Особливоств об’ємно-планувальних рішень сейсмостійких будівель

Размещено на http://www.allbest.ru/

НТУ України «Київський політехнічний інститут» ім. І. Сікорського

Особливоств об'ємно-планувальних рішень сейсмостійких будівель

Гетун Г. В.

Баліна О. І.

Сейсмобезпечне будівництво є однією з нагальних проблем в Україні, де присутні сейсмонебезпечні райони і несприятливі за сейсмічними властивостями ґрунти [2]. Зазначена на картах України сейсмічна інтенсивність відноситься до ділянок із середніми за сейсмічними властивостями ґрунтами ІІ категорії. За проєктування будівель на майданчиках з ґрунтами ІІІ і !V категорій за сейсмічними властивостями, у випадках неоднорідного складу ґрунтів, прогнозованого підйому рівня ґрунтових вод і можливого обводнення територій треба збільшувати нормовану сейсмічність майданчиків будівництва [2].

Проєктування сейсмостійких будівель забезпечується:

об'ємно-планувальними і конструктивними рішеннями - симетричними і регулярними у плані та за висотою масами, жорст- костями і навантаженнями на перекриття [1,5];

конфігурацією і розташуванням вертикальних несучих конструкцій, які унеможливлюють створення крутильних моментів і гарантують поступальні перші дві фази власних коливань [4];

застосуванням конструктивних систем, схем, конструкцій та матеріалів, які зменшують величини сейсмічних впливів, а саме легких і міцних будівельних матеріалів, надійних систем сейсмоізоляції та динамічного регулювання сейсмічних навантажень [3].

Конфігурація сейсмостійких будівель повинна бути простою і компактною. Чим більші розміри будівлі, тим більше конфігурація впливає на її сейсмічність. Великі площі будівель збільшують величини горизонтальних сейсмічних зусиль на вертикальні стіни, діафрагми жорсткості та колони. Будівлі з простими компактними планами добре сприймають сейсмічні впливи (рис. 1, а).

Будівлі із складними планами з наявними вхідними кутами і кривинами та занадто великими розмірами планів треба розділяти антис ейсмічними швами на прості антисейсмічні відсіки (рис. 1, б-г).

Рис. 1. Принципи проєктування об'ємно-планувальних рішень сейсмостійких будівель:

a - компактні плани; б - несприятливі плани з вхідними кутами і кривиною; в - розділення будівель антисейсмічними швами: г - можливе зіткнення між антисейсмічними відсіками через горизонтальні коливання

Антисейсмічні шви розділяють будівлі на антисейсмічні відсіки, самостійні об'єми, що сприймають усі види навантажень і забезпечують їх незалежне осідання, тобто локалізують сейсмічні впливи [4]. Розміри відсіків у плані не повинні перевищувати 80 м за сейсмічності 7-8 балів і 60 м - за сейсмічності 9 балів а у будівлях з металевими каркасами за сейсмічності 7-9 балів - не більше 150 м (рис. 2).

Рис. 2. Принципи проектування планувальних рішень сейсмостійких будівель: а - неправильна конфігурація плану будівлі, в кутах 1 і 2 концентруються напруги від сейсмічних впливів; б, г - пр авильна конфігурація, будівля розділена антисейсмічними швами на відсіки; в, д - неправильна конфігурація, несиметричне розташування п оперечних стін відносно осей симетрії; е - правильна конфігурація

Антисейсмічні шви повинні розділяти будівлі на окремі антисейсмічні відсіки за всією висотою коли: будівлі мають великі розміри планів і плани складної форми; суміжні ділянки будівель мають перепади висот: більше 3 м - для будівель до 5 поверхів включно та більше 6 м - для будівель вище 5 поверхів; у межах загального плану окремі об'єми будівель, що не є ядрами жорсткості, мають різко відмінні (більше 30 %) жорсткості або маси.

Допускається не влаштовувати антисейсмічні шви у фундаментах на ділянках із сейсмічністю 7 і 8 балів, а також 9 балів (для ґрунтів I та II категорій за сейсмічними властивостями), окрім випадків, коли антисейсмічні шви співпадають з осадочним [3, 4]. Антисейсмічні шви влаштовують за типом температурних і осадочних, у вигляді: спарених рядів колон - для будівель з каркасними конструктивними системами або спарених стін - для будівель із стіновими конструктивними системами [3].

