соnstruction sismoresistante, соnstruction antisismique; и. соnstruction resistente а las sacudidas sismicas) — строительство, осуществляемое в районах, подверженных землетрясениям, с учётом воздействия на здания и сооружения сейсмических сил. В CCCP комплекс мероприятий и средств, обеспечивающих сейсмостойкость сооружений, устанавливается нормативными документами в зависимости от сейсмичности района строительства, повторяемости землетрясений в данном районе, грунтовых условий, значения объекта, конструктивных особенностей сооружений и ряда других факторов.
Сейсмичность района строительства характеризуется интенсивностью возможных землетрясений в данном районе и определяется по картам сейсмического районирования. Интенсивность землетрясений измеряется в баллах. Для её оценки используются различные шкалы сейсмической балльности, в CCCP принята 12-балльная шкала MSK-64. Опасными для сооружений считаются районы с сейсмичностью свыше 6 баллов. Повторяемость наиболее сильного землетрясения (1 раз в 100, 1000 и 10000 лет) учитывается при расчёте сооружений на прочность и устойчивость и может изменять предельную несущую способность конструктивных элементов на 15-30%.
Сейсмостойкое строительство
Расчётная сейсмичность района строительства уточняется по данным детального сейсмического районирования и сейсмического микрорайонирования в зависимости от местных геологических и инженерно-геологических условий и наличия локальных очагов землетрясений. Наибольшее влияние на степень воздействия землетрясений на сооружения оказывают грунтовые условия.
Более благоприятны для строительства в сейсмических районах скальные грунты. Интенсивность сейсмического воздействия увеличивается на участках с песчанистыми, глинистыми, насыпными грунтами, а также при высоком уровне грунтовых вод. Участки с крутизной склона свыше 15°, сильной разрушенностью пород, просадочными грунтами, а также районы, где наблюдаются осыпи, оползни, обвалы, плывуны и сели, неблагоприятны, а иногда и непригодны для сейсмостойкого строительства. При необходимости строительства сооружений на таких площадках предпринимают дополнительные меры по укреплению оснований и конструкций сооружений.
Сейсмостойкость сооружений обеспечивается как выбором благоприятной в сейсмическом отношении площадки строительства, так и разработкой наиболее рациональных конструкций и схем сооружения, применением материалов, обеспечивающих развитие в конструктивных элементах и узлах сооружений при больших нагрузках пластических деформаций. Расчёт конструкций зданий и сооружений (подбор сечений и длин элементов конструкций и т.п.) осуществляется по нормативным документам. Сейсмические нагрузки на сооружения определяются в зависимости от сейсмичности района строительства, характера и интенсивности движения грунта при землетрясении, а также от характеристик самого сооружения.
Случайный характер сейсмического движения грунта, обусловленный различной глубиной и расстоянием до очага возможного землетрясения, геологическими и другими условиями района строительства, сильно затрудняет задачу определения точного значения сейсмических нагрузок. Кроме того, интенсивные землетрясения в заданном районе бывают сравнительно редко, что не позволяет накопить статистические данные.
Особенности строительства в сейсмических районах
Поэтому методы определения сейсмических нагрузок основаны на использовании приближённых моделей. Первые методы расчёта на действие сейсмических сил, разработанные в начале 20 века, были основаны на т.н. статической теории, в соответствии с которой сооружение рассматривалось как абсолютно жёсткое тело, все точки которого движутся так же, как и основание сооружения. Сейсмическая нагрузка на сооружение в этом случае определялась как произведение соответствующих масс на ускорение грунта при землетрясении. Со 2-й половины 20 века принят т.н. динамический метод расчёта сооружений на сейсмостойкость, рассматривающий сооружение как систему с одной, многими, бесконечным числом степеней свободы. Расчёт проводится с учётом динамических характеристик сооружения и внешнего воздействия (периода и формы колебаний, распределения инерционных масс по высоте сооружения) и с применением реальных и синтезированных (на ЭВМ) акселерограмм землетрясений.
