Проектирование и строительство зданий для сейсмических районов.

Сейсмическими называются районы, подверженные землетрясением.

К строительству зданий и сооружений в сейсмических районах предъявляются особые требования, изложенные в Нормах и правилах строительства в сейсмических районах.

Сейсмостойкость зданий и сооружений может быть достигнута комплексом проектных, строительных и эксплуатационных мероприятий.

При проектировании зданий и сооружений расчет конструкций и оснований должен выполняться на основные и особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий в соответствии со СНиП II.7-81. Расчетные нагрузки умножаются на соответствующие нормативные сейсмические коэффициенты, учитывающие неодновременность максимальных эксплуатационных и сейсмических нагрузок. Расчет производят по первой группе предельных состояний.

Знакопеременные циклически повторяющиеся с большими скоростями нагрузки различных частот, характерные для сейсм.волн, влияют на формирование напряженного состояния конструкций, на прочностные и деформационные характеристики материалов.

Сейсм.нагрузки могут действовать в любом направлении, вызывая в одних и тех же сечениях конструкции различные напряжения: при приходе волны с одной стороны – сжимающие, а при приходе другой – растягивающие.

При простой форме зданий в целях упрочнения расчетов рассматривают действия только горизонтальных сейсм.сил, направленных вдоль осей симметрии соответствующих наибольшей и наименьшей жесткости зданий. При сложной геометрической форме зданий учитывают наиболее опасные для конструкции сооружения или его элементов направления действия сейсм. нагрузок. При расчете конструкций здания на горизонт.сейсм.нагрузку здание рассматривают как вертикальную консольную систему, работающую на изгиб.

Вертикальные сейсм.нагрузки учитывают при расчете горизонтальных и наклонных консольных конструкций большепролетных (более 24м) покрытий, а также каменных конструкций.

Для обеспечения равномерного распределения сейсм.нагрузок форма зданий в плане д.б. простая и компактная – круглая, прямоугольная, квадратная, без выступов, впадин переломов стен. Внутренние стены, рамы каркаса, диафрагмы следует располагать равномерно и симметрично относительно центра тяжести здания это позволит избежать развитие крутящих моментов при воздействии сейсм.сил. Внутренние стены д.б. сквозными на всю длину или ширину здания.

Антисейсм.шов делит здание по всей высоте до фундамента, его совмещают с температурными или осадочными швами.

Здания желательно проектировать без перепадов высот, не выше 5 этажей. Основные несущие конструкции д.б. монолитными и однородными. При проектировании сборных ж/б конструкций по возможности увеличивают размеры элементов: укрупненные конструкции позволяют уменьшить количество стыков и этим повысить сейсмостойкость здания. Стыки д.б. надежными и простыми, располагать вне зоны макс.усилий.

Сейсмостойкие конструкции проектируют: по жесткой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов (диафрагм), работающих преимущественно на сдвиг и обладающих малыми деформациями; по гибкой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов, работающих на изгиб. Жесткая схема способствует более эффективному затуханию колебаний, а гибкая снижает сейсмическую нагрузку.

В сейсмостойких каркасных пром.зд. применяют рамы с жесткими нижними и шарнирными верхними узлами, а также рамы со всеми жесткими узлами.

Для одноэтаж.зд. применяют рамы с жесткими нижними и шарнирными верхними узлами. Такая схема менее чувствительна к неравномерным осадкам.

Многоэтажные зд. – несущий каркас, образованный продольными и поперечными рамами со всеми жесткими узлами.

Ленточные и сплошные фундаменты в монолитном варианте являются наиболее надежными и устойчивыми при сейсмических воздействиях.

В каркасных зд. колонны устанавливаются на отдельно стоящие ж/б фундаменты стаканного типа. Когда отдельные фундаменты не могут воспринимать сдвигающих усилий от сейсм.нагрузок, их соединяют с соседними фундаментами фундаментными балками, которые крепят сваркой закладных элементов. Места соединения покрывают бетоном.

Для зд. повышенной этажности фундаменты устраивают в виде перекрестных лент или сплошных плит.

В районах с высокой сейсмической опасностью рекомендуется строительство крупнопанельных зданий из керамзитобетонных панелей, что значительно облегчает их вес.
Наиболее устойчивы здания с железобетонным и металлическим каркасом. Наружные ограждения обычно выполняются из навесных панелей. В зданиях при расчетной сейсмичности 8—9 баллов следует применять облегченные ограждающие и несущие конструкции покрытий (металлические фермы, стальной профилированный настил, асбесто-цементные и алюминиевые листы и панели). Необходимую жесткость получают путем установки дополнительных связей.
Конструктивные решения по обеспечению устойчивости зданий в районах с высокой сейсмичностью ведут к удорожанию зданий на 5—14% против обычной их стоимости.

