Презентация, доклад на тему Конференция Строительство зданий в сейсмически активных зонах

сейсмических районах
Основные задачи при строительстве
Особенности расчёта фундаментов
Особенности расчета стен

Такая активность измеряется в баллах, чем их больше, тем более сильны проявления и значительны последствия таких катастроф.

В России к сейсмически активным регионам относятся: юг Сибири, Северный Кавказ, Дальний Восток. Для строительства в сейсмически активных районах существуют определенные правила, содержащиеся в отдельных СНиП.

построенные с учетом требований норм по сейсмостойкому строительству, вполне удовлетворительно выполняют свое назначение. В этом большая заслуга советских ученых, с трудами которых связано становление и развитие, теории сейсмостойкости.

активных районах, должны быть рассчитаны и запроектированы на восприятие расчетных сейсмических нагрузок. При этом расчет ведется по упругой стадии на некоторое осредненное воздействие, интенсивность которого зависит от балльности района строительства и характеризуется коэффициентом сейсмичности, по физическому смыслу представляющего собой среднее значение ускорений в долях Q. Поэтому можно предположить, что сооружение, запроектированное по действующим нормам, при расчетном землетрясении должно работать в упругой стадии без каких-либо повреждений несущих элементов и конструкций

не должна обрушиться полностью. Это требование особенно важно в тех района, в которых землетрясения происходят часто, а так же когда сила их может достигать максимальной отметки. Обрушение зданий приводит к наиболее катастрофичным последствиям, поэтому так важно, чтобы конструкция была устойчивой.

Здание нужно спроектировать так, чтобы на его восстановление после катастрофы затраты были минимальны. Экономический ущерб от землетрясений всегда очень велик. Для строительства наибольшей проблемой представляется восстановление поврежденных и возведение разрушенных конструкций.

Основные задачи, которые встают перед инженерами, конструирующими здания в таких регионах, это:

В силу особенностей технологий быстровозводимое строительство идеально подходит для решения всех этих задач. Не секрет, что для таких стран, как США и Канада, в которых часто происходят ураганы и торнадо, на протяжении нескольких лет отдают предпочтение именно такому виду строительства. Все более популярно оно становится и для сейсмических регионов.

небольшую интенсивность или случаются в малонаселенных районах. Однако имеется немало землетрясений в результате которых разрушались города и населенные пункты. Сильные землетрясения за последние годы произошли в:
Скопле, 1963;
Биигате,1964;
Каракасе, 1967;
Перу,1970;
Сан-Фернандо,I97I;
Никарагуа, 1972;
Гватемале, 1976;
Румынии, 1977.

К сожалению, после таких землетрясений могут быть приведены и для нашей страны. Значительный ущерб нанесли следующие землетрясния:
Крыкюкое,1927;
Кишиневское,1940;
Ашхабадское, 1948;
Ташкентское, 1966;
Джаглбульское, I97I; Газлийское,.1976;
Назарбекское, 1980

населения, массовое жилищное строительство в крупных городах с неблагоприятным инженерно-геологическими условиями с крайне ограниченными возможностями расширения территории предъявляют высокие требования к надежности и экономичности зданий и сооружений, строящихся в районах высокой сейсмичности. Поэтому перед теорией сейсмостойкости сооружений на современном этапе ставятся новые более сложные задачи, обязанные с необходимостью учета запасов прочности конструкций в предельной стадии работы при интенсивных сейсмических нагрузках, переходу к пространственным расчетным схемам, более полно отражающим реальные свойства зданий и сооружений, использования новых сейсмологических данных, характеризующих долговременную сейсмическую опасность территории, подверженной сейсмическим воздействиям.

которых может быть выбрана такая степень антисейсмического усиления, которая обеспечивает, с одной стороны, заданный уровень надежности сооружения, а с другой, - минимальную величину расходов, связанных с ликвидацией последствий землетрясения. При этом одним из основных являются вопросы определения объемов повреждений несущих конструкций зданий в условиях возможных землетрясений, решение которых самым непосредственным образом связано с необходимостью исследования сооружений в условиях реальных землетрясений с учетом действительной работы в стадии, близкой к предельной.