При строительстве подземных сооружений раздельно учитывают сейсмическое давление, вызванное изменением напряжённого состояния среды при прохождении в ней сейсмических волн, и сейсмические нагрузки от собственного веса сооружений и веса вышезалегающего свода пород. Строительными нормами предусматривается ряд обязательных конструктивных требований и ограничений, обеспечивающих сейсмостойкость зданий, возводимых в сейсмических районах: например, размеры сооружений в плане, высота зданий; в протяжённых зданиях и сооружениях со сложной конструкцией устраивают антисейсмические швы (в виде парных стен, рам или контрфорсов, парных колонн на общем фундаменте и т.п.). Предусматривается специальное армирование фундаментов и стен подвалов. В перекрытиях кирпичных и каменных зданий по периметру стен устраивают антисейсмические пояса из железобетона (монолитные или плотно стыкующиеся сборные с непрерывистым армированием). Антисейсмические пояса верхних этажей соединяют с основанием зданий вертикальными выпусками арматуры.
При расчётной сейсмичности 9 баллов в горизонтальные швы (в пересечениях стен) и углы подвалов зданий укладывают арматурные сетки с продольной арматурой (площадь сечения не менее нескольких см 2 ), дверные и оконные проёмы в каменных стенах лестничных клеток обрамляют железобетоном, в зданиях с тремя и более этажами и несущими каменными или кирпичными стенами выходы из лестничных клеток устраивают по обе стороны здания. При проходке горных выработок в сейсмических районах на участках пересечения их тектоническими разломами, по которым возможна подвижка, увеличивают сечения тоннелей, для компенсации продольных деформаций обделки применяют деформационные швы, конструкция которых допускает смещение элементов обделки при сохранении гидроизоляции и т.п.
При расчётной сейсмичности 7 баллов обделку горных выработок выполняют из набрызг-бетона с анкерным креплением, подпорные стены изготовляют из железобетона, порталы тоннелей — из бетона и железобетона. Расчётная сейсмичность сооружения повышается на 1-2 балла для ответственных объектов (атомные электростанции, крупные гидротехнические сооружения, объекты химической промышленности, высотные здания и др.) и снижается для менее ответственных объектов, проектирование которых ведётся с учётом возможности возникновения в конструкциях локальных повреждений при сильных землетрясениях. В случаях, когда разрушение объекта не приводит к гибели людей, порче ценного оборудования и не прерывает производственные процессы, а также для временных зданий и сооружений допускается их возведение без антисейсмических мероприятий. Перечень зданий и сооружений и их расчётной сейсмичности определяется по специальным таблицам, подготавливаемым министерствами и ведомствами.
При увеличении расчётной сейсмичности на 1 балл стоимость антисейсмических мероприятий возрастает примерно на 4% от стоимости строительно-монтажных работ. Строительство зданий и сооружений в районах с сейсмической активностью свыше 9 баллов опасно и может быть разрешено только Госстроем союзных республик.
Источник: www.mining-enc.ru
Сейсмостойкое строительство
Сейсмостойкое строительство — раздел гражданского строительства, специализирующийся в области изучения поведения зданий и сооружений под сейсмическим воздействием [1] в виде сотрясений земной поверхности, потери грунтом своей несущей способности, волн цунами и разработки методов и технологий строительства зданий, устойчивых к сейсмическим воздействиям.
Сейсмостойкое строительство может рассматривать любой строительный объект как фортификационное сооружение, но предназначенное для обороны от специфического противника — землетрясения и/или вызванных землетрясением катастроф (например, цунами). В обоих случаях основной принцип проектирования общий: замедлить или ослабить возможную атаку, вплоть до невозможности победы для атакующего.
Главные задачи сейсмостойкого строительства:
- Знать и понимать, что происходит при взаимодействии строительных объектов с трясущимся основанием.
- Предвидеть последствия возможного сейсмического воздействия.
