Строительство дизайн проектирование
     Главная             Новости            Статьи             Объявления             Ссылки             Контакты
       2
 
Строительство
Коммуникации
Отделка
Дизайн
Проекты
Материалы
Оборудование
Документация


  Яндекс.Новости




 7
    Сейсмостойкость фундаментов



 5
 Сейсмостойкость фундаментов

Самое опасное для фундамента - глубинные подвижки и сейсмические встряски нижних слоев грунта, их тиктанические разломы, которые являются, может быть, редко, но свое пребывание не отменили. Например, такая опасность присутствует даже в Подмосковье и в других областях Нечерноземной зоны России.





Конечно, в Нечерноземной сфере не бывает таких сильных землетрясений, какие происходят в южных, восточных и западных регионах страны. Но в Московской области может быть повторение землетрясений в 2-4 балла. Дaнные колебания нечастые, и они во многочисленных случаях не местные, а отдаленное отголоcок более сильного землетрясения. К примеру, сильное землетрясение в семидесятых годах в Румынии отголоском докатилось до Москвы силой 1 -2 балла. Такие слабые колебания не смогут разрушить или испортить здания или сооружения. Но и они опасны, так как способны воздействовать на местное состояние почвы: от детонации могут появиться смещение или оседание, вспучивание, что, в свою очередь, повлечет за собой обрушивание склонов холмов и оврагов, оползни, сели и лавины.

Чаще всего движение грунтов на склонах поступает как бы исподволь, то есть под верхним почвенным слоем, скрепленным корнями растительности. Но если для того, чтобы разорвать дернину трав, понадобится немалая сила, то для того, чтобы разорвать корни деревьев, понадобится усилие, измеряемое тоннами. Совершается это свободно и быстро, даже если это отголоcок детонации далекого от этих мест землетрясения. При этом слабые пласты почвы могут или осесть на нижние, или приподняться, образуя при этом провалы, оползни, оседают фундаменты зданий и сооружений, деформируется основание сооружений.

Очень опасно такое подземное воздействие для одноэтажных зданий, размещенных в сельской местности, где толчки имеют разностороннюю направленность: вверх-вниз, влево-вправо, вперед-назад, сдвиг винтом. Как правило, предельное состояние зданий подразделяется на две группы: первая - по потере несущей способности или полной непригодности к эксплуатации, где могут быть дефекты отдельных конструкций (например, конструкций кровельного и станового ограждения, вертикальных связей по колоннам, стоек фахверка и др.. и их остаточные смещения, не угрожающие безопасности людей или сохранности ценного оснащения; вторая группа - по непригодности к нормальной эксплуатации, где в принципе подсчет зданий с учетом сейсмических влияний проводится на условные статические нагрузки, определенные по графикам спектрального коэффициента динамичности.

На условные статические воздействия рассчитываются все здания, проектируемые для сейсмических районов, а также на выбор расчетных сейсмических воздействий, которые определяются с учетом характера сейсмического порядка в области строительства, а также детального и микросейсмического районирования. Этот подсчет является дополнительным и предлагается для отдельно решающих зданий и строений с пролетами структурных конструкций более 36 м.

Тонкости расчета зданий с покрытиями из структурных конструкций обусловлены относительно внушительными пролетами и редким компоновкой опор. Например, вертикальную составляющую сейсмического воздействия нужно учитывать при расчете структурных конструкций (включая их горизонтальные напольныеучастки), капитальных участков колонн, узлов сопряжения структурных конструкций с вертикальными несущими конструкциями, крановых консольных колонн.

   Сейсмостойкость фундаментов
 Деформации молоэтажных жилых зданий, возведенных на просадочных грунтах, от физико-механических явлений и сейсмика: а - в следствии жестких усилий утяжеленного фундамента и почвы (искривление здания выпуклостью вверх (выгиб) с образованием вертикальных разрывов в верхней секции стен). Подобная деформация допустима от сейсмического воздействия; б - искривление здания выпуклостью вниз от усилия изгиба или провиса наподобие косого среза (от проседания грунта); в - от местного сжатия по центру здания (просадка) перекрестные трещины, косые сдвиги с левой стороны направо и справой стороны налево. В частности зависят от надежности нижних слоев почвы.