менее 1 м, причем грунты III категории требуют искусственного улучшения. Фундаменты зданий и их отдельных отсеков следует закладывать на одной глубине, а в зданиях повышенной этажности нужно предусматривать дополнительное заглубление фундаментов.

При прохождении сейсмических волн фундаменты зданий и сооружений могут испытывать подвижку относительно друг друга, поэтому рекомендуется возводить сплошные плитные фундаменты или фундаменты из перекрестных лент (а) в монолитном или сборном варианте. Для усиления сборных фундаментов обязательно устраиваются перевязка блоков в узлах и укладка дополнительных арматурных сеток. В каркасных зданиях допускается применение отдельных фундаментов, которые должны раскрепляться железобетонными вставками(б).

лент; рис. б - закрепление отдельно стоящих фундаментов железобетонными вставками; 1-1 - сварные сетки; 2-2 – связевые вставки.

Применение свайных фундаментов требует жесткой заделки свай в непрерывные ростверки, располагающиеся в одном уровне, причем следует опирать нижние концы свай на более плотные слои грунтов оснований. Следует отметить, что устойчивость оснований и фундаментов в сейсмически опасных районах гарантирует нормальную эксплуатацию здания только в том случае, если и вся надземная часть здания возведена с учетов сейсмических воздействий.

При свайных фундаментах следует применять забивные сваи, а не набивные. Набивные сваи без оболочек не применяют. Ростверк свайного фундамента должен быть заглублен в грунт. Для многоэтажных каркасных зданий применяют фундаменты виде перекрестных лент или сплошной плиты.

с жесткими узлами рам, каркас с заполнением, каркас с вертикальными связями, диафрагмами или стволами жесткости. При расчетной сейсмичности 7... 8 баллов допускают применять наружные каменные стены высотой не более 7 м.

По способу изготовления и возведения железобетонные каркасы зданий могут быть сборными, сборно-монолитными и монолитными. Жесткие узлы железобетонных рам должны быть усилены применением сварных сеток и замкнутых хомутов .

Участки ригелей колонн, примыкающие к жестким узлам рам на расстоянии, равном не менее высоты их сечения, усиливают дополнительной замкнутой поперечной арматурой (хомутами) с шагом не более 100мм в рамных системах и не более 200мм в связевых системах.
В сборно-монолитном каркасе колонны и плиты перекрытий объединяют в единую конструкцию путем натяжения на бетон канатной арматуры. Ее пропускают через отверстия колонн в зазорах между крупноразмерными панелями перекрытия.

Сборные колонны многоэтажных зданий по возможности следует укрупнять на несколько этажей. Стыки колонн необходимо располагать в зонах с минимальным изгибающими моментами.

районов рекомендуют принимать конструктивную схему с несущими поперечными и продольными стенами. Панели стен и перекрытий соединяют путем сварки выпусков арматуры, анкерных стержней и закладных деталей. Таким образом все элементы зданий объединяют в единую пространственную конструкцию, способную воспринимать сейсмические нагрузки. Несущую способность зданий повышают путем применения вертикальной напрягаемой арматуры.
Фундаменты применяют ленточные из монолитного железобетона. При больших нагрузках и слабых грунтах может оказаться рациональным фундамент в виде сплошной монолитной плиты.
Стеновые панели армируют пространственными каркасами. Пример конструктивного решения внутренней стеновой панели и ее стыков показан на рис.108в. Стены по всей длине и ширине здания должны быть, как правило, непрерывными.

Благодаря большой пространственной жесткости и способности перераспределять усилия, объемно-блочные здания вполне подходят для строительства в сейсмических районах. При строительстве блоки размерами на всю комнату соединяют по высоте только по углам. Однако по всем граням блоков устанавливают вертикальную арматуру. Для повышения жесткости горизонтальных стыков блоков целесообразно устраивать шпоночные связи.
Для снижения сейсмических нагрузок устраивают в зданиях так называемый первый гибкий этаж, т. е. первый этаж многоэтажных зданий выполняют каркасным. Последнее время такое решение подвергается к жесткой критике.