- Проектировать, возводить и поддерживать в надлежащем состоянии сейсмостойкие объекты [2]
Сейсмостойкое сооружение не обязательно должно быть громоздким и дорогим как, например, Пирамида Кукулькана в городе Чичен-Ица [3] .
В настоящее время наиболее эффективным и экономически целесообразным инструментом в сейсмостойком строительстве является вибрационный контроль cейсмической нагрузки и, в частности, сейсмическая изоляция, позволяющая возводить сравнительно легкие и недорогие постройки [4] .
Сейсмическое нагружение
Сейсмическое нагружение (seismic loading) является одним из основных понятий в сейсмостойком строительстве и теории сейсмостойкости и означает приложение колебательного возбуждения землетрясения к различным постройкам.
Величина сейсмической нагрузки в большинстве случаев зависит от:
- Интенсивности, продолжительности и частотных характеристик ожидаемого землетрясения
- Геологических условий площадки строительства
- Динамических параметров сооружения
Сейсмическое нагружение происходит на поверхностях контакта сооружения с грунтом [5] , либо с соседним сооружением [6] , либо с порождённой землетрясением гравитационной волной цунами [7] . Оно постоянно экзаменует сейсмостойкость сооружения и иногда превышает его возможность выстоять без разрушений.
Сейсмическая защита
Исходя из того, что прочность стали примерно в 10 раз выше, чем у самого прочного бетона и каменной или кирпичной кладки, понятие сейсмостойкость ассоциируется с достаточно прочной постройкой, с мощным стальным каркасом или стенами, способными выдержать расчётное землетрясение без полного разрушения и с минимальными человеческими жертвами. Примером такой постройки может служить изображенный рядом спальный корпус Университета Беркли, усиленный наружной антисейсмической стальной фермой.
Однако не следует навязывать зданию почти непосильную задачу — сопротивляться сокрушительному землетрясению. Лучше дать этому зданию возможность как бы парить над трясущейся землей. Провозгласить такую цель, конечно, значительно проще, чем достичь её практически.
На фото справа показана модель 18-этажного здания на виброплатформе, на котором проводятся испытания в режиме Нортриджского землетрясения, записанного недалеко от его эпицентра. Блок из четырёх сейсмопротекторов (вид сейсмической изоляции) поможет зданию резко повысить его сейсмостойкость и выдержать сотрясение.
Испытания проводились на мощной виброплатформе (12.2 м на 7.6м) одного из крупнейших в Соединенных Штатах специализированных испытательных полигонов, который принадлежит Университету Калифорния Сан-Диего и входит в национальную систему Сети Имитации Сильных Землетрясений [9] . С помощью этой виброплатформы можно создавать и воссоздавать землетрясения любой амплитуды и частотного спектра сидя за пультом управления.
Сейсмический анализ
Сейсмический анализ или анализ сейсмостойкости является интеллектуальным инструментом в сейсмостойком строительстве, который разбивает эту сложную тему на ряд подразделов для лучшего понимания работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.
Анализ сейсмостойкости основывается на принципах динамики сооружений [10] и антисейсмического проектирования. В течение десятилетий, самым распространённым методом анализа сейсмостойкости являлся метод спектров реакции [11] , который получил свое развитие в настоящее время [12] .
Однако спектры реакции хороши лишь для систем с одной степенью свободы. Использование пошагового интегрирования с трехмерными диаграммами сейсмостойкости [13] оказываются более эффективным методом для систем со многими степенями свободы и со значительной нелинейностью в условиях переходного процесса кинематической раскачки.
Экспериментальная проверка сейсмостойкости
Экспериментальная проверка сейсмостойкости, или исследование сейсмостойкости, необходимо для понимания действительной работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой. Онa бывает, в основном, двух видов: полевaя (натурнaя) и на сейсмоплатформе.
