Особенности строительства кракасных зданий в сейсмических районах.

Сейсмический район – это район, в котором земная кора наиболее активна по сравнению с другими районами. Такие районы встречаются на границах стыков литосферных плит, в местах столкновения и раздвижения земной коры. Эти столкновения вызывают раздвижения пластов горных пород, в результате чего возникают землетрясения [1]. Сила землетрясения оценивается по 12-и балльной шкале. До 6 баллов – толчки почти не ощущаются. Землетрясения с силой в 7 баллов заметны трещины и другие повреждения в стенах каменных зданий. В 8 баллов -  вызывают значительные повреждения и отдельные разрушения, в 9 баллов - сильные разрушения и обвалы зданий. Если сила землетрясения достигает 10 баллов, то строительство не рационально.

Строительство в зонах высокой сейсмичности требует выполнения специальных требований, указанные в СНиП. В местах возникновения оползней, осыпей, обвалов, горных выработок строительство может происходить только после проверки здания на сейсмостойкость и составления проекта по инженерной подготовке площадки. Для строительства в сейсмических районах используют грунты: не выветренные скальные и полускальные породы, плотные и маловлажные крупнообломочные грунты. Не желательно использовать грунты с высоким содержанием воды гравийные, песчаные и глинистые (макропористые), а также пластичные, текучие глинистые (не макропористые) грунты.

Строительные площадки нельзя располагать:

• В болотах и в местах скопления воды;
• В местах с высоким уровнем грунтовых вод;
•  В зонах насыпных грунтов, оползней, карстов, осыпей, обвалов и селевых потоков [1].

Общие положения к проектированию зданий и сооружений в сейсмических районах:

• Конструктивное решение должно снижать сейсмические нагрузки, этого можно достичь с помощью симметричных конструктивных схем, легких ограждающих конструкций и несущих конструкций, которые дают развитие пластическим деформациям в элементах и стыках;
• Ведутся расчеты конструкций на обычные нагрузки (собственный вес, временные и другие нагрузки) и расчеты на воздействие сейсмических сил (условно действуют горизонтально);
• Форма плана должна быть простой, например, квадрат, прямоугольник, круг и т. п., если форма плана сложная, то здание делится на отсеки, в которых соблюдается жесткость и симметричность несущих вертикальных конструкций;
• Для определения величины сейсмической нагрузки используют  анализ сейсмостойкости,  который зависит от интенсивности, продолжительности и частотных характеристик землетрясения.

Особенности конструирования каркасных зданий в сейсмических районах.

Каркасное здание – это здание, которое состоит из системы фундаментов, колонн, ригелей, плит перекрытий и элементов жесткости – связей, диафрагм или ядер жесткости. В современное время эффективной технологией возведения зданий считается каркас.

В каркасных зданиях горизонтальную сейсмическую нагрузку воспринимают:

• каркас с жесткими узлами рам;

• каркас с заполнением;

• каркас с вертикальными связями, диафрагмами или стволами жесткости.

Для каркасных зданий при сейсмичности района 7-8 баллов используют наружные каменные стены и внутренние железобетонные или методические рамы.

Для того чтобы усилить жесткие узлы железобетонных каркасов здания применяют сварные сетки, спирали или замкнутые хомуты.

Замкнутой поперечной арматурой (хомутами) установленной по расчету армируются участки ригелей и колонн, примыкающие к жестким узлам рам на расстоянии, равном полуторной высоте их сечения.

Диаметр хомутов следует принимать не менее 8мм. Диафрагмы, связи и ядра жесткости должны устанавливать по всей высоте здания и располагать в обоих направлениях относительно центра тяжести здания.

В сборно-монолитном каркасе колонны и плиты перекрытий объединяют в единую конструкцию с помощью натяжения на бетон канатной арматуры.

Ограждающими стеновыми конструкциями каркасных зданий являются легкие навесные панели, в качестве заполнения могут выступать кирпич и камень.

Сборные колонны многоэтажных зданий укрупняют на несколько этажей. Стыки колонн необходимо располагать в зонах с минимальными изгибающими моментами.

