Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №46 (336) ноябрь 2020 г.

Дата публикации: 16.11.2020

Статья просмотрена: 352 раза

Библиографическое описание:

Халелова, А. К. Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений / А. К. Халелова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 46 (336). — С. 40-44. — URL: https://moluch.ru/archive/336/75185/ (дата обращения: 28.01.2022).



Сейсмостойкость зданий и сооружений — фактор, который необходимо учитывать, особенно при строительстве в сейсмически активных регионах. Одним из основных подходов к повышению сейсмостойкости на сегодняшний день является использование различных систем сейсмозащиты. Не всегда экономически выгодно и рационально повышать сейсмическую стойкость строительных конструкций или фундаментов для оборудования простым увеличением прочности. Повышение прочности конструкций приводит к увеличению их массы и, как следствие, к увеличению инерционных сейсмических нагрузок. В этой статье подробно рассматриваются различные методы сейсмической защиты, наиболее часто используемые в строительстве.

Ключевые слова: сейсмостойкость зданий и сооружений, методы сейсмозащиты, традиционный метод, специальный метод.

Введение

Землетрясение — одно из самых опасных природных динамических явлений, обладающее огромной силой, причиняющее значительный вред территории, на которой оно происходит: катастрофическое разрушение важнейших промышленных, энергетических и строительных объектов, колоссальные экономические потери, а в отдельных случаях — полное разрушение регионов и даже государств. Большая территория Республики Казахстан находится в сейсмически опасной зоне. Самая высокая сейсмическая опасность — в Алматы. Алматы относится к району с 9-балльной сейсмичностью. Но есть и территории с 10-балльной активностью. К ним относятся предгорья.

По мере изучения особенностей и закономерностей сейсмических воздействий, благодаря развитию теорий сейсмостойкости, методов расчета и средств вычислительной техники, основные принципы обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений, разработанные в прошлые столетия, дополнялись и развивались за счет более совершенных конструкций и специальных средств, часть из которых нашла применение в практике строительства. Тем не менее, полагать проблему обеспечения сейсмостойкости сооружений полностью решенной нельзя, о чем убедительно говорят последствия многочисленных землетрясений, произошедших за более-менее длительный период времени современной истории.

В современных конструктивных решениях невозможно повысить сейсмостойкость только за счет увеличения размеров сечения, прочности и веса. Конструкция может быть более прочной, но не обязательно рентабельной из-за веса и инерционной сейсмической защиты. Эти методы включают изменение массы или жестокости или смягчение системы в зависимости от ее движений и скорости. В настоящее время известно более сотни запатентованных моделей сейсмической защиты.

Традиционные методы распространились в нескольких странах, подверженных сейсмическим рискам, и являются общепринятыми. Однако специальная сейсмическая защита во многих случаях позволяет снизить стоимость армирования и повысить надежность возводимых конструкций. За последнее десятилетие десятки различных технических решений по специальной сейсмической защите зданий и инженерных сооружений были предложены в Японии, США, Новой Зеландии и странах СНГ. Многие из этих предложений были реализованы на практике.

Классификация методов сейсмозащиты

  1. Традиционный метод

Существующие в настоящее время методы повышения сейсмостойкости оснований и строительных конструкций сооружений принято разделять на традиционные и специальные.

Традиционные методы основаны на выполнении ряда условий, часть которых применялись уже в древности и формулировались в виде следующих рекомендаций:

— сооружение не должно быть очень протяженным или чрезмерно высоким;

— распределение масс строительных конструкций должно быть равномерным;

— сооружение в плане должно быть центрально-симметричным;

— замена жесткой связи между фундаментом и сооружением за счет использования пластического вяжущего материала (в странах Средней Азии и Ближнего Востока таким материалом служил раствор на ганче — разновидности гипса);

Смысл этих рекомендаций состоит в следующем. Центральная симметрия сооружения позволяет обеспечить равнопрочность конструкции здания независимо от направления. Примеры таких сооружений приведены на рис. 1.

Примеры центрально-симметричных сейсмостойких зданий.

Рис. 1. Примеры центрально-симметричных сейсмостойких зданий.

К сожалению, на сегодняшний день у традиционной сейсмозащиты все имеющиеся положительные резервы уже выявлены и задействованы, поэтому ожидать существенных улучшений положения в эффективности и надежности сейсмозащите не приходится. Кроме этого, при разрушительных землетрясениях, традиционные методы сейсмозащиты оказываются недостаточными и слишком затратными.

