Анализ конструктивно-технологических особенностей сейсмозащиты в подземном строительстве

Размещено на http://allbest.ru

Воронежский государственный технический университет

Анализ конструктивно-технологических особенностей сейсмозащиты в подземном строительстве

Арзуманов Армен Андреевич, доцент кафедры

технологии, организации строительства,

экспертизы и управления недвижимостью

Бражник Лев Александрович, , студент

Введение

Ежегодно на Земле происходит порядка 100 тысяч землетрясений, около 100 из них можно назвать «сильными». И только несколько землетрясений происходят в густонаселенных районах, однако несут за собой такие обширные опустошения и разрушения.

Поэтому изучение методов, повышающих сейсмостойкость зданий (сооружений), является достаточно актуальным в наши дни.

В настоящее при проектировании зданий и сооружений в районах высокой сейсмичности на территории РФ основным нормативным документом является свод правил СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах» [1].

Свод правил устанавливает требования по расчету, с учетом сейсмических нагрузок, к объемно-планировочным решениям и конструированию элементов и их соединений для зданий и сооружений, обеспечивающих их сейсмостойкость.

Методы, обеспечивающие сейсмостойкость зданий и сооружений

Сейсмическая изоляция фундамента - это метод, позволяющий увеличить сейсмостойкость зданий и уменьшить последствия землетрясений.

Изолирующие устройства устанавливают между фундаментом и надземной частью здания (рис. 1).

Рис.1 Принцип действия сейсмической изоляции

Технологии сейсмической изоляции делятся на две категории: эластомерные и скользящие системы. Эластомерные системы изоляции состоят из натурального каучука со свинцовыми сердечниками для рассеивания энергии и высокодемпфирующей резины из смесей натуральных и синтетических соединений. Системы скольжения, как правило, включают в себя плоские слайдеры, обычно используемые в сочетании с эластомерными подшипниками и маятниковыми опорами с узлом трения.

Эластичные системы

Свинцово - резиновая опора (рис. 2) применяется для сейсмической изоляции здания (сооружения).

Рис. 2 Свинцово-резиновая опора

Резинометаллические опоры, благодаря упругим свойствам резины, обладают высокой прочностью при сжатии, растяжении и кручении. Такие опоры позволяют снизить сейсмическую нагрузку в 2 - 3 раза.

Основной недостаток систем сейсмоизоляции зданий с использованием многослойных резинометаллических опор заключается в том, что их жесткость в горизонтальном направлении в 10 и более раз меньше, чем жесткость в вертикальном направлении, и они могут испытывать значительные перегрузки.

Наряду с этим, резинометаллические и резинопластиковые опоры сжатия обладают малой временной надежностью. Стоимость таких фундаментов оказывается значительной и может достигать 30% от стоимости здания [4].

Такая система, представленная в виде эластичных резиновых цилиндров, по принципу действия напоминает автомобильные амортизаторы, превращая сейсмические воздействия в легкую вибрацию.

Такой метод сейсмоизоляции можно считать идеальным для зданий т.н. высокой ответственности - больниц, школ, электростанций и других сооружений коммуникационной и энергетической инфраструктуры.

Скользящие системы

Существуют фрикционные скользящие опоры маятникового типа. Чтобы противостоять сильным землетрясениям, все здание должно быть изолировано от основания, которое, в свою очередь, имеет подвижную конструкцию и поглощает кинетическую энергию подземных толчков.

Скользящие системы представляют собой сейсмоизолирующий пояс (рис. 3).

Рис. 3 Скользящая система

Этот пояс устраивается между монолитным железобетонным фундаментом и цокольными стеновыми панелями здания, не позволяя обеспечить жесткую связь между основанием и каркасом здания. В результате использования данной системы все здание «проскальзывает» относительно фундамента при толчках.

В качестве сейсмоизоляции могут использоваться тефлоновые прокладки, при этом края фундамента должны быть снабжены резиновыми амортизаторами в качестве «ограничителя хода» скользящего пояса.

Для центровки сооружений используют нежесткое крепление цокольной плиты к фундаменту при помощи закладных деталей.

Кинематические системы

Кинематические системы являются разновидностью скользящих систем маятникового типа. При устройстве сейсмоизоляции данным методом, здание опирается на толстые опоры, к которым снизу прикреплены железобетонные катки, не имеющие жесткой связи с фундаментом за счет оиранияна железобетонные подушки со сферической выемкой (рис. 4).

Рис. 4 Кинематические системы

По принципу действия такая система напоминает известную игрушку «неваляшка» - при толчках здание отклоняется от положения равновесия, а затем возвращается обратно. Данная система является очень эффективной: колебания здания по собственной частоте получаются длиннопериодическими, что позволяет сводить к минимуму воздействия от короткопериодических толчков. Составим калькуляцию затрат труда на возведение сейсмических изоляций, рассмотренных выше, для определения наиболее выгодной в экономическом и технологическом планах.