Кладка самонесущих стен в каркасных зданиях должна быть I или II категории, иметь гибкие связи с каркасом, не препятствующие горизонтальным смещениям каркаса вдоль стен. Между поверхностями стен и колонн каркаса должен быть зазор не менее 20 мм.

По всей длине стены должны устраиваться антисейсмические пояса, соединенные с каркасом здания. В местах пересечения торцовых и поперечных стен с продольными стенами устанавливают антисейсмические швы на всю высоту стен.

Для каркасных зданий высотой до 5 этажей при  землетрясениях в  7 и 8 баллов целесообразно устраивать лестничные клетки и лифтовые шахты в пределах плана здания в виде конструкций, отделенных от каркаса здания.

При проектировании высоких зданий учитывают осевые деформации, проводится расчет на устойчивость против опрокидывания.

При строительстве высоких зданий на нескальных грунтах следует использовать фундаменты свайные или сплошные фундаментные плиты [3].

Но надежность здания можно получить не только за счет прочных и устойчивых конструкций, но и за счет правильно подобранных облицовочных материалов, вентфасадов. Например, керамогранит представляет собой опасность даже при небольшом землетрясении, так как разламывается на осколки.

Самыми опасными сейсмическими районами мира являются:

• Тихоокеанское кольцо - прибрежье океана.  В этих зонах наиболее часто происходят землетрясения, и извержения вулканов, а так же наблюдается активность земной коры;
• Одним из крупнейших сейсмических поясов, тянущийся вдоль высоких гор Евразии до Зондских островов, проходящих через Малую Азию, Кавказ, горы Средней и Центральной Азии и Гималаи. Основной причиной возникновения землетрясений является столкновение литосферных плит;
• Так же через Атлантический океан проходит, являющийся результатом раздвижения земной коры Срединно-Атлантический хребет. К нему можно отнести и Исландию, в которой извержения вулканов является причиной землетрясений [3].

7 самых опасных сейсмических районов России:

• Курилы и Сахалин. Курилы - остров, представляющие собой верхушки вулканов. Землетрясение на Сахалине является самым масштабным землетрясением в России за последнее 100 лет;
• Камчатка – полуостров, входящий в вулканический Тихоокеанский пояс. Постоянно происходящие толчки связаны с тектоническими процессами и действиями вулканов;
• Северный Кавказ и прибрежье Черного моря, находятся на стыке Аравиской и Евразийской плит. Часто наблюдаются землетрясения в 9 баллов и выше;
• Байкал – расположен в середине разлома земной коры, что является причиной подземных толчков;
• Алтай и Тыва – причиной высокой сейсмичности этих город являются плита Индостана и Байкальский разлом;
• Якутия – сейсмический район, в котором каждый день происходят подземные толчки;
• Урал – район с землетрясениями с силой до 7 баллов, идет усиление сейсмактивности [4].

Что бы предотвратить разрушение зданий при землетрясении надо:

1. Использование нанотехнологий в строительстве;
2. К проектированию в сейсмоопасных зонах допускать высококвалифицированных работников;
3. Тщательная проверка материалов на непригодность;
4. Возможность чаще  осуществлять контроль над ходом строительства;
5. Осуществление паспортизации зданий и сооружений;
6. Проверка здания на прочность и устойчивость.

Землетрясение – это природное явление, которое нельзя предугадать какой оно будет силы или в каком именно месте, поэтому проектирование в таких места должно быть продуманно и точно рассчитано, ведь от этого зависят жизни людей. Наука развивается, и создаются новые материалы и конструктивные решения строительства, но на данные момент самым безопасным и эффективным конструктивным решением в таких районах является каркас.

Список литературы:

1. Сейсмически активные районы России: где возможны землетрясения. –2017. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://fb.ru/article/167485/seysmicheski-aktivnyie-rayonyi-rossii-gde-ozmojnyi-zemletryaseniya (дата обращения: 09.01.2017)
2. Строительство в сейсмических районах. –2012-2017. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://rusbuildrealty.ru/books/arhitektura/124.html (дата обращения: 07.01.2017)
3. 7 самых сейсмоопасных регионов России. –2016. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://russian7.ru/post/7-samykh-sejjsmoopasnykh-regionov-rossii/ (дата обращения: 09.01.2017)
4. СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах. Каркасные здания (дата обращения: 05.01.2017)