Удобнее всего испытывать модель здания на сейсмоплатформе, воссоздающей сейсмические колебания — если, конечно, у вас нет времени дождаться настоящего землетрясения.
Такие лабораторные испытания проводятся на больших или меньших моделях зданий и сооружений уже в течение многих лет, однако стоимость их довольно высока. Чтобы снизить эту стоимость, рекомендуется применять Performance Factor Procedure [15] , впервые предложенную для экспериментальной проверки эффективности сейсмической изоляции.
Сопутствующие испытания
Сопутствующие испытания (англ.:Concurrent testings) на сейсмоплатформе обычно проводятся, когда необходимо сравнить поведение различных модификаций сооружения при одном и том же сейсмическом нагружении [16] ; см., например, ниже:
Виброконтроль
Виброконтроль (vibration control) является системой устройств для уменьшения сейсмической нагрузки на здания и сооружения. Все эти устройства можно классифицировать как пассивные, активные и гибридные [17] . Ниже кратко описаны некоторые устройства и методы виброконтроля.
Сухая кладка стен
Первыми строителями, обратившим особое внимание на сейсмостойкость капитальных построек, в частности, стен зданий, были инки и др. древние жители Перу.
Особенностями архитектуры инков является необычайно тщательная и плотная (так, что между блоками нельзя просунуть и лезвия ножа) подгонка каменных блоков (часто неправильной формы и очень различных размеров) друг к другу без использования строительных растворов [18] .
Благодаря этим особенностям кладка инков не имела резонансных частот и точек концентрации напряжений, обладая дополнительной прочностью свода. При землетрясениях небольшой и средней силы такая кладка оставалась практически неподвижной, а при сильных — камни «плясали» на своих местах, не теряя взаимного расположения и при окончании землетрясения укладывались в прежнем порядке [19] .
Эти обстоятельства позволяют считать сухую кладку стен инками одним из первых в истории устройств пассивного виброконтроля зданий.
Сейсмический амортизатор
Сейсмический амортизатор — это разновидность сейсмической изоляции для защиты зданий и сооружений от потенциально разрушительных землетрясений [20] .
Недавно сейсмические амортизаторы под именем Metallic Roller Bearings были установлены в жилом 17-этажном комплексе в г.Токио, Япония [21] .
Инерционный демпфер
Обычно, инерционный демпфер (Tuned Mass Damper), называемый также инерционный гаситель, который является одним из устройств для вибрационного контроля, представляет собой массивный бетонный блок, установленный на высотном здании или другом сооружении, который колеблется с резонансной частотой данного объекта с помощью специального пружиноподобного механизма под сейсмической нагрузкой.
Для этой цели, например, инерционный демпфер небоскреба Тайбэй 101 оборудован двумя маятниковыми подвесками, на 92-ом и 88-ом этажах, весящими 660 тонн каждая.
Гистерезисный демпфер
Гистерезисный демпфер (Hysteretic damper) предназначен для улучшения работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой за счёт диссипации сейсмической энергии проникающей в эти здания и сооружения. Имеются, в основном, четыре группы гистерезисных демпферов, а именно:
- Жидкостный вязкоупругий демпфер
- Твердый вязкоупругий демпфер
- Металлический вязкотекучий демпфер
- Демпфер сухого трения
Каждая группа демпферов имеет свою специфику, свои достоинства и недостатки, которые следует учитывать при их применении.
Демпфирование вертикальной конфигурацией
Демпфирование вертикальной конфигурацией (Building elevation control) предназначено для улучшения работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой за счёт предотвращения резонансных колебаний с помощью дисперсии сейсмической энергии проникающей в эти здания и сооружения. Пирамидальные постройки не перестают привлекать внимание архитекторов и инженеров также благодаря их большей устойчивости при ураганах и землетрясениях.
Сравнительные испытания на вибростоле: слева — обычная модель здания, справа — модель, демпфированная вертикальной конфигурацией здания [7]
Конический профиль здания не является обязательным для этого метода вибрационного контроля. Аналогичный эффект может быть достигнут с помощью соответствующей конфигурации таких характеристик как массы этажей и их жесткости [11].
