Оценка сейсмичности при проектировании зданий
Оценка сейсмичности строительной площадки. Параметры интенсивности землетрясений. Величина сейсмической нагрузки. Расчет несущей способности основания фундамента мелкого заложения и свайного фундамента. Принципы обеспечения сейсмостойкости зданий.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | научная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.09.2010 |
| Размер файла | 87,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
Содержание
- Введение
- Оценка сейсмичности строительной площадки
- Определение величины сейсмической нагрузки
- Расчет несущей способности основания фундамента мелкого заложения
- Расчет свайного фундамента
- Принципы обеспечения сейсмостойкости зданий
- Литература
Введение
В среднем на Земле в год происходит более 20 сильнейших и 100… 120 потенциальных разрушительных землетрясений. Около 70% землетрясений происходит на глубине 60 км.
В некоторых районах землетрясений происходят на глубине до 300 км и более. Очагом землетрясений называют пространство, внутри которого заключены все сопровождающие землетрясения. Первичные деформации. Наблюдаемые на поверхности деформации и нарушения являются вторичными.
Интенсивность землетрясений оценивают в баллах. В последние годы в нашей стране используют международную шкалу MSK-64. Шкала MSK-64 подразделяет землетрясения на 12 баллов: I-IV баллов - слабые, V-II баллов - сильные, VIII-XII - разрушительные. Описательная часть шкалы состоит из из 3-х разделов:
1) Степень повреждения сооружений, выполненных без антисейсмических мер;
2) Остаточные явления в грунтах и изменения в режиме грунтовых вод;
3) Прочие признаки, включая реакции людей на землетрясения.
Мерой интенсивности землетрясения служит магнитуда - величина, пропорциональная выделенной в очаге землетрясения энергии, равной десятичному логарифму амплитуды наибольшего колебания грунта по отношению к некоторому стандартному колебанию.
Шкала магнитуд (от 0 до 8,7 баллов) разработана Ч. Рихтером. Разница магнитуд на единицу соответствует различию энергии землетрясений в 30 раз. Магнитуда определяется через амплитуду бm поверхностной волной и расстоянием l до эпицентра землетрясения:
Излучаемая в очаге землетрясения энергия Е определяется по формуле:
Для сильных землетрясений: а = 1,5; b = 11,8; для слабых а = 1,8; b = 11.
Длина разрыва на поверхности земли связана с магнитной формулой
Таблица 1
Параметры интенсивности землетрясений
|
Интенсивность в баллах |
Ускорение грунта, см/с2 п/м периоде |
Скорость колебаний грунта, см/с |
Смещения …………… сейсмографа, мм |
|
|
6 |
30…60 |
3,0…6,0 |
1,5…3,0 |
|
|
7 |
61…120 |
6,1…12,0 |
3,1…6,0 |
|
|
8 |
121…240 |
12,1…24,0 |
6,1…12,0 |
|
|
9 |
211…480 |
21,1…48,0 |
12,1…24,0 |
Таблица 2
Классификация землетрясений
|
Характеристика землетрясений |
Магнитуда м |
Бальность У |
Среднее число в год |
|
|
Планетарного масштаба |
8 |
11…12 |
1…2 |
|
|
Сильное: |
||||
|
- регионального масс штаба |
7…8 |
9…10 |
15…20 |
|
|
- локального масс- штаба |
6…7 |
7…8 |
100…150 |
|
|
Среднее |
5…6 |
6…7 |
750…1000 |
|
|
Слабое местное |
4…5 |
5…6 |
5000…7000 |
Последствия землетрясений оценивают по шкале Бюро МСССС, согласно которой здания классифицируют по трем типам:
А - здания из рваного камня, сельские постройки;
Б - кирпичные крупноблочные дома, здания из естественного тесанного камня;
В - здания панельные, каркасные железобетонные и деревянные хорошей постройки.
Причиной землетрясений является следующее: земная кора толщиной 30…60 км расчленена на блоки разного объема и формы. Блоки (платформы) перемещаются в пространстве с разной скоростью. Это создает условия для перераспределения и периодической концентрации напряжений в граничных областях - разломах. Накопление и разрядка энергии вызывает разрыв и смещение соседних блоков, что и порождает сейсмические волны и колебания.
Точно предсказать величину и характер сейсмических воздействий невозможно. Землетрясения меньшей интенсивности возникают чаще. Они не вызывают серьезных повреждений, но являются причиной постепенного накопления дефектов, снижающих сейсмостойкость. До землетрясения в конструкциях существует напряженное состояние, вызванное действием собственного веса, полезных нагрузок, неравномерных осадок, температурных напряжений. Сейсмические нагрузки могут действовать в любом направлении, вызывая в разные моменты времени напряжения одних или разных знаков.
Оценка сейсмичности строительной площадки
При проектировании сейсмические воздействия учитывают в районах с интенсивностью 7, 8 и 9 баллов. Сейсмичность площадки строительства корректируют в зависимости от вида и состояния грунтов.
Таблица 3
Сейсмичность строительной площадки
|
Категория грунтов по статистическим свойствам |
Сейсмостойкость площадки строительства при статичности района, баллы |
|||
|
7 |
8 |
9 |
||
|
I |
6 |
7 |
8 |
|
|
II |
7 |
8 |
9 |
|
|
III |
8 |
9 |
19 |
К первой категории относят: скальные грунты всех видов; вечномерзлые при температуре - 2оС и ниже, при строительстве и эксплуатации по принципу сокращения грунтов основания в мерзлом состоянии.
Ко второй категории относят: скальные грунты выветренные; пески гравелистые крупные и средний крупности, плотные и средней плотности, маловлажные и влажные; глинистые грунты с показателем консистенции Ук ? 0,5 при коэффициенте пористости для глин и суглинков и l < 0,7 для супесей; вечномерзлые нескальные грунты эксплуатируемые при температуре выше - 2оС при строительстве и эксплуатации по принципу I.
К третьей категории относят: пески рыхлые; пески гравелистые, крупные и средней крупности, мелкие и пылеватые, не вошедшие во II категорию вечномерзлые пескальные грунты при строительстве и эксплуатации по принципу допущения оттаивания.
Определение величины сейсмической нагрузки
Сейсмическая нагрузка Siк в выбранном направлении, приложенная в точке k и соответствующая i-му току собственных колебаний здания, определяется по формуле:
где К1 - коэффициент учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений;
К2 - коэффициент, учитывающий конструктивные решения зданий и сооружений;
Soik - значения сейсмической нагрузки для i -го тока собственных колебаний здания и сооружения
Qk - все здания и сооружения, отнесенный к точке k;
А - коэффициент значения которого следует принимать равным).1; 0,2; 0,4 для расчетной сейсмостойкости 7, 8 и 9 баллов.
Bi - коэффициент динамичности, соответствующий i -му току собственных колебаний здания и сооружения;
К4-коэффициент Демпфирования
Коэффициент зависящий от формы демпфирования при его собственных колебаниях по i-му типу и от места расположения нагрузки.
Для проектирования сооружений в которых остаточные деформации и локальные повреждения не допускаются К№=1
Для зданий и сооружений, в конструкциях которых допускаются остаточные деформации, трещины, повреждения, затрудняющую нормальную эксплуатацию при обеспечения безопасности людей и сохранности оборудования К№=0,25. В случаи когда допускаются временная приостановка нормальной эксплуатации зданий при обеспечения безопасности людей К№=0,12.
Коэффициент К2 изменяется от 1.5 до 0.5 в зависимости от конструктивного решения здания. При проектирования зданий с одним или несколькими каркасным нижними этажами и вышележащими этажами с несущими стенами, диафрагмами или каркасом с заполнением, если заполнения в нижних этажах отсутствует или незначительно влияет на их жёсткость К2=1,5
Для сельскохозяйственных зданий на сваях, колонах возводящихся на грунтах 3. категории К2=0.5.
Коэффициент вi определяется для грунтов:
I категории вi = 1/Ti ? 3;
II категории вi = 1,1/Ti ? 2,7;
III категории вi = 1,5/Ti ? 2,где Ti - период собственных колебаний, связанный с частотой колебаний шi
Ti = 2р / шi.
Для всех случаев вi ? 0,8.
Коэффициент, учитывающий демпфирование kш, принимается равным 1,5 для высоких сооружений небольших в плане размеров, а также каркасных зданий, стеновое заполнение которых не влияет на его деформативность при отношении высоты стоек h к поперечнику b в направлении действия расчетной сейсмической нагрузки, равному или более 25. Для остальных зданий и сооружений kш = 1.
Коэффициенты зik вычисляются по формуле
где X i (Xk), X i (X j) - смещения сооружения в точке k при колебаниях по i-му телу и во всех точках j сосредоточенных масс
расчетной схемы; Qj - вес части сооружения, отнесенной к j-ой точке.
Расчет несущей способности основания фундамента мелкого заложения
Требуется удовлетворение условий:
где N - вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании; гc,eg - сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; 0,8; и 0,6 для грунтов I, II и III категорий по сейсмическим свойствам; гn - коэффициент
надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,1 для сооружений I, II и III классов; Nu, еg - вертикальная
составляющая силы предельного сопротивления основания при сейсмическом воздействии;
при e ? eu,
Nu,eg = 0,5bl (p0 + pb);
при e > eu;
где p0 и pb - минимальное и максимальное краевые давления под подошвой фундамента;
N и M - вертикальная составляющая расчетной нагрузки и момента, приведенные к подошве фундамента при особом сочетании нагрузок.
Ординаты эпюры предельного давления под краями подошвы фундамента:
p = оg F1 г1 d + оc (F1 - 1) ? c1/ tg ?I
pb = p0 + о ггI b (F2 ? keg F3),
где оg, ос и ог - коэффициенты, зависящие от соотношения сторон подошвы прямоугольного фундамента. При 1 ? b / l ? 0,2 оg = 1 + 1,5
b / l; ос = 1 + 0,3 b / l; ог = 1 - 0,25 b / l.
Если b / l < 0,2, фундамент рассчитывают как ленточный, т.е. оg = ос = ог = 1. При b / l > 1 оg = 2,5;
ос = 1,3; ог = 0,75, но при этом необходимо произвести дополнительную проверку устойчивости основания в поперечном направлении.
F1, F2, F3 - коэффициенты, определяемые по рис.1, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения ?I; d - глубина заложения; b - ширина подошвы фундамента;
keg - коэффициент, значение которого принимается 0,1 при сейсмичности 7 баллов, 0,2 - при 8 баллах и 0,4 - при 9 баллах.
При e ? b / 3 происходит отрыв подошвы от основания. Условная ширина фундамента bc = 1,5 (b - 2e), максимальное краевое давление:
Fu, eg =0,5bc l pb.
Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается при проверках устойчивости фундаментов на сдвиг и опрокидывание.
Проверка на сдвиг по подошве является обязательной при наличии длительно действующих горизонтальных нагрузок. В этом
случае коэффициент надежности з ? 1,5.
Рассчитать несущую способность основания ленточного фундамента, подошва которого имеет размеры: b = 1,6
м, l = 4,0 м, глубина заложения d = 1,164 м. Состав и физико-механические характеристики грунтов представлены в табл.4
Основание рассчитать по первому предельному состоянию на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмичности 9 баллов. На
фундамент действует вертикальная нагрузка NI = 1524.3 кН, горизонтальная нагрузка Т = 102.4 кН, момент М = 1012.3 кН · м.
Таблица 4. Физико-механические характеристики грунтов
|
Вид грунта |
г, кН/м3 |
сI, кПа |
цI, град |
IL |
e |
R, кПа |
Мощность, м |
|
|
Песок водонасыщенный |
16,5 |
13,4 |
30 |
- |
2 |
200 |
3,4 |
|
|
Глина жирная плотная |
16,85 |
12,1 |
19 |
0,35 |
51,2 |
235 |
2,5 |
|
|
Галечник |
18,48 |
15,2 |
30 |
0,75 |
2 |
400 |
9,8 |
Эксцентриситет расчетной нагрузки: еа = M/N=1012.3/1524.3=0.664 м
Условие ea = 0,664?1,2м = b/3 выполняется, однако есть частичный отрыв подошвы, так как, ea = 0,664? 0,6м = 1,6/6 = b/6 поэтому следует производить расчет для условной ширины фундамента:
bс = 3 (b / 2-е) = 3 (1,6/2 - 0,664) = 3,59 м.
По рис.1находим: F1 = 12,5; F2 = 9,0; F3 = 17,8;
Вычисляем ординаты эпюры предельного давления
где K eq = 0,4 при сейсмичности 9 баллов.
Максимальное напряжение под краем подошвы фундамента
кн/м2
Находим эксцентриситет эпюры предельного давления
При еu = 0,0927 м < еa = 0,664 м предельное сопротивление основания при частичном отрыве
Для сейсмичности 9 баллов и грунтов III типа по сейсмическим свойствам принимаем
Следовательно, устойчивость основания обеспечена, и увеличение размеров подошвы фундамента не требуется.
Расчет свайного фундамента
Опирание концов свай на рыхлые водонасыщенные пески, глинистые грунты мягкопластичные, текучепластичной и текучей консистенции не допускается. Заглубление свай в грунт должно быть не менее четырех метров, за исключением случаев опирания на скальные грунты.
Свайные фундаменты рассчитывают по предельным состояниям первой группы на особое сочетание нагрузки
Использование основания по II принципу без специальных мероприятий невозможно, т.к осадка слоя грунта оттаивающего в процессе эксплуатации превышает предельно допустимое значение.
Несущая способность забивной призматической висячей сваи определяется с учетом сейсмических воздействий.
где =1, , - коэффициент условий работы;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; А - площадь опирания на грунт (поперечного сечения сваи); - наружный периметр; - глубина погружения сваи; i - расчетное сопротивление I - го слоя грунта с глубины hp.
hp - глубина до которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности сваи; lpi - толщина i-го слоя грунта; - коэффициенты учитывающие влияние сейсмических колебаний под нижним концом и по боковой поверхности сваи bi - Ом слое грунта определяется по таблице
Таблица 5, Значения коэффициенты условий работы - для забивных и набивных свай.
|
Грунт |
Коэффициент |
Значения коэффициентов при сейсмичности |
|||
|
7 |
8 |
9 |
|||
|
Пески маловлажные средней плотности и плотные |
|||||
|
Глинистые грунты при консистенции |
|||||
|
- твердой |
|||||
|
- полутвердой |
|||||
|
- мягкопластичной |
|||||
|
- текучепластичной |
Для забивной сваи
hp=4/бd
где бd - коэффициент деформации, м1, определяется по результатам испытаний свай горизонтальной статистической нагрузкой, при прорезании сваями однородных грунтов с поверхности до глубины не менее четырех метров графически, в зависимости от коэффициента пропорциональности k или по формуле:
где k - коэффициент пропорциональности в зависимости от вида грунта;
EI - жесткость поперечного сечения сваи.
Требуется рассчитать на особое сочетание нагрузок свайный фундамент, при тех же грунтовых условиях, при расчетной сейсмичности района в 9 баллов. Используем сваи длиной 6 м и сечением 30х30 см из бетона В25 с напрягаемой арматурой. Глубина заложения ростверка - 3,4 м от поверхности земли. Верхние концы свай жестко заделаны в растворе, исключающей возможность поворота голов свай. Вертикальная нагрузка N = 1524,3 кН, горизонтальная нагрузка Т = 102,4, момент М=1012,3 кН. м
Определяем коэффициент деформации
b1=1,5d+0,5=1,5+0,3+0,5=0,95 м = условная рабочая ширина свай.
R = 12500 кН/м3 - коэффициент пропорциональности для тугопластичной глины и изглинка с I2=0,4. Длина верхнего участка сваи, вдоль которого сопротивление грунта на боковой поверхности не учитывается:
Учитывать боковое сопротивление начнем с глубины 4,35 м от уровня планировки.
Определяем несущую способность сваи на осевую сжимающую нагрузку с учетом сейсмических воздействий:
где =1 - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; R = 2400 КН/м2 - расчетное сопротивление грунта под нижним концом свай Ар =0,09 м2 - площадь опирания сваи на грунт; =1,2 м - наружный периметр поперечного сечения сваи, Ар2 - коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи; - расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи
Lpi=4,45 м - толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Тогда
Расчетная нагрузка допускаемая на сваю
N1=1524,3 КН n=9 - количество свай в кусте.
Мх=1012,3 КН -момент относительно оси Х;
У - координаты центра сечения рассматриваемых свай.
Тогда N = 580kH1624,3=, что удовлетворяет результатам расчета.
Определяем усилия в свае на уровне ростверка:
т.к где dp - приведенная длина сваи, коэффициенты: ар=0,65; аь=0,93; ае=1,1. Проверка условия ограничения давления, передаваемого на грунт боковыми поверхностями сваи.
Максимальное значение давления
Максимального значения давление достигает на глубине
от низа ростверка
Расчет устойчивости основания, окружающего сваю, должен проводиться по условию ограничения расчетного давления Zmax передаваемого на грунт боковыми поверхностями свай:
где 1=300-20=280; =0,6; 1=1 n2=0,9 - коэффициенты учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке
Тогда
Требования расчета удовлетворены.
Принципы обеспечения сейсмостойкости зданий
Конструктивные схемы зданий, с точки зрения их реакции на сейсмические воздействия, разделяют на жесткие, гибкие, смешанного типа и массивные. В зависимости от соотношения размеров в гибком сооружении могут проявляться деформации сдвига. Первая же форма
колебаний по частоте и конфигурации соответствует изгибным деформациям, а не сдвиговым.
Жесткие сооружения имеют стены и диафрагмы в плоскости действия сейсмических нагрузок. Преобладающими являются деформации сдвига. В сооружениях смешанного типа при действии горизонтальных нагрузок несущими являются изгибаемые вертикальные элементы.
Анализ последствий землетрясений позволил разработать общие принципы проектирования сейсмостойких зданий.
1 Снижение сейсмической нагрузки. В зданиях с жесткой конструктивной схемой снижение нагрузки достигают уменьшением веса конструкций; с гибкой схемой - наилучшим сочетанием динамической жесткости с характеристиками затухания колебаний.
2 Равномерное распределение жесткостей и масс. Стены располагают симметрично относительно продольной и поперечной оси здания. Само здание должно иметь простую форму. При сложной конфигурации его разделяют антисейсмическими швами на отсеки простой формы. Антисейсмические швы выполняют путем возведения парных стен и рам.
3 Принципы монолитности и равнопрочности элементов. Стыковые соединения располагают вне зоны максимальных усилий, возникающих при землетрясениях. В зданиях обеспечивают совместную работу стен и перекрытий, ригелей и колонн.
В бескаркасных зданиях пространственная работа стен и перекрытий обеспечивается жесткими и прочными связями. В каменных зданиях устраивают антисейсмические пояса, ограничивают расстояния между параллельными стенами.
Обеспечение условий, облегчающих развитие в элементах конструкций пластических деформаций. При возможной перегрузке зданий во время землетрясения конструкции не должны разрушаться хрупко, а иметь возможность пластической работы.
Таблица 6 Предельные расстояния между стенами
|
Категория кладки |
Расстояния, м, при расчетной сейсмичности, баллы |
|||
|
7 |
8 |
9 |
||
|
I |
18 |
15 |
12 |
|
|
II |
15 |
12 |
9 |
Повышение податливости приводит к повышенному поглощению энергии сейсмического воздействия и затуханию
колебаний. Предельные размеры по длине и высоте приведены в [40, табл.29].
Отметим основные требования к конструктивным решениям.
Каркасные здания. Предпочтение отдается зданиям с поперечным несущим каркасом. Во время землетрясения преимущественно разрушаются узлы каркаса. Особенно значительно повреждаются основания стоек и узлы соединений ригелей со стойками. Осуществляется строительство зданий, как с железобетонным, так и металлическим каркасом. При расчетной
сейсмичности 7 и 8 баллов допускается применение зданий с наружными каменными стенами и внутренними рамами. Высота таких зданий не должна превышать семи метров.
Каменные здания. Несущие стены должны возводится из каменных панелей или блоков, изготавливаемых в заводских условиях с применением вибрации, либо из кладки на растворах с добавками, повышающими сцепление раствора с кирпичом.
Для строительства в сейсмических районах не допускается применять камни с крупными пустотами и тонкими стенками, кладки с засыпками.
Кладки подразделяются на две категории по сопротивляемости сейсмическим воздействиям. В основу положено значение временного сопротивления осевому растяжению по не перевязанным швам. Первая - Rbt ? 180 кПа, вторая - Rbt ? 120 кПа.
При расчетной сейсмичности 7 баллов допускается применение кладки при Rbt ? 60 кПа. В этом случае высота здания ограничивается тремя этажами, ширина простенков принимается не менее 0,9 м, а проемов - не более 2 м.
Несущие стены здания в пределах отсеков выполняют из одного материала. При использовании разных материалов устраивают рабочий шов по высоте между этими материалами и антисейсмический пояс. Ширину простенков, проемов, отношение ширины простенка к ширине проема, выступы стен в плане, вынос карнизов ограничивают предельными значениями, зависящими от расчетной сейсмичности. Если проемы должны иметь ширину, превышающую предельную, то их окаймляют железобетонной рамой.
Горизонтальные швы кладки армируют сетками, что способствует развитию пластических деформаций. Армируют сопряжения каменных стен. Для этого применяют горизонтальные сетки с площадью сечения продольной арматуры не менее 1 см2 и длиной 1,5 м. Сетки ставят через 70 см по высоте при расчетной сейсмичности 7 - 8 баллов и через 50 см при 9 баллах.
Несущую способность каменного здания повышают вертикальным армированием кладки, включением в нее вертикальных железобетонных элементов, арматура которых связывается с антисейсмическими поясами. Железобетонные обрамления связывают с кладкой арматурными сетками, запускаемыми в кладку на 70 см.
В уровне перекрытий и покрытий каменных зданий устраиваются антисейсмические пояса по всем продольным и поперечным стенам. Они увеличивают сопротивляемость разрушению стен в углах и сопряжениях, препятствуют выпадению больших участков стен, обеспечивают пространственную работу здания, сближают периоды колебаний отдельных конструкций с разной динамической жесткостью. Железобетонные пояса обычно выполняются шириной, равной толщине стен, высотой 25 … 50 см.
Сечение арматуры определяется расчетом, но принимается не менее 4?10A-I при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и не менее 4?12A-I при сейсмичности 9 баллов. Антисейсмический пояс верхнего этажа связывают анкерами с кладкой.
Растягивающие усилия между элементами перекрытий воспринимаются специальными металлическими связями, сдвигающие
усилия между плитами - сцеплением раствора или бетона, которыми заполняются пазы, и бетонными шпонками. Перемычки, как правило, устраиваются на всю толщину стены и заделываются в кладку на глубину не менее 350 мм. Лестничные площадки надежно анкеруют в кладке.
Специальные системы сейсмозащиты. В основании стен сохранившихся памятников архитектуры обнаружены мягкие прокладки (на уровне верха фундаментов) из камышитовых подушек, пластических глин и других местных материалов. Зодчие Средней Азии усиливали ослабленный стык сопряжения фундамента с цоколем. Толщина шва здесь достигала высоты кирпича. При строительстве мавзолеев в скалистом грунте котлованы заполняли рыхлой землей, песком и фундамент возводили по ним. При таком решении уменьшалась концентрация напряжений в фундаментах, а грунтовая подушка частично гасила высокочастотные
колебания грунта при землетрясениях. Применялись и другие инженерные решения, направленные на снижение воздействий колеблющихся при землетрясениях фундаментах на подземные части зданий. Были предложены катковые опоры, фундаменты со сферическими концами.
Направления в создании конструкций, увеличивающих сейсмозащиту зданий:
конструкций с подвесными опорами;
конструкций с катковыми опорами; в том числе, катковыми опорами с гидравлическим демпфером;
конструкций с односторонними включающимися и выключающимися связями (система во время землетрясений односторонним изменением жесткости избегает попадания в резонанс на какой-либо динамической частоте сейсмического воздействия);
конструкций с гасителем колебаний (например, гидравлические демпферы) между фундаментом и опорными частями зданий;
конструкций с повышенными диссипативными свойствами в виде сейсмоизолирующего скользящего пояса в фундаменте;
конструкций свайных фундаментов с высоким ростверком и повышенными диссипативными свойствами.
Конструктивные меры защиты эксплуатируемых зданий подразделяют на три группы:
мероприятия по уменьшению перемещений и деформаций земной поверхности в пределах защищаемого здания;
мероприятия по предотвращению повреждения конструкции;
рекомендации по исправлению положения здания.
К первой группе относятся: разделение зданий на отсеки с устройством деформационных швов; устройство компенсационных траншей вокруг здания; изоляция грунтового основания под зданием от сдвигающегося массива с помощью скважин глубокого
бурения. Деформационные швы должны разделять смежные отсеки зданий по высоте, включая кровлю и, как правило, фундаменты. Компенсационные траншеи применяют для защиты зданий от горизонтальных деформаций сжатия. Их устраивают на расстоянии 1 … 3 м от здания под углом 20° к направлению действия горизонтальных деформаций земной поверхности. Траншеи отрывают на 20 см ниже подошвы фундаментов.
Ко второй группе относятся следующие: усиление фундаментов и стен железобетонными поясами; усиление опорных сечений
балок и колонн, плит, панелей; увеличение площади опирания плит, балок, прогонов и ферм, узлов их сопряжения с опорными и пролетными конструкциями. Для уменьшения влияния горных выработок на колонны, столбы и стены рекомендуется устраивать гибкие связи - распорки между фундаментами в уровне их подошвы. Стены бескаркасных зданий усиливают с помощью
железобетонных поясов, металлических тяжей, железобетонных и металлических шпонок. Междуоконные простенки усиливают с помощью железобетонных и металлических обойм.
К третьей группе конструктивных мер относятся различные методы исправления положения зданий: подъем конструкций или частей зданий гидравлическими домкратами; опускание здания путем разработки слоя грунта под фундаментом; экранирование зданий с целью изоляции от разрушительного действия землетрясений за счет неодинакового распределения
сейсмических волн в различных средах; предварительное натяжение арматуры в стыках наружных стен.
Изучение динамических характеристик зданий и сооружений. Колебания зданий создаются: вибромашинами, установленными на перекрытиях, приложением статических нагрузок к зданию в уровнях перекрытий и мгновенным их сбросом,
динамическими нагрузками, передаваемыми зданию через грунт. Для изучения динамических характеристик широко используется
метод электромоделирования.
Приведем некоторые данные о периодах собственных колебаний зданий (табл.7). Период собственных колебаний здания
зависит от: размеров в плане, высоты, площади и механических свойств стен, характеристик грунтов основания, несущей
конструкции сооружения и др.
Таблица 7 Опытные значения периодов собственных колебаний зданий и сооружений
|
Здание |
Число этажей |
Поперечные, Т, с |
Продольные, Т, с |
|
|
Жилое с несущими каменными стенами |
3 5 6 8 |
0,15 0,26 0,38 0,43 |
0,16 0,22 0,43 |
|
|
Жилое с несущими кирпичными стенами |
3 4 5 |
0,22 0,30 0,32 |
0,21 0,27 |
|
|
Жилое крупнопанельное |
4 5 6 9 |
0,16 0,30 0,36 0,40 |
0,15 0,33 0,32 |
|
|
Жилое сборное каркасно- панельное |
14 16 |
0,86 1, 20 |
0,76 0,76 |
|
|
Жилое с нижним каркасным и верхним крупнопанельным этажами |
4 10 18 |
0,28 0,64 1,14 |
0,30 0,44 1,05 |
|
|
Административное каркасное с кирпичным заполнением: железобетонный каркас стальной каркас |
12 12 |
0,69 … 0,96 1,17 |
0,62 … 0,89 1,12 |
|
|
Административное каркасное |
22 |
110 |
1,16 |
Литература
1. Мартемьянов А.И. Проектирование и строительство зданий и сооружений в сейсмических районах. М.: Стройиздат, 1985.255 с.
2. Механика грунтов, основания и фундаменты / С.Б. Ухов и др. М.: Высшая школа, 1994.527 с.
3. Крутов В.И. Основания и фундаменты на просадочных грунтах. Киев: Будiвельник, 1982.224 с.
4. Сорочан Е.А., Быков В.И., Егоров А.И. Усиление грунтов основания, фундаментов и несущих конструкций аварийных зданий инъекционными методами. 2001. № 1. С.20 - 22.
5 Строительство и защита жилых и гражданских зданий на подрабатываемых территориях / Милюков Д.А., Петраков А.А. Киев: Будiвельник, 1981.104 с.
Подобные документы
Оценка особенностей расположения и условий строительной площадки. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании. Параметры выполнения свайного фундамента. Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 21.09.2011Физико-механические свойства грунтов. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и инженерно-геологический разрез. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях. Вариант ленточного фундамента мелкого заложения. Глубина заложения фундамента.
курсовая работа [537,5 K], добавлен 19.02.2011Инженерно-геологические условия строительной площадки. Проектирование фундамента мелкого заложения. Определение осадки фундамента. Расчетное сопротивление основания. Нагрузки, передаваемые на основание фундамента. Требуемая площадь подошвы фундамента.
курсовая работа [552,3 K], добавлен 10.05.2012Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Расчёт осадок свайного фундамента методом послойного суммирования. Определение глубины заложения фундамента. Расчет размеров подошвы фундамента мелкого заложения.
курсовая работа [518,1 K], добавлен 17.04.2015Определение минимально возможной глубины заложения фундамента, его высоты и устойчивости для проектирования основания мелкого заложения. Расчет несущей способности и максимально допустимой нагрузки свай для создания фундамента глубокого заложения.
курсовая работа [169,2 K], добавлен 13.12.2010Проектирование фундамента мелкого заложения. Расчет основания на устойчивость и прочность. Определение несущей способности свай. Определение размеров условного массивного свайного фундамента. Эскизный проект производства работ по сооружению фундамента.
курсовая работа [834,5 K], добавлен 06.08.2013Определение климатических и геоморфологических характеристик строительной площадки. Анализ инженерно-геологических данных. Оценка значения условного расчетного сопротивления грунта R0. Специфика расчета фундамента мелкого заложения, свайного фундамента.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.10.2013Вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на фундамент. Инженерно-геологические условия строительной площадки. Определение размеров обреза и глубины фундамента мелкого заложения. Размеры подошвы фундамента. Методика расчета осадки фундамента.
курсовая работа [324,0 K], добавлен 14.12.2014Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Конструирование фундамента мелкого заложения. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта. Расчет осадок фундамента мелкого заложения и свайного фундамента.
курсовая работа [188,1 K], добавлен 16.02.2016Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов. Выбор возможных вариантов фундаментов. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента.
курсовая работа [754,7 K], добавлен 08.12.2010
