Материал: Строительство и недвижимость научный журнал. Мищенко В.Я., Мещерякова О.К

Выпуск 1(4), 2019

Abstract: this article discusses the structural and technological aspects of the construction of elements of seismic protection of buildings and structures. A comparative analysis of the design and operating principles of different methods of seismic protection. The scope, main advantages and disadvantages of different types of seismic isolation are determined. The results of calculation and comparison of technological parameters of elastic, sliding and kinematic seismic isolation systems are presented. It is concluded that the use of sliding type seismic protection is the most promising way to protect against seismic effects. The main directions of improvement of methods of seismic isolation in underground construction are defined. The data obtained as a result of the work will serve as the basis for further research in the field of improvement of seismic protection technologies.

Keywords: seismic isolation, underground construction, seismic support, foundations.

На нашей планете происходит около ста тысяч землетрясений в год, из них заметными являются около ста. Самыми опасными и разрушительными землетрясениями являются те, что происходят в густонаселенных районах. В связи с этим совершенствование методов, повышающих сейсмостойкость зданий и сооружений, в настоящее время остается весьма актуальным.

При проектировании строительства объектов в районах высокой сейсмичности на территории РФ основным нормативным документом является свод правил СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах. Данный документ устанавливает требования по расчетно-конструктивным, объемно-планировочным, организационно-технологическим требованиям, обеспечивающим сейсмостойкость зданий и сооружений.

Методы, обеспечивающие сейсмостойкость зданий и сооружений Сейсмическая изоляция фундамента – это конструктивно-технологический способ

уменьшения разрушительных последствий землетрясений, позволяющий увеличить сейсмозащитные характеристики зданий и сооружений. Изолирующие элементы устанавливаются в промежуточной зоне между фундаментом и надземной частью здания (рис.

1).

Рис. 1. Принцип действия сейсмической изоляции

Известно разделение сейсмозащитных изоляционных систем на две конструктивнотехнологические категории:

1.Эластичные системы;

2.Скользящие системы.

36

Выпуск 1(4), 2019

Эластичные изоляционные системы выполняются с использованием натурального каучука со свинцовыми сердечниками с целью рассеивания энергии, а также высокодемпфирующей резины, изготавливаемой из смесей натуральных и синтетических соединений.

Составной частью скользящих систем являются так называемые плоские слайдеры, использующиеся в сочетании с эластичными прокладками, подшипниками и маятниковыми опорами с узлом трения.

Эластичные системы

При использовании систем, называемых эластичными, для изоляции зданий и сооружений от сейсмических воздействий применяется резиновая опора со свинцовым сердечником (рис. 2)

Благодаря определенным эксплуатационным характеристикам, в частности свойствам упругости, резинометаллические опоры обладают высокой прочностью при сжатии, растяжении и кручении.

Данный вид опор позволяет снизить уровень сейсмического влияния на здания и сооружения в 2 – 3 раза.

Рис. 2. Свинцово-резиновая опора

Функционирование данной сейсмозащитной системы, состоящей из эластичных резиновых цилиндров, можно сравнить с работой автомобильных амортизаторов. Этот способ изоляции, превращающий сейсмические воздействия в легкую вибрацию, можно считать идеальным для зданий т. н. высокой ответственности – школ, больниц, электростанций и других сооружений энергетической и коммуникационной инфраструктуры.

37

Выпуск 1(4), 2019

К недостаткам применения многослойных резинометаллических опор следует отнести то, что в горизонтальном направлении их жесткость примерно в 10 раз меньше, чем в вертикальном направлении. Также отмечается малая временная надежность резинометаллических и резинопластиковых опор сжатия. Кроме того, стоимость фундаментов с применением данной технологии весьма высока и может достигать 30% от стоимости здания

[1].

Скользящие системы

Альтернативным способом устройства сейсмической изоляции является применение фрикционных скользящих опор маятникового типа. Данная система сейсмозащиты поглощает кинетическую энергию подземных толчков, имея подвижную конструкцию, позволяющую изолировать все здание от основания, что даёт возможность противостоять землетрясениям достаточно большой силы

Этот вид сейсмической защиты представляет собой изолирующий пояс (рис. 3), который размещается между фундаментной частью здания и цокольными элементами несущих вертикальных конструкций. Эта система позволяет исключить жесткую связь между фундаментной и каркасной частями здания. При возникновении сейсмического воздействия скользящие опоры обеспечивают «проскальзывание» надземной части здания относительно фундамента.

Рис. 3. Скользящая система

В качестве конструкционного материала скользящего пояса применяются прокладки из тефлона. Для того, чтобы имело место «ограничение горизонтального хода», края фундаментов по всему периметру здания снабжаются резиновыми амортизаторами.

Для обеспечения центровки зданий и сооружений используется нежесткое крепление цокольных конструкций к фундаменту при помощи закладных деталей.

38

Выпуск 1(4), 2019

Кинематические системы

Разновидностью маятниковых скользящих способов сейсмозащитной изоляции являются кинематические системы. При устройстве сейсмоизоляционных конструкций подобного типа, применяются массивные опоры с железобетонными катками, исключающие жесткую связь здания с фундаментом за счет передачи нагрузок от вышестоящих элементов на железобетонные подушки со сферической выемкой (рис. 4). При возникновении сейсмических воздействий этот способ защиты обеспечивает отклонение здания от обычного положения равновесия, а затем - обратное возвращение в исходное положение. Подобный принцип работы данной системы напоминает известную игрушку «неваляшка».

Следует отметить очень высокую степень эффективности данной системы, связанную с тем, что при землетрясении её действие обеспечивает в основном длиннопериодическую частоту колебаний здания, сводя к минимуму короткопериодические воздействия [2].

Рис. 4. Кинематическая система

В ходе работы над данной темой, для осуществления сравнительного анализа конструктивно-технологических параметров устройства сейсмозащитной изоляции зданий разными способами, выполнен расчёт трудоёмкости, машиноёмкости и себестоимости строительства с применением методов сейсмозащиты, рассмотренных выше. В качестве исследуемого сооружения выбран железобетонный каркас одноэтажного двухпролетного промышленного здания (рис. 5, 6).

39