Многочастотный успокоитель колебаний
Многочастотный успокоитель колебаний (Multi-Frequency Quieting Building System) или, сокращенно, МУК является системой устройств для вибрационного контроля, установленной на высотном здании или другом сооружении, которая колеблется с определёнными резонансными частотами данного объекта под сейсмической нагрузкой.
Каждый МУК включает в себя ряд междуэтажных диафрагм, обрамленных набором выступающих консолей с различными периодами собственных колебаний и работающих как инерционные демпферы. Использование МУК позволяет сделать здание как функциональным, так и архитектурно привлекательным.
Приподнятое основание здания
Приподнятое основание здания (Elevated building foundation) является инструментом вибрационного контроля в сейсмостойком строительстве, который может улучшить работу зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.
Эффект Приподнятого основания здания (ПОЗ) основан на следующем. В результате многократных отражений, дифракций и диссипаций сейсмических волн в процессе их распространения внутри ПОЗ, передача сейсмической энергии в надстройку (верхнюю часть здания) оказывается сильно ослабленной [12].
Эта цель достигается за счёт соответствующего подбора строительных материалов, конструктивных размеров, а также конфигурации НОЗ для конкретной площадки строительства.
Свинцово-резиновая опора
Свинцово-резиновая опора (Lead Rubber Bearing) — это сейсмическая изоляция, предназначенная для улучшения работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой за счёт интенсивного демпфирования сейсмической энергии, проникающей через фундаменты в эти здания и сооружения. На фото справа показано испытание свинцово-резиновой опоры сделанной из резинового цилиндра со свинцовым сердечником.
Однако механически податливые системы, какими являются сейсмически изолированные сооружения со сравнительно низкой горизонтальной жесткостью, но со значительной так называемой демпфирующей силой, могут испытывать значительные перегрузки, вызванные при землетрясении как раз этой силой [13].
Пружинный демпфер
Пружинный демпфер (springs-with-damper base isolator) является изолирующим устройством, подобным по замыслу свинцово-резиновой опоре. Два небольших трехэтажных дома с такими устройствами, расположенными в Санта Монике (Калифорния), были проэкзаменованы Нортриджским землетрясением в 1994 году [14] [15].
Фрикционно-маятниковая опора
Фрикционно-маятниковая опора (Friction Pendulum Bearing) — это сейсмическая изоляция, являющаяся инструментом вибрационного контроля в сейсмостойком строительстве, который может улучшить работу зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.
Основные элементы фрикционно-маятниковой опоры (ФМО):
- сферически вогнутая поверхность скольжения;
- сферический ползунок;
- ограничительный цилиндр.
Стоп-кадр испытания жесткого каркаса на ФМО показан справа.
Исследование сейсмостойкости
Исследование сейсмостойкости (Earthquake engineering research) включает в себя как полевые так и аналитические и лабораторные эксперименты, имеющие целью объяснение известных фактов либо пересмотр общепринятых взглядов в свете вновь открытых фактов и теоретических разработок в области сейсмостойкого строительства.
Тем не менее, основным практическим методом получения новых знаний в этoй области до сих пор является обследование поврежденных при землетрясениях сооружений.
Главные мировые исследовательские центры по сейсмостойкости и сейсмостойкому строительству приведены ниже:
См. также
Ссылки
Примечания
- ↑Внимание! Землетрясение!
- ↑BUILDING DESIGN CODE and EARTHQUAKE INSURANCE
- ↑El_Castillo,_Chichen_Itza
- ↑Earthquake Protector: Shake Table Crash Testing
- ↑Geotechnical Earthquake Engineering Portal
- ↑Seismic Pounding between Adjacent Building Structures
- ↑Tsunami
- ↑Advanced Structural Control: Earthquake Protector
- ↑Earthquake Protector: Shake Table Crash Testing
- ↑Chopra, Anil K. Dynamics of Structures. — Prentice Hall — 1995. — ISBN 0138552142
- ↑И.Л. Корчинский и др. Сейсмостойкое строительство зданий. — Высшая Школа — 1971.