из кирпича или каменной кладки, кроме наружных продольных стен, должно быть не менее одной внутренней продольной стены. При этом соблюдают требования по минимальной ширине простенков и максимальной ширине проемов.
Сейсмостойкость каменных стен зданий повышают арматурными сетками, вертикальными железобетонными элементами (сердечниками), предварительным напряжением кладки. В уровне перекрытий и покрытий зданий устраивают антисейсмические железобетонные пояса по всем продольным и поперечным стенам. Связь поясов с кладкой может быть усилена выпусками арматуры и железобетонными анкерами.

Антисейсмические пояса устраивают на всю ширину стены. Высота поясов должна быть не менее 150 мм. Их возводят из бетона класса не ниже B12, 5 и армируют четырьмя продольными стержнями диаметром 10 и 12 мм при расчетной сейсмичности соответственно 7, 8 и 9 баллов. Кроме того, армируют горизонтальной арматурой все угловые участки наружных стен и сопряжения внутренних стен к наружным. Аналогичное армирование применяют для стен из монолитного бетона.

в частности, стен зданий, были инки, древние жители Перу.
Особенностями архитектуры инков является необычайно тщательная и плотная подгонка каменных блоков друг к другу без использования строительных растворов .
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 .

это разновидность сейсмической изоляции для защиты зданий и сооружений от потенциально разрушительных землетрясений .
Недавно сейсмические амортизаторы под именем Metallic Roller Bearings были установлены в жилом 17-этажном комплексе в г.Токио, Япония .

Сейсмический амортизатор: общий вид

Испытание сейсмического амортизатора в CSUN

Г. Токио

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.

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.

Сила P, приложенная к штоку 1, вызывает поступательное движение поршня 2 внутри гидроцилиндра 3, заполненного рабочей жидкостью и закрепленного на опоре 4

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.

Здание Transamerica Pyramid в Сан-Франциско, Калифорния

слева — обычная модель здания, справа — модель, демпфированная вертикальной конфигурацией здания

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.

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.

Высотное здание с многочастотным успокоителем

строительстве, который может улучшить работу зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.
Эффект Приподнятого основания здания основан на следующем. В результате многократных отражений, диффракций и диссипаций сейсмических волн в процессе их распространения внутри ПОЗ, передача сейсмической энергии в надстройку оказывается сильно ослабленной.
Эта цель достигается за счёт соответствующего подбора строительных материалов, конструктивных размеров, а также конфигурации НОЗ для конкретной площадки строительства.

Реконструкция пяты свода Приподнятого основания

Aдминистративноe зданиe c надземным основанием

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.

Вибрационное испытание свинцово-резиновой опоры

Два небольших трехэтажных дома с такими устройствами, расположенными в Санта Монике, были проэкзаменованы Нортриджским землетрясением в 1994 году.

Пружинный демпфер под трехэтажным домом

в сейсмостойком строительстве, который может улучшить работу зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.

Фрикционно-маятниковая опора: вибро-испытание

Основные элементы фрикционно-маятниковой опоры:
сферически вогнутая поверхность скольжения;
сферический ползунок;
ограничительный цилиндр.

Иокогама, Япония)

Тайбэй 101 (Тайбэй, Тайвань)

Международный аэропорт им. Сабихи Гекчен (Sabiha Gökçen), (Стамбул, Турция)

Трансамерика (Transamerica Pyramid), (Сан-Франциско, Калифорния)

Башня Майор (Torre Mayor), (Мехико, Мексика)

Семь крупнейших инновационных и надежно спроектированных сейсмостойких зданий в мире.

случилось. Это не только самое высокое здание в мире, но также и символ национального процветания. Башня высотой 2717 футов (более 800 метров) строилась инженерами таким образом, чтобы она могла противостоять землетрясениям намного большей силы, чем можно было бы ожидать в регионе.
По разным данным, башня может выдержать подземные толчки магнитудой 5,5 - 7,0 баллов по шкале Рихтера. Этот показатель гораздо выше любого числа всех произошедших в Дубае землетрясений.