В качестве исследуемого сооружения, в котором будет устраиваться сейсмозащита, используем железобетонный каркас одноэтажного двухпролетного промышленного здания (рис. 5а,б).

Рис. 5а План железобетонного каркаса

сейсмоустойчивость изоляция многослойный опора

Рис. 5б Разрез железобетонного каркаса

Для составления калькуляций затрат труда использовались упрощенные строительные процессы.

В качестве основного документа, при подсчете трудовых затрат, использовались ЕНиРы [2].

Анализ результатов подсчета трудозатрат показал, что эластичные системы имеют наибольшие значения всех сравниваемых параметров, в то время как скользящие системы оказались наиболее выгодными.

Показатели затрат труда рабочих и стоимости возведения конструкции оказались минимальными среди рассматриваемых систем, а значение затрат машинного времени равно 0 (рис. 6).

Рис. 6 Сравнение технико-экономических показателей при возведении сейсмической изоляции

При сравнении затрат труда на устройство изоляции с затратами на возведение всего сооружения получаем, что возведение эластичных систем занимает 10% от общего значения трудовых затрат, а устройство скользящей и кинематической систем составляет 1% и 5% соответственно (рис. 7).

Рис. 7 Сравнение трудозатрат при возведении сейсмоизоляции и здания в целом

Заключение

После проделанной работы я сделал вывод, что скользящие системы в качестве метода сейсмической защиты являются наиболее перспективными в технологическом и экономическом планах и требуют дальнейшего исследования.

Список литературы/List of references

1. СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах. СНП II-7-81*. - М., 2014. - 131 с

2. ЕНиР Сборник Е4 «Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций», Выпуск 1 «Здания и промышленные сооружения» - М., 1987.

3. ЕНиР Сборник Е11 «Изоляционные работы» - М., 1987.

4. Ушаков А.С. Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений. Технические науки: проблемы и перспективы: материалы междунар. заоч. конф/ Под общ. редакцией Г.Д. Ахметовой. - СПб.: Реноме, 2011. - 214 с

5. Богданова Г.А. Применение динамических гасителей колебаний с демпферами сухого трения в системах сейсмозащиты эксплуатируемых зданий: диссертация. - СПб: Петерб. Гос. н-т путей сообщ , 2000. - 24 с

6. Елина В.Д. Современные методы повышения сейсмоустойчивости зданий и сооружений. Инвестиции, строительство и недвижимость как материальный базис модернизации и инновационного развития экономики: материалы Пятой Всероссийской научно - практической конференции с международным участием: Ч.2 / под редакцией Т.Ю. Овсянниковой. - Томск: ТГАСУ, 2015. - 354 с.

Аннотация

УДК 699.88

Анализ конструктивно-технологических особенностей сейсмозащиты в подземном строительстве. А.А. Арзуманов, Л.А. Бражник

Арзуманов Армен Андреевич, Воронежский государственный технический университет, доцент кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, E-mail: armen.arzumanov@yandex.ru

Бражник Лев Александрович, Воронежский государственный технический университет, студент гр. 3751

В данной статье рассматриваются конструктивно-технологические особенности при возведении сейсмической защиты зданий и сооружений. Главное внимание уделяется сравнению технологических параметров при устройстве различных видов сейсмической изоляции. В ходе проведенного анализа показаны конструктивные решения, принципы действия, качественное сравнение технологических параметров, таких как затраты труды рабочих и машино-времени, стоимость устройства сейсмозащиты. Как основной вывод - необходимость дальнейших исследований в этом направлении, разработка усовершенствованных способов сейсмической изоляции.

Ключевые слова: сейсмическая изоляция, подземное строительство, сейсмостойкая опора, фундаменты.

Annotation

Analysis of constructive and technological features of seismic defense in underground construction. A.A. Arzumanov, L.A. Brazhnik

Arzumanov Armen Andreevich, Voronezh State Technical University, Associate Professor of the Department of Technology, Construction Management, Expertise and Property Management, E-mail: armen.arzumanov@yandex.ru

Brazhnik Lev Aleksandrovich, Voronezh State Technical University, student gr. 3751

The article discusses the design and technological features in the construction of seismic protection of buildings and structures. The main attention is paid to the comparison of technological parameters in the device of various types of comparison of technological parameters. Such as the costs of workers and machine time, the cost of a seismic protection device, are shown. As the main conclusion - the need for further research in this direction, the development of improved methods of seismic isolation.

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

Размещено на Allbest.ru