 

 

Защита от подтопления

Основным условием долговечности сооружений, подвергающихся воздействию агрессивных грунтов и грунтовых вод, является использование как можно более плотных бетонов. Надлежащая изоляция может быть выполнена в виде:

1) покрытий из битумных мастик и синтетических материалов;

2) изоляций среднего и усиленного типов, в состав которых входят рубероиды и джутовые ткани, пропитанные битумом, а также пленки и плитки из синтетических материалов;

3) различных керамических облицовок, укладываемых на химические стойкие растворы и мастики, выполненные в соответствии с рекомендациями, которые были изложены выше. Облицовки могут использоваться самостоятельно или в сочетании со сплошной водонепроницаемой и химически стойкой изоляцией.

Защита сооружений в заболоченных грунтах, содержащих агрессивную двуокись углерода, чаще всего состоит в применении плотного бетона, битумных покрытий (наример, в случае бетонных труб и дренажей) изоляции усиленного типа.

В зависимости от степени агрессивности среды можно использовать также следующие типы защиты:

А. В неагрессивных средах, особенно на территории промышленных предприятий, где с течением времени может произойти повышение агрессивности грунта, рекомендуется защищать поверхность бетона битумным раствором с предварительной грунтовкой поверхности.

Б. В слабоагрессивных средах рекомендуется применять плотный бетон с ограниченным содержанием в цементе трехкальциевого алюмината (например портландцемент марки 350 заводов «Сатурн» и «Век») и подстилающего слоя под фундаменты из тощего бетона на щебне, химически стойком в данной среде. На бе-тошюе основание следует укладывать водонепроницаемую изоляцию (например, два слоя рубероида на битумной мастике). Поверхность бетона защищается битумным раствором и одним-двумя слоями битумной мастики (без наполнителя).

В. В средах повышенной агрессивности следует выполнять рекомендации, изложенные в п. «Б», с той лишь разницей, что битумное покрытие должно состоять из 2—3 слоев битумной мастики, укладываемой в горячем состоянии.

Г. В сильноагрессивных средах следует применять такой же бетон, как указано в п. «В». Под основание фундамента следует укладывать подстилающий слой толщиной около 10 см из асфальтобетона с химически стойким заполнителем, уплотненного трамбовкой Поверхность бетона после грунтовки защищается гидроизоляцией среднего или усиленного типа с прижимной кирпичной стенкой.

В качестве изоляции среднего или усиленного типа могут использоваться рубероид или стеклопластики из синтетических смол.

Д. В щелочных средах для защиты фундаментов не рекомендуется использовать глины.

Фундаменты под станки и другое оборудование должны изолироваться с учетом влияния динамических нагрузок и возможности их просадок.

Одним из методов уменьшения агрессивности среды вокруг фундаментов является постоянное понижение уровня грунтовых вод (например, путем дренажа).

Важную роль играет водонепроницаемость наружной изоляции, так как, если она оказывается неплотной, напорные грунтовые воды, проникая через бетон или кирпичную кладку, могут повредить внутреннюю химически стойкую облицовку.

Гидроизоляция подвалов. Стены и полы подвалов необходимо изолировать от поверхностных вод, от капиллярной поднимающейся вверх грунтовой влаги. В подвальных помещениях при расположении уровня грунтовых вод ниже пола подвала достаточной гидроизоляцией пола служит его бетонная подготовка и водонепроницаемый пол по ней, а гидроизоляция стен – покрытие их поверхности двумя слоями горячего битума.

Если уровень грунтовых вод находится выше пола подвала, то применяют дренаж. Вокруг здания на расстоянии 2-3м от фундамента устраивают канавы с уклоном 0,002-0,006 в сборной отводящей канавы. По дну канав прокладывают с уклоном трубки(керамические, бетонные). В стенках трубок имеются отверстия, через которые вода проникает в них.

Канавы с трубками засыпают сначала крупным гравием, затем песком и отрытым грунтом. По трубам вода стекает в овраг или другое пониженное место, уровень грунтовых вод понижается.

Если уровень грунтовых вод расположен не выше 0,2 м от пола подвала, то гидроизоляцию пола и стен подвала устраивают таким же образом, как при увлажненных грунтах при отсутствии напора грунтовых вод. В этом случае рекомендуется только после обмазки стен битумом устраивают глиняный замок,т. е. до засыпки траншеи забивают вплотную к наружной стене подвала мятую жирную глину. Бетонную подготовку пола также рекомендуется укладывать по слою мятой жирной глины.

При высоте уровня грунтовых вод от 0,2 до 0,5 м применяют оклеечную гидроизоляцию из двух слоев рубероида на битумной мастике. Изоляцию укладывают по бетонной подготовке пола, поверхность которой выравнивают слоем цементного