в Лос-Анджелесе здания Bank Tower, оно оказалась находкой для режиссеров, которые сняли тысячи раз, как здание рушится по вине пришельцев, драконов и вулканов. В реальной жизни, однако, здание довольно прочное.
Являясь самым высоким зданием в сейсмически активном американском штате, Bank Tower имеет высоту 1018 футов (310 метров). Площадь сооружения составляет 1300 тысяч квадратных метров офисных помещений. Здание, по задумке строителей, должно выдерживать землетрясение магнитудой 8,3, которая считают ученые, сильнее, чем может случится в этом регионе.

на то, чтобы оно выдержало землетрясение. И самое высокое здание в Японии Yokohama Landmark Tower ("Башня-ориентир Иокогамы") не исключение.
Треxсотметровое сооружение сочетает в себе целый комплекс сейсмостойких мер. Все здание находится на роликовых конструкциях, которые позволяют земле под зданием колебаться, не затрагивая при этом сооружение. Кроме того, в здании установлены два инерционных демпфера, которые колеблются с резонансной частотой сооружения с помощью специального пружинного механизма. Даже если эти предосторожности не сработают, то сыграет роль тот фактор, что здание сооружено из гибких материалов, которые гнуться во время землетрясения, но не рушатся.

инженерных ухищрений, чтобы выдерживать частые землетрясения и тайфуны. Решение пришло в виде 730-тонного стального шара, который висит внутри него, как гигантский маятник, противодействующий любым покачиваниям.
Известный как настроенный демпфер массы, шар лежит внутри стропы, изготовленной из стальных тросов и имеет свои амортизаторы. Это позволяет Taipei 101 "гордо" высится над другими сооружениями, даже несмотря на то, что небоскреб уступил в 2010 году свое звание самого высокого здания в мире дубайскому Бурдж-Халифе.

подверженной землетрясениям, стал после своего открытия в 2009 году крупнейшим сейсмостойким зданием в мире. Его способность устоять перед подземными толчками магнитудой 8,0 исходит от сейсмической системы изоляции, которая удерживает основной терминал - чудище, расползающееся на два миллиона квадратных метров, - от соприкосновений с землей.
Здание расположено на вершине 300 резиновых и стальных подшипников, которые позволяют ему двигаться из стороны в сторону, вперед и назад во время землетрясений. Инженеры из дизайнерской фирмы Arup тестировали систему на стойкость в симулированных землетрясениях 14 раз, прежде чем всего за 18 месяцев построили аэропорт.

тремя десятилетиями своего существования массивной структурной технологии, которая позволяет ему противостоять угрозе землетрясения. Его пирамидальная структура расположена на конструкции из стали и бетона, предназначенной перемещаться одновременно с землетрясением, в то время как арматурные стержни соединяют здание в четырех местах на каждом этаже.
Кроме того, система треугольных связок поддерживает основу здания чуть выше первого этажа. Такие меры помогли 48-этажному зданию Transamerica Pyramid выдержать точки магнитудой 7,1. Землетрясение произошло неподалеку в горах Санта-Круз в 1989 году. Здание качалось тогда на верхних этажах из стороны в сторону, отклонившись почти на 30 сантиметров в течение более одной минуты, однако никаких повреждений не получило.

эпицентра магнитудой в 8,1, который сравнял с землей большую часть города и убил более 10 тысяч горожан в 1985 году. Таким образом, башня был построена, чтобы выдерживать редкие, но мощные землетрясения магнитудой 9,0. Верхнее строение здания имеет 21200 тонн стали и бетона со стальными колоннами, заключенными в железобетон, простирающимися до 30-го этажа; и стальные рамы, сконструированные на верхнем уровне. Но сердце крепления - это 98 сейсмических демпферов, которые напоминают гигантские амортизаторы, встроенные в стальное крепление.
Такая технология ранее использовалась американскими военными для защиты места запуска реактивных снарядов от воздействия ядерных ударов. Теперь она служит более мирным целям, гарантируя, что Torre Mayor, которое было открыто в июне 2003 года, остается одним из самых безопасных зданий в мире.