- ↑A NEW CONCEPT OF DESIGN CODE FOR SEISMIC PERFORMANCE
- ↑PERFORMANCE CHARTING FOR DYNAMIC STRUCTURAL CONTROL PROJECTS
- ↑Japan collapse video
- ↑MODAL PERFORMANCE FACTOR TESTING PROCEDURE
- ↑Concurrent Shake-Table Testing
- ↑Chu, S.Y.; Soong, T.T.; Reinhorn, A.M. Active, Hybrid and Semi-Active Structural Control. — John Wiley As
- ↑Clark,Liesl; First Inhabitants PBS online, Nova; updated Nov. 2000
- ↑Earthquake-Protective Building Buffer
- ↑Base Isolated Building Construction Method by Metallic Roller Bearing
- ↑Elevated Foundation for Earthquake Protection of Building Structures
- Здания и сооружения
- Сейсмостойкое строительство
- Землетрясения
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Сейсмостойкое строительство» в других словарях:
Сейсмостойкое строительство — строительство, осуществляемое в районах, подверженных Землетрясениям, с учётом воздействия на здания и сооружения сейсмических (инерционных) сил. Наряду с термином «С. с.» получил распространение более точный термин «антисейсмическое… … Большая советская энциклопедия
СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО — см. в ст. Антисейсмическое строительство … Большой Энциклопедический словарь
Сейсмостойкое строительство — (a. earthquake ingeneering; н. erdbebensicheres Bauen; ф. construction sismoresistante, construction antisismique; и. construction resistente a las sacudidas sismicas) строительство, осуществляемое в p нах, подверженных землетрясениям, c… … Геологическая энциклопедия
Сейсмостойкое строительство — Сейсмостойкое строительство – строительство зданий и сооружений, способных противостоять сейсмическим воздействиям во время землетрясений, сохраняя свои эксплуатационные качества. По 12 ти бальной шкале интенсивности землетрясений опасными… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО — СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, возведение зданий и сооружений с учетом возможного разрушительного воздействия на них сейсмических сил. Например, опасными для зданий считаются землетрясения, интенсивность которых достигает 6 баллов и более по 12… … Современная энциклопедия
Сейсмостойкое строительство — СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, возведение зданий и сооружений с учетом возможного разрушительного воздействия на них сейсмических сил. Например, опасными для зданий считаются землетрясения, интенсивность которых достигает 6 баллов и более по… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО — возведение зданий и сооружений, способных выдерживать сильные землетрясения и сохранять своп эксплуатационные качества, не подвергаясь серьезным повреждениям … Большая политехническая энциклопедия
сейсмостойкое строительство — см. Антисейсмическое строительство. * * * СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, см. в ст. Антисейсмическое строительство (см. АНТИСЕЙСМИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО) … Энциклопедический словарь
сейсмостойкое строительство — строительство, осуществляемое в районах, подверженных землетрясениям. Ведётся с учётом воздействия на сооружения сейсмических сил. Для оценки силы землетрясений применяется 12 балльная шкала Рихтера. В соответствии с ней опасными для зданий… … Энциклопедия техники
СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО — антисейсмическое строительство, стр во зданий и сооружений, способных противостоять сейсмич. воздействиям во время землетрясений, сохраняя свои эксплуатац. качества. При проектировании таких зданий и сооружений, кроме обычных нагрузок,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Источник: dic.academic.ru
Сейсмостойкое строительство что это
После знаменитого Спитакского землетрясения в Армении в 1988 году, в СССР впервые всерьез занялись разработкой сейсмостойких жилых домов. Разумеется, речь шла о многоквартирных домах, поскольку строительство частных домов было фактически под запретом. Параллельно проходило районирование страны (выделение зон) по возможным силе и характеру землетрясений.