Антисейсмічні шви повинні запобігати зіткнень між суміжними антисейсмічними відсіками будівель через горизонтальні коливання (рис. 1, г). їх ширина не повинна бути менше, ніж сумарні прогини двох суміжних відсіків від сейсмічних навантажень плюс 20 мм. За висоти будівлі до 5 м ширину антисейсмічного шва призначають не менше 30 мм, а за більшої висоти шов збільшують на 20 мм на кожні 5 м висоти.

Для будівель з жорсткими конструктивними системами (стінова, об'ємноблокова, оболонкова) [3] мінімальну ширину антисейсмічного шва приймають залежно від кількості поверхів: до 2-х - 50 мм, до 3-х - 60 мм, до 4-х - 70 мм, до 5-ти - 85 мм, до 6-ти - 100 мм, до 7-ми - 110 мм, до 8-ми - 120 мм, до 9-ти - 130 мм.

Конфігурація і розташування вертикальних несучих конят- рукцій повинні розташовуватися на планах будівель симетрично відносно координаційних осей для унеможливлення створення крутильних моментів і забезпечення поступальних перших двох фаз власних коливань (рис. 3).

Рис. 3. Псевдосиметрична конфігурація будівель, несиметричне розташування: а - ліфтових шахт і колон; б - сходів і прорізів у перекриттях; в - несучих стін і колон

Псевдосиметрія - асиметрична компоновка несучих конструкцій у будівлях приводить до концентрації напруг біля конструкцій з більшими жорсткостями та до закручування будівель. Концентрація напруг виникає в місцях різких змін форм будівель: по краях віконних і дверних прорізів у стінах, прорізах перекриттів, вхідних кутах (рис. 2, а), за несиметричного розташування ліфтових шахт, сходів, несучих стін і колон (рис. 3), за неоднорідної структури матеріалів конструкцій тощо.

Сейсмостійкість будівель суттєво знижується: за розташування на несприятливих у сейсмічному відношенні ділянках з крутизною схилів понад 15о (рис. 4, а), за наявності консольних поверхів і різних жорсткостей за висотою будівлі (рис. 4, б), за асиметричної компоновка частин будівель, яка приводить до концентрації напруг у місцях розрізності та закручуванню будівель (рис. 4, в-<3), за наявності гнучких поверхів (більших кроків або висот колон), які приводять до стрибкоподібних змін жорсткостей (рис. 4, е--ж).

Рис. 4. Конфігурація, що погіршує сейсмостійкість будівель:

а - розташування будівель на несприятливих

у сейсмічному відношенні ділянках;

б - наявність консольних поверхів і різних жорсткостей за висотою;

в-д - асиметрична компоновка частин;

е-ж - наявність гнучких поверхів (зміна кроків або висот колон)

Висновки

Таким чином, проєктування сейсмостійких будівель у першу чергу забезпечується: правильним вибором об'ємно-планувальних рішень і конфігурації, проектуванням антисейсмічних замкнутих відсіків простих форм, симетричними конструктивними схемами, рівномірним розподілом жорсткостей конструкцій та ваги.

Література

Гетун Г. В. Дослідження впливу сейсмоізоляції на напру- жено-деформований стан висотної будівлі під дією сейсмічних навантажень / Г. В. Гетун, В. О. Сахаров, В. А. Мельник // Світ геотехніки. - Запоріжжя : НДІБК, 2013. - Вип. 2. - С. 18-23. планувальний сейсмостійкий будівля

ДБН В.1.1-12:2014. Будівництво у сейсмічних районах України. - Київ : Мінрегіон України, 2014. - 110 с.

Куліков, П. М. В. Конструкції будівель і споруд. Книга : підручник / П. М. Куліков, В. О. Плоский, Г. В. Гетун ; за ред. Г. В. Гетун. - Київ : «Видавництво Ліра-К», 2021. - 880 с.

Проектирование зданий с заданным уровнем обеспечения сейсмостойкости / Ю. И. Немчинов и др. под ред. Ю. И. Немчинова. - Київ : «Видавництво Гудименко С.В.», 2012. - 384 с.

Сахаров В. А. Анализ влияния сейсмической нагрузки на деформации высотного здания при различном числе этажей / В. А. Сахаров, Г. В. Гетун, В. А. Мельник // Budownictwo, Czestochowa, Poland: 2014. - Вип. 19. - С. 156-162.

Размещено на Allbest.ru