Помимо того, выполняются расчеты структурных конструкций покрытия при изгибе из их поверхности на вертикальные сейсмические нагрузки, вертикальных несущих конструкций (колонн) на горизонтальные нагрузки в поверхности покрытия, узлов сопряжений структурных конструкций с колоннами на совместное действие условий от горизонтальных и вертикальных сейсмических нагрузок и т. д.

Как известно, мнение таких конструкций связана с принятой в нормах спектральной кривой, представляющей собой закон сейсмических колебаний грунта, характеризующий модулирование максимальных смещений (линейный осциллятор) в зависимости от периода колебаний. По этой спектральной кривой повышение периода колебаний конструкций дает способность существенно снизить давление сейсмических инерционных сил на здание.

Потому такие явления природы, как лавины, сели, оползни и землетрясения, просят от проектировщиков, архитекторов и инженеров-строителей предельной внимательности и самого тщательного соблюдения строительных норм и правил, в частности Снип 11-7 «строительство в сейсмических районах».

Землетрясение, как известно, характеризуется короткими толчками, исчисляющимися в доли секунды, в несколько секунд. Но этого времени достаточно, чтобы разрушить все слабоукрепленные, не обладающие специальной прочностью и гибкостью здания и сооружения. Действительная причина землетрясений обусловлена перемещением блоков земной коры, которые теснейшим образом состыкованы с процессами тектонического порядка. Дaнные всплески-удары распространяются от точки сдвига, наплыва, разлома на громадные объема в виде детонационных отзвуков и полос.

Следовательно не исключена способность отзвуков такого землетрясения в слабосейсмических районах, которые могут отрицательно повлиять на сохранность тех зданий и сооружений, которые возведены с минимальными запасами устойчивости и надежности сейсмоизоляции или сейсмозащиты.

  Примеры сейсмостойких конструкций в жилищном постройки
 Примеры сейсмостойких конструкций в жилищном постройки: а - сейсмоизолирующая конструкция с выключающимися связями, использованная при сооружении жилых зданий в Северобайкальске Иркутской области;
представлена более простая система сейсмозащиты малоэтажного здания, которая использовалась в постройки. Помимо того, часто применяют металлические конструкции стоек, колонн, труб при усилении от-ветровых нагрузок.

От внезапных слабых и сильных колебаний плоскости земли при землетрясениях, в принципе, никто не застрахован. Колебание верхних слоев почвы может произойти и от обрушений более глубинных его слоев, где часто оказываются емкости, полости, то есть природные пустоты: былые линзы грунтовой воды, смещение слоев земли и подобные естественные передвижения. Часто причиной колебаний почвы могут быть местные оползни, сели, размывы овражий, оврагов, крутых и пологих склонов холмов и берегов водоемов - рек, озер и даже сельских прудов. 

 Примеры фиксации в грунте опор конструкций, подверженных ветровой нагрузке: а - с погружением в металлическую трубу, закопанную в землю и заполненую бетоном; б - с зажатием проволочной закруткой меж четырьмя металлическими стержнями (трубами, уголками, швеллерами), вбитыми или закопанными в грунт; в - с заливкой бетоном посадочного конца в яме (поверхность бетона выступает над уровнем грунта); г - с обжигом внешнего короба колонны полухомутиками рядом цементного или бетонного столбика на арматуре.

К тому же, верхние слои земли могут быть настолько подвижны, что смещают вниз и вверх ограды, деревья и даже сооружения. Многие глины ведут себя непогодно: они то усыхают, то разбухают, отчего верхние слои земли будто дышат, опускаются то вниз по склону, то вверх... От таких сотрясений больше всего разрушаются деревянные и каменные одноэтажные дома. Разумеется, на все здания очень сильно влияет землетрясение.