Известно, что характер поведения зданий и сооружений во время землетрясения предугадать весьма сложно, в связи с этим наряду с традиционными способами сейсмозащиты были разработаны нетрадиционные способы, специальные, такие как активная и пассивная сейсмозащита. Специальные способы сейсмозащиты позволяют не только снизить затраты на усиление конструкции здания, но и повысить прочность и надежность всей конструкции.

  1. Нетрадиционный (специальный) метод

Классификация систем сейсмозащиты

Рис. 2. Классификация систем сейсмозащиты

В связи со строительством высотных зданий в сейсмоактивных районах, использование специальных активных способов сейсмозащиты как никогда актуально. Активные способы включают в себя использование дополнительных источников энергии и элементы, регулирующие работу этих источников. Достоинство данной системы заключается в том, что стало возможно управлять колебательным процессом не только от сейсмических, но и от ветровых воздействий.

Идеи, заложенные в создании нетрадиционных методов обеспечения сейсмостойкости, основаны на хорошо известных принципах, к которым относятся снижение собственной частоты колебаний сооружения по сравнению с преобладающими частотами сейсмического воздействия, устройство фундаментов без жесткой связи с сооружением, использование динамических гасителей различного типа и др. Достаточно сказать, что число объектов, построенных с применением различных средств сейсмоизоляции и сейсмозащиты в промышленно развитых странах в настоящее время исчисляется многими сотнями, при этом в их число входят сооружения с высокой степенью ответственности — реакторные отделения АЭС, крупные мосты, высотные здания и т. п. Некоторые примеры использования нетрадиционных методов сейсмозащиты мостов, зданий и крупных сооружений приведены на рис. 3.

Системы сейсмоизоляции высотных зданий Системы сейсмоизоляции высотных зданий

Рис. 3. Системы сейсмоизоляции высотных зданий

Особенно интенсивно исследования и разработки этого направления осуществляется в Японии, Новой Зеландии, сейсмически активных районах Европы, Северной и Южной Америки.

Вывод:

На основании изложенного выше, можно сделать следующие выводы.

На современном этапе проблема защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий является чрезвычайно важной задачей.

Правильное применение метода сейсмозащиты при проектировании и строительстве зданий и сооружений может значительно повысить такие характеристики как:

− Надежность зданий

− Безопасность и надежность оборудования.

− Экономическая эффективность зданий.

− Нет необходимости в ремонте после разрушительных землетрясений.

− Комфорт и удобство для жителей

В последние два-три десятилетия внимание мировой науки к проблеме обеспечения сейсмостойкости конструкций, в том числе с применением нетрадиционных методов, значительно возросло, опубликованы десятки статей и докладов теоретического и экспериментального характера, проводятся международные конференции. В Республике Казахстан также создано несколько направлений по данной тематике, работы отечественных ученых занимают в них видное место, но масштабы практического применения значительно ниже, чем у зарубежных.

Литература:

  1. Амосов А. А., Синицын С. Б. Основы теории сейсмостойкости сооружений. — М.: АСВ. 2001.
  2. Поляков В. С., Килимник Л. Ш., Черкашин А. В. Современные методы сейсмозащиты зданий. — М.: Стройиздат. 1989.
  3. Айзенберг, Я. М. Реабилитация сейсмостойкости зданий с гибким нижним этажом [Текст] / Я. М. Айзенберг // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. Вып. 5. 2001.
  4. Kageyama, T., Umeki K., Somati T., Moro S.. — Development of Three Dimensional Base Isolation System with Cable Reinforcing Air Spring. — Transaction of the 17th International Conference in Reactor Technology (SMIRT-17).
  5. Kashiwazaki A., Shimada T., Fudgiwaka T., Moro S. Study on 3- Dimensional Base Isolation System: No.l. — Transaction of the 17th Interna¬tional Conference in Reactor Technology (SMIRT 17).
  6. СП РК 2.03–30–2017 «Строительство в сейсмических зонах»
  7. Авидон Г. Э., Карлина Е. А. Особенности колебаний зданий с сейсмоизолирующими фундаментами
  8. А. М. Курзанова и Ю. Д. Черепинского // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. № 1, 2008.
  9. Ушаков, А. С. Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений.
Основные термины (генерируются автоматически): сооружение, жесткая связь, здание, Зеландия, Казахстан, сейсмическая защита, сейсмостойкость зданий, специальная сейсмическая защита, традиционный метод, Япония.


Ключевые слова

традиционный метод, сейсмостойкость зданий и сооружений, методы сейсмозащиты, специальный метод
Задать вопрос