Большая часть территории СССР ( и России) находится в относительно благополучных с точки зрения сейсмики условиях. Большие участки Европейской части России, Сибири и Дальнего Востока находятся на стабильных массивах земной коры – так называемых платформах. И здесь вероятны только очень незначительные землетрясения, силой до четырех баллов.
Большинство людей подобные колебания земной поверхности просто не ощущают. Зоны повышенной сейсмической активности – это молодые горные системы. Наиболее высока такая активность на побережье и островах Тихого океана. По счастью, население этих регионов России достаточно малочисленно, но землетрясение 1995 года на Сахалине, когда полностью был разрушен небольшой город Нефтегорск – пример того, как строительные методики СССР потерпели сокрушительное фиаско при испытании землетрясением, и привели к многочисленным человеческим жертвам.
Еще один регион с повышенной сейсмической опасностью – Кавказские горы. Кавказ – горы молодые, они постепенно растут. Правда, наибольшая активность данной зоны уже позади – об этом говорят потухшие вулканы Эльбрус и Казбек. Однако, наличие горячих источников, грязевых вулканов, достаточно частые небольшие землетрясения говорят о том, что геологические процессы Кавказских гор идут в постоянном режиме.
Кавказские горы занимают значительную часть Краснодарского края, проходя через всю его территорию с северо-востока на юго-запад. Все районы, находящиеся в пределах Кавказского хребта и его многочисленных отрогов, а так же полоса Черноморского побережья относятся к потенциально опасной сейсмической зоне. По прогнозам здесь возможны землетрясения до 8-9 баллов.
С севера к Кавказским горам и их предгорьям примыкает обширная равнина, занимающая большую часть края. В основании этой равнины находится жесткая кристаллическая плита, являющаяся частью большой Восточно-Европейской (или Русской) платформы. Сверху плита покрыта большим слоем так называемых осадочных пород – глин, суглинков, песков. Этот материал принесен сюда многочисленными реками за много миллионов лет. На таком основании землетрясения маловероятны, если бы не активная зона Кавказа.
Северные районы края в этой ситуации находятся в благоприятной сейсмической зоне. Здесь землетрясения могут достигать максимальных значений в 5-6 баллов. Однако территория Краснодара и прилегающие районы относятся к зоне потенциальных восьмибалльных землетрясений. Как формируется зона землетрясения в этих районах?
Очень примитивно можно описать этот процесс следующим образом. Горы растут на несколько миллиметров в год. Край плиты, на которой находится ряд районов края ( в т.ч. и Краснодар), упирается в активную зону роста. И горы в процессе подъема как бы тащат ее вверх. Возникает напряжение.
В определенный момент, когда напряжение становится максимальным, плита «срывается» вниз – так возникает землетрясение. ( Мы примитивно воссоздали данную модель в домашних условиях – ЗДЕСЬ) Обычно ощущается 1-2 толчка, после чего землетрясение затухает. Ощутимые толчки происходят 1-2 раза в десятилетие.
Чем более регулярно происходят мелкие, неразрушительные землетрясения, тем меньше вероятность того, что случится землетрясение катастрофическое. Малые землетрясения разряжают напряжения в земной коре, не давая накопиться разрушительному потенциалу. Как часто могут возникать крупные землетрясения на территории края? Ученые прогнозируют – раз в 5000 лет. Однако, такие прогнозы очень расплывчаты, и не хочется, чтобы прогнозируемый период пришелся именно на твою жизнь.
Как же построить здание, чтобы оно могло сопротивляться разрушительным силам Земли? Для многоэтажных зданий такие технологии детально прописаны. А как же быть с частными домами? Какие технологии при их строительстве применять? Да точно такие же, как и для высотных зданий, только применительно уже к более малым размерам.
