ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

ВВЕДЕНИЕ

При разработке проектов строительства необходимо учитывать сейсмическую активность местности в целях обеспечения безопасности населения. Как отметили С.Т. Кожобаева и А.А. Омурова в своих исследованиях особенностей проектирования многоэтажных жилых домов в таких районах, существует множество примеров зданий с большим числом этажей, успешно выдерживающих землетрясения различной силы, в то время как здания с меньшим количеством этажей подвергаются сильному разрушению. А.А. Балагезьян и А.В. Мальцев, в своей статье, провели анализ проблемы развития сейсмостойкого строительства в России на примере уже существующих сооружений с системами сейсмозащиты, таких как высотный жилой комплекс "Заря" в Сочи, 27-этажная гостиница "Hayat" в Сочи и высотный жилой дом "Феникс" в Грозном. Ш. Хакимов рассматривает применение новых конструктивных систем в сейсмических районах и пригодность требований сейсмических норм для их проектирования. В. Гурьев и В. Дорофеев представили состояние существующей нормативно-технической базы проектирования и нормативной оценки технического состояния объектов строительства в сейсмических районах России, а также определили основные направления разработки новых сводов правил как для всех видов сейсмостойкого строительства, так и для отдельных документов по проектированию линейных объектов и гидротехнических сооружений. Курбацкий Е., Мазур Г. и Мондрус В. провели анализ состояния нормативной документации по расчету сооружений на землетрясения.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЕЙСМИСТОЙКИХ СТРОИТЕЛЬСТВ

Все нововведения в проектировании зданий и сооружений должны обязательно изучаться специалистами антисейсмических строительных проектных и научно-исследовательских организаций по землетрясению. Основные принципы проектирования сейсмостойких зданий изложены в соответствующих нормативных документах. Основной документ, устанавливающий требования к расчетам с учетом сейсмических нагрузок, по объемно-планировочным решениям и проектированию элементов и их соединений, зданий и сооружений, обеспечивающих обеспечение их сейсмостойкости - СП 14.13330.2018 «СНиП II-7-81* Строительство по сейсмических зон." Требования, регламентирующие порядок установления уровня сейсмостойкости зданий или сооружений, строящихся в эксплуатацию и уже находящихся в эксплуатации, расположенных в сейсмической зоне, требования к контролю за уровнями сейсмостойкости на протяжении всего жизненного цикла зданий и сооружений установлен согласно СП 442.1325800.2019 "Здания и сооружения. Оценка класса сейсмостойкости " ГОСТ Р 57546-2017 "Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности устанавливает метод для определения магнитуды продолжающегося землетрясения и прогнозирования вероятных последствий будущих землетрясений. Настоящий стандарт предназначен для технических исследований, проводимых на всех этапах жизненного цикла зданий и других архитектурных сооружений и технических изделий. Этот стандарт используется для оценки возможных социально-экономических последствий землетрясений, а стандарт — для планирования спасательных и восстановительных операций. Требуется проведение работ по быстрой оценке размера ущерба зданиям и сооружениям после землетрясения, на основании чего принимается решение о целесообразности восстановительных мероприятий и стоимости их, установленных СП 322.1325800.2017 «Здания и сооружения в сейсмических зонах. Правила изучения последствий землетрясений» Имеются иные нормативные документы, регламентирующие проектирование и строительство зданий и сооружений в сейсмоопасных зонах. Большинство из них перечислены в списке из нормативных ссылок в документах выше.

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

Борьба с землетрясениями не под силу человеку, но эти явления могут быть учтены при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Повышение несущей способности строительных конструкций является распространенным сейсмозащитным мероприятием, для которого разработан Кодекс «Строительство в сейсмических зонах» (с новой редакцией). Одним из пассивных способов защиты зданий от сейсмической опасности является использование устройств рассеивания сейсмической энергии. Установка сейсмогасителей, снижающих интенсивность вибраций за счет преобразования кинетической энергии колебаний в тепловую энергию, рассеиваемую тормозной жидкостью, позволяет контролировать сейсмическое повреждение жилых зданий и улучшать их сейсмические свойства. Амортизаторы эффективны только при тех вибрациях, к которым они адаптированы.  Использование активной системы сейсмического контроля (активный подход) является более дорогостоящим, но и более эффективным. Они содержат три основных элемента: – датчики измерения сейсмических колебаний и реакций конструкций (деформаций балок, колонн); - программное обеспечение рассчитывает управляющую силу на основе наблюдаемого возбуждения и реакции конструкции; – привод для обеспечения необходимой управляющей силы. Преимущество активных систем заключается в гораздо более широком спектре применения, поскольку управляющие силы формируются на основе анализа реальных нагрузок и деформаций строительной конструкции. Совсем недавно были изобретены полуактивные системы управления, которые являются производными от пассивных систем управления и требуют небольшого количества внешней энергии. Одним из основных подходов к повышению сейсмостойкости зданий и сооружений является использование различных систем сейсмоизоляции. Сейсмоизоляторы изготавливаются из эластомеров, имеют пружины и ползуны (ползуны трения). Эластичные опоры представляют собой слоистые конструкции, выполненные из чередующихся резиновых и металлических листов. Этот тип сейсмоизоляционного устройства может выдерживать многоцикловые нагрузки на растяжение, сжатие, сдвиг и кручение. При поддержке удельного веса конструкций и оборудования вертикальное перемещение упругой опоры обычно не превышает нескольких миллиметров, однако при горизонтальном колебании системы сдвиговая деформация может достигать нескольких десятков сантиметров. Пружинные подвески широко применяются в строительстве, особенно на промышленных предприятиях, не только как сейсмоизоляционные материалы, но и вообще, как виброизоляционные материалы. Конструкция пружинного изолятора состоит из ряда цилиндрических стальных спиральных пружин сжатия, прикрепленных к верхней и нижней опорным пластинам. Плоская опора скольжения имеет конструкцию, состоящую из верхних и нижних жестких элементов, горизонтальные контактные поверхности которых имеют низкий коэффициент трения скольжения. Снижение коэффициента трения между опорными деталями достигается за счет покрытия зоны контакта специальным материалом, например гибким пластиком. Кроме того, установлены маятниковые скользящие опоры – опоры, перемещающиеся за счет трения со сферической поверхностью скольжения. Конструктивно эти стеллажи аналогичны плоским выдвижным стойкам, но одна или несколько поверхностей скольжения имеют сферическую форму.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрев проектирование высотных зданий и сооружений в сейсмоопасных зонах, можно сделать вывод, что существуют различные варианты решения этой проблемы. Землетрясения произошли в различных районах с разным уровнем опасности. Поэтому инженерам, хотя традиционные методы сейсмозащиты существуют, все же приходится исследовать и находить новые решения для. Существуют определенные требования к конструктивным элементам зданий и сооружений, определены нормативными документами, регламентирующими строительство в сейсмических зонах. Возводить высотные дома необходимо только на определенных типах земель или путем предварительного армирования, если нет возможности изменить место строительства. Следует использовать различные устройства сейсмической изоляции. Наиболее подходящий тип сейсмоизоляции можно выбрать исходя из особенностей ожидаемого сейсмического воздействия на конкретной строительной площадке, а также исходя из конструктивного решения здания и требований его эксплуатации.