При анализе этих влияний и их последствий выработалось главное - направление внезапно появляющихся колебаний, и были учтены имеющиеся разрушения от них в разных конструктивных схемах домов. Например, что касается деревянных домов, то предпочтительнее всего такие колебания выдерживают легкие фахверковые постройки, в которых взамен потолочных балок употребляются доски на ребро.

Из местностей, более часто подвергающихся сильным землетрясениям, в нынешнее время остаются Закавказье - окрестности гор, Ахалкалак и Шемахи, Закаспийская область - Беловодск, Красноводск, и Туркестан с Ферганской областью, далее Семиречье и Забайкалье. Но такие опасные местности могут быть в любое время расширены, а также могут появиться и новые. Так что не надлежит всем архитекторам и строителям надеяться на постоянную стабильность оснований зданий и строений. Всякое архитектурное строение, его размер обязаны иметь прочное основание, которое при всех обстоятельствах обязано содержать в фундаменте и конструкциях стен запасные коэффициенты на внезапные земные подвижки, сдвиги, срезы, смещения и движения.

Со временем из многочисленных сейсморазрушений зданий и строений были выбраны строительные конструкции и строительные материалы, которые в той или другой степени выдерживают или сопротивляются такому разрушению. То есть были со временем выработаны практические методы для борьбы с землетрясениями там, где они проявляются более часто. В конце Xx века дaнные контроля и изучения были применены при постройки в Узбекистане, в частности в области Ташкента, при постройки станционных строений.

В качестве предохранительных мер, например, были размещены поперечные стены, контрфорсы и заложены железные связи. Было также замечено, что железно-каменные скелетные здания, несмотря на размещение их в области наибольших разрушений, при высоте до 20 этажей пострадали от землетрясений очень мало и остались стоять, не выйдя даже от отвеса ровный. Объясняется это рациональным устройством их оснований и фундаментов, а также жесткостью самого их остова. Следовательно фундаменты и являются той частью здания, которая непосредственно воспринимает колебания почвы и перенаправляет их всей массе здания.

Вcледcтвие того, что поверхностный пласт всякого почвы сотрясается значительно сильнее слоев, лежащих несколько глубже его, необходимо вероятно нaибольшее углубление фундамента и изолирование его от поверхностного слоя почвы с помощью не соедененных с ним подпорных стенок. Например, в случае очень слабого почвы может быть выгодным устройство сплошного железобетонного фундамента на свайном основании. Надлежит отметить, что свайные основания являются одним из более надежных видов для местностей, подверженных землетрясениям, так как связывают здание с более плотными дaлеко внутpи лежащими слоями почвы.

Таким образом, при постройке тяжелых скелетных (каркасных) зданий обязана быть достигнута прочная подпочва одним из обыкновенных способов, то есть сваями, столбами, опускными колодцами или кессонами, при этом отдельные опоры обязаны быть основательно состыкованы меж собой.

То же самое относится и к скелетным конструкциям малоэтажных зданий как в черте города, так и в сельской местности. Такие фундаменты дают гарантию не только в случае сейсмика, оползней, селей, но и при весенних и дождевых паводках и заливах. Они смогут устоять от напора стихии. Разумеется, фундаменты после напора стихии подлежат соответствующему ремонту, но на это тратится меньше средств и времени, чем на восстановление дома, который разрушился до основания.

В случае очень глубокого залегания твердого почвы здание может быть основано на сплошном железобетонном фундаменте, при этом нужно спустить подошву последнего так, чтобы нагрузка от здания равнялась давлению прилегающих звеньев грунта, дабы избежать движения и выдавливания его из-под здания во время землетрясения.

При быстром передвижении фундамента в первый момент землетрясения нижняя часть здания принимает участие в этом движении, тогда как верхняя по свойству инерции остается на месте. При этом в остове здания появляются перерезывающие усилия, имеющие максимум у фундамента, и изгибающие усилия, достигающие максимума в точке покоя.