Фундамент для дома. Мы уже писали о фундаментах для частных домов ЗДЕСЬ. Фактически, все виды фундаментов для дома, выполненные по технологии, достаточно сейсмостойки. Предпочтение же нужно отдать либо плитным, либо буронабивным их типам.
Стены. Материал стен не играет решающей роли в сейсмостойкости здания. Нужно лишь помнить, что стена должна представлять собой достаточно монолитную конструкцию. Т.е. кладку стен нужно обязательно армировать в соответствии с технологическими заданиями. Особое внимание – перемычкам над проемами.
Наиболее надежны монолитные перемычки из армированного бетона. Следует помнить, что края перемычек должны заходить в толщу кладки не менее, чем на 15 см. с каждой стороны проема.
Армопояса. По окончании кладки каждого этажа, заливается монолитный армированный пояс – сплошная железобетонная балка по несущим стенам. Размеры этой балки в сечении должны быть не менее 15х15 см. Такой пояс удерживает стены при землетрясении от сваливаний внутрь строения или наружу. Если у вас одно- двухэтажный этажный дом, то для создания сейсмической защиты можно обойтись только армопоясами.
Пространственный монолитный каркас. Если же вы строите частный дом выше двух этажей, рекомендуется возводить при его строительстве монолитный железобетонный каркас. Т.е. до начала работ по кладке, выводится корпус здания из монолитных колонн и перекрытий, а уж затем пустоты заполняются кладочным материалом с обязательным порядным армированием.
Ряд архитекторов с целью повышения сейсмостойкости создают т.н. сейсмостойкое ядро здания. Т.е. часть здания в центре отливается сплошным монолитом, а к нему привязываются все основные конструкции. Идея неплохая, но, во-первых, дорогостоящая, а, во-вторых, с нашей точки зрения – избыточная. Хотя некоторые идут еще дальше. И проектируют полностью монолитные дома.
Но это уже явный перебор.
Достаточно большую роль в сейсмической устойчивости здания играет и его форма. Вообще говоря, оптимально в этом плане строительство круглых частных домов ( и мы такой один построили, см. здесь). Но по понятным причинам строительство таких домов – эксклюзив. Из более распространенных проектов дома близкие к квадрату в плане обладают большей сейсмической стойкостью. Эркеры, нависающие элементы, балконы – сильно понижают сейсмическую стойкость сооружения и при строительстве требуют специальных решений ( а, соответственно, и затрат).
При землетрясениях колебания земной коры происходят не только вверх-вниз, но и по горизонтали. Так вот горизонтальные колебания поверхности зачастую опаснее вертикальных.
Как решение проблемы гашения горизонтальных сейсмических волн, Юрий Домбровский в своей книге «Факультет ненужных вещей» предложил окружать строение на некотором удалении рвом глубиной до основания фундамента (или глубже) и шириной не менее 1 м. Такой ров гасит горизонтальные колебания, и увеличивает сейсмостойкость здания в разы. Конечно, иметь такой ров в плане – не эстетично. Но полость может быть заполнена легким материалом (например, керамзитом), либо накрыта сверху. Стилизация под замковый ров с водой тоже подойдет.
И еще один ( не дешевый) прием повышения сейсмостойкости. Если у вас в доме запланирован бассейн, то оптимально будет расположить его по центру первого (или цокольного) этажа здания. В этом случае при землетрясении линза воды за счет встречных колебаний будет гасить сейсмические волны.
Итак, при строительстве частного дома следующие мероприятия позволят вам не бояться землетрясений:
-надежный фундамент для дома;
-армированная кладка стен;
-пространственный железобетонный каркас.
Стройте, и не бойтесь землетрясений!
Накануне 2015 г. один из клиентов заказал нам строительство частного дома с сейсмически устойчивым фундаментом. Этот фундамент для дома ему обошелся ровно на один миллион рублей дороже стандартного ленточного. Ну что же, за сейсмическую устойчивость здания нужно платить!
Источник: www.labirint-stroy.ru