Строительство зданий в сейсмических районах
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;
· 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.
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.
obmer
obmer Пока другие думают, мы уже измеряем!
Знайте, точные обмеры экономят ваши средства.
Некоторые особенности строительства в сейсмических зонах.
Существует масса причин, по которым, происходят землетрясения, ученые до сих пор не знают и дискутируют о многих из них. Одна из основных причин возникновения сейсмической активности – это движение литосферных плит.
Самое страшное, что есть в землетрясениях – это то, что их невозможно предсказать, есть масса методик, пытающихся это сделать, но эффективность их находится на низком уровне.
Хотелось бы остановиться на вопросе строительства в сейсмозонах. В данной статье я буду простым языком и на простых примерах рассказывать о необходимых мероприятиях при строительстве домов в сейсмических районах. Возьму для примера одно из высотных зданий в городе Сочи.
Смотрим на металлические связи под сеткой
Сочи – сейсмоопасный район, имеющий даже 10-и бальные площадки сейсмической активности, т.е. максимальные, на них строить запрещено, хотя иногда дают специальное разрешение на строительство.
Российские нормы запрещают строить дома более 16-и этажей в 9-и бальной зоне, что же делать если надо и хочется выше?
Рассмотрим пример 28-и этажного здания (на фото). Подобные здания выходят за рамки строительных норм и требуют специальных технических условий, в которых рассказывается и доказывается о целесообразности принятых конструктивных решений для противостояния сейсмическому воздействию.
Что происходит со зданием во время землетрясения? Если не уходить глубоко в теорию, то все просто, дом стоит на земле, земля начинает двигаться, причем двигается она как в горизонтальном, так и вертикальном направлении с разными ускорениями, частотами и амплитудами. Если собрать карточный домик. Или как я домик из CD на тетрадке – будем считать ее землей, а потом резко дергануть, то, в общем можно сказать, что мы сымитировали землетрясение.
Обычное состояние здания
Резкое смещение основания, вызванное сейсмическими силами
Катастрофа
5 секунд и готово.
Из-за того, что здание имеет большую массу оно стремиться остаться на месте. Здание инертно к резким сейсмическим колебаниям, а земля при этом двигается, если конструкция здания, оказывается, не достаточно прочна для восприятия подобного воздействия, то происходит катастрофа. Масса плит перекрытий и их продольная жесткость несопоставимы с жесткостью поперечных стен, перекрытия просто выламывают опоры под собой (стены и колонны), происходят разрушения и всякие гадости.
Поэтому, в нашем, 28-и этажном здании применяют комбинированную систему, поперечные сейсмические усилия воспринимают поперечные железобетонные стены, а продольные усилия – металлические крестообразные связи, расположенные по фасаду здания.
а теперь смотрим ниже
Никогда не упадет
Здания, которые строятся в сейсмических зонах имеют совершенно другие нормы проектирования, в этих нормах изначально заложены диафрагмы жесткости, связи, ограничения этажности, чего нет в обычных зданиях. Существует еще много разных технологий и методов по снижению сейсмического воздействия на здание, или технологий не позволяющих проводить к катастрофам.
На мой взгляд, хоть наука и занимается вопросами землетрясений, но она еще обладает очень малым количеством информации. Наблюдения за территориями сейсмостойкого строительства ведутся очень не давно (около 100 лет) и в основном все здания запроектированы на эмпирические данные, которые должны идти в запас прочности и надежности по отношению к реальным. Предсказывать и говорить о том, какое будет землетрясение, когда, с какой частотой, ускорением, амплитудой и т.д. – это очень и очень условный прогноз. Строители и ученые уже не раз ошибались и с определением бальности площадок (Нефтегорск), и с определением характера землетрясения (Спитакское и Калифорнийское землетрясения).
Поэтому, только серьезный запас прочности, точность, четкость и правильность всех сделанных работ начиная от обследования площадки строительства и заканчивая качеством залитого бетона, могут являться гарантами безопасности, в высотных зданиях, построенных в сейсмической зоне.
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.