Таким образом, здание в первый момент землетрясения может быть рассматриваемо как гибкий брус, зафиксированный около его вершины. Но уже в очередный момент, то есть когда здание воспримет удар землетрясения всей своей массой, оно приступает колебаться, как брусок, зафиксированный у самой подошвы, и, следовательно, усилия, возникшие в его остове, будут типичны обыкновенным ветровым усилиям, увеличивающимся от вершины к подошве здания.

Деревянные дома выдерживают землетрясение относительно хорошо, преимущественно одноэтажные и даже мансардные. Их разрушения являются незначительными, так как такие дома гибче и легче, чем каменные, и у них в случае слишком внушительных толчков и движения почвы происходят разломы коренных труб и печей, каминов и теплушек. Каменные же здания от землетрясения страдают чрезвычайно существенно: разрушаются остовы стен по направлению пеpедвижения волн. И если в таких стенах этой конструкции нет соединительных связей - анкеров, то есть металлических связей, - разрушения будут внушительными. Следовательно хорошо выдерживают волнообразный напор стихии только те каменные здания, стены которых усилены металлическими связями.

В местностях, где имеется постоянная угроза сейс-мика, возводят только такие дома, стены которых усилены металлическими анкерами, то есть железобетонные. В районах сейсмика, а также в затопляемых и подтопляемых районах нельзя строить дома саманные, глинобитные, с сыпучим стеновым наполнителем и т. п. Разумеется, последние дома дешевые и возводятся из местных строительных материалов: песка, глины, сама, жердей и хвороста. Но целесообразно в данных местностях возводить не меньше дешевые постройки из дерева - бревенчатые, щитовые, каркасно-щитовые или фахверковые (с выступающим на внешние поверхности стен дома деревянным каркасом) (рис. 21).

При подборе места для населенных пунктов (сел, поселков, дачных участков и т. п.. и при их планировке, преимущественно в сейсмических местах, надлежит провести полный анализ этого района: характер происходящих землетрясений, геологическое строение местности.

Самым надлежащим будет место с жестким грунтом. Именно такой грунт, как правило, встречается на возвышенностях. Действие сейсмических ударов существенно ослабляется коренными массивными породами, а также рыхлыми наносами, мощностью слоя не меньше 30 метров... Нужно вести контроль за возможным зеркалом паводковых и дождевых разливов, чтобы населенный часть не проник в зону затопляемости. 

Одним из доступных приемов для индивидуального застройщика в деле ограждения своего дома от сейсмического воздействия волнообразной подземной волны является обводка по периметру дома с внешней стороны. Такая обводка представляет собой траншею трапецеидальной формы, сделанную в пределах отмостки на ширину до 70-80 см (по типу закрытого дренажа). Такое здание (галерея), окружающее фундамент дома, отражает поверхностные сейсмические волны, а также и механические воздействия с наружной стороны (рис. 22). Помимо того, в доме целесообразно делать кессонный потолок и усиливать стены с участием внутреннего остова.

 Сейсмостойкая система: а - общий вид пеpедвижения сейсмических волн; б - конструктивная схема механизма «ловушки» для гашения сейсмических волн в виде обходной канавы трапецеидального профиля (по периметру здания).

В случаях, когда ровная площадка с одной из сторон содержит линию бровки склона, овражья или оврага, фундаментную плиту устанавливают на сваях по ее углам (рис. 23). Если в плане плита прямоугольная и ее длина преувеличивает ширину, с учетом нагрузок на нее (объемный вес дома) и других возникающих усилий, например сдвига, по краям плиты устанавливают добавочно две-три опорные сваи.

Разрез узла углового фиксации бетонной плиты к основанию почвы опорной сваей:

1 - плита-фундамент; 2 - углубление в нижнем основании плиты-фундамента ; 4 - технологический выступ.

   6
                                                          


  1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. ...  37.





7
 8
 9