ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЙМОСТОЙКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА. СПОСОБЫ СЕЙСМОУСИЛЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Специалисты, занимающиеся проектированием зданий и сооружений, в течение долго времени старались снизить потери от землетрясений, делая прочнее стены, колонны, перекрытия. Однако современное строительство в условиях сейсмической опасности должно основываться на принципиально новых подходах. Это значит, что вместо использования всё более прочных несущих конструкций необходимо применять более лёгкие, гибкие и экономичные конструкции, а также надо разрабатывать новые методы и способы повышения сейсмостойкости. Чтобы осуществить вышеперечисленные положения, защитить сооружения от разрушения, необходимо решительно уменьшать нагрузки от землетрясений, сейсмических воздействий.

Для реализации сейсмостойкого строительства необходимо разрабатывать современные методы и способы повышения сейсмостойкости зданий и сооружений. Решение этой задачи позволит усилить строительные объекты в сейсмически активных районах, повысить безопасность строительства и качество строительных работ. Вопрос этот сегодня чрезвычайно важен для специалистов, проектирующих здания и сооружения в сейсмических районах.

Кроме того, ужесточение требований по сейсмичности за последние 50 лет привело к тому, что большинство объектов строительства не соответствуют уровню сейсмической угрозы и не отвечают требованиям безопасности. Поэтому вопрос сейсмоусиления зданий и сооружений становится наиболее остро как для новой застройки, так и при реконструкции.

Из всего вышесказанного возникает вопрос: как повысить сейсмостойкость зданий и сооружений в условиях современного строительства. Многие известные ученые указывают на сложность и неопределенность этой проблемы, которая связана со следующими факторами:

1. Неточность карт общего сейсмического районирования. В связи с этим необходимо проведение сейсмического микрорайонирования для уточнения сейсмического воздействия.

2. Неясна модель, как и какая часть нагрузки передается на здание.

3. Как воздействие распространяется по вертикали здания.

Все эти проблемы значительно усложняют проектировочные расчёты.

Поэтому задача строительно-монтажных работ состоит в том, чтобы учесть сейсмические воздействия при проектировании зданий, а конструктивные решения обязывают строить так, чтобы была обеспечена повышенная надежность и безопасность зданий.

Для более полного понимания  понятия сейсмостойкого строительства зданий и сооружений, необходимо рассмотреть основные принципы конструирования сейсмостойких зданий и сооружений, методы обеспечения сейсмостойкости и способы сейсмоусиления строительных объектов.

Учёными были сформулированы принципы конструирования сейсмостойких зданий, лежащих в основе не только древних, но и современных антисейсмических конструктивных решений. Эти принципы можно назвать рациональным конструктивным формообразованием сейсмостойких зданий и они следующие [2,  с. 5]:

1. Веса и жёсткости в конструкции должны быть распределены равномерно, а также симметрично относительно плоскостей симметрии, проходящих через центр тяжести сооружения.

2. Необходимо выдерживать пропорциональность в размерах здания.

3. Необходимо делать сооружение как можно более лёгким, причём цент тяжести должен располагаться как можно ниже.

4. Материалы в конструкциях желательно применять прочными, лёгкими, обладающими упругими свойствами, а сами конструкции, в свою очередь, должны иметь однородные свойства.

5. Несущие элементы конструкции должны быть связаны между собой, образуя замкнутые контуры как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

6. Фундаменты сейсмостойких конструкций должны быть прочными, достаточно глубоко заложенными, желательно на податливых прослойках, заменяющих плохие грунты, для обеспечения однородности и прочности грунтового основания.

7. Необходимо применять устройства, которые снижают интенсивность колебательных процессов, передаваемых от грунта на здание.

Методы обеспечения сейсмостойкости делятся на организационные, инженерные, экономические и комбинированные. Строительство в сейсмических районах требует строгого подхода и повышенного контроля к качеству работ, поэтому антисейсмические мероприятия необходимо строго выполнять в процессе возведения и в ходе эксплуатации объекта.

В настоящее время наиболее эффективным и экономически целесообразным инструментом в сейсмостойком строительстве является контроль сейсмической нагрузки и, в частности, сейсмическая изоляция, позволяющая возводить сравнительно легкие и недорогие постройки.

Сейсмическая изоляция – это современная технология сейсмической защиты, обеспечивающая снижение сейсмического воздействия на сооружения при землетрясении. Сейсмическая изоляция доказала свою эффективность и экономическую конкурентоспособность по сравнению с обычными способами обеспечения сейсмостойкости различных сооружений, таких, как мосты, гражданские здания, исторические памятники и ответственные сооружения [1, c. 57].

Говоря о способах повышения сейсмостойкости зданий и сооружений, следует отметить, что традиционные способы сводятся обычно к применению бетона и металла. Так, например, создают бетонные армированные рубашки, производят усиление торкрет бетоном, вводят дополнительные железобетонные и металлические рамы, обоймы и другое.

В настоящее время набирает популярность метод сейсмоусиления зданий с использованием систем внешнего армирования на основе композиционных материалов, в частности углеволокна. Применение систем внешнего армирования на основе углеволокна в районах с сейсмичностью 7–9 баллов позволяет снизить сейсмические нагрузки в 1,5–4 раза. Таким образом, появляется возможность использовать проектные решения, не предназначенные для проектирования в сейсмических районах. Также становится возможным улучшение сейсмостойкости существующих строительных объектов на 1–2 балла.

Преимущества применения сейсмического усиления композитным волокном по сравнению с традиционными способами усиления:

• высокие механические характеристики материалов;
• сокращение временных затрат без увеличения трудоёмкости;
• сокращение трудовых затрат ввиду отсутствия необходимости

привлечения тяжёлой техники;

• возможность выполнения работ без остановки
• функционирования объектов;
• сокращение расходов на ремонт;
• возможность исправления ошибок при проектировании и

строительстве.

Следует отметить, что композиционные материалы, применяющиеся для сейсмоусиления зданий и сооружений, не утяжеляют исходную конструкцию, сохраняют объёмно-планировочные решения.

Система внешнего армирования (СВА) повышает способность построек и конструкций выдерживать землетрясения с минимальными повреждениями за счет:

• усиления колонн;
• усиления несущих стен;
• укрепления междуэтажных перекрытий и покрытий, которые работают как диафрагмы жёсткости, обеспечивающие распределение сейсмической нагрузки между вертикальными несущими элементами.

Таким образом, задача по обеспечению сейсмостойкого строительства зданий и сооружений является очень важной и одновременно сложной. Для наилучшего решения этой проблемы необходимо проводить тщательный анализ общих свойств сейсмических разрушений. Это позволит сформулировать ряд принципов, которые по совокупности с уже существующими позволят практически полностью исключить сейсмические разрушения защищенных зданий.

Список литературы

1. Арутюнян, А. Р. Современные методы сейсмоизоляции зданий и сооружений /А. Р. Арутюнян //Инженерно–строительный журнал. – 2010. – № 3. – С. 56 – 60.
2. Чигринская, Л. С.  Сейсмостойкость зданий и сооружений: учебное пособие / Л. С. Чигринская – Ангарск: Издательство АГТА, 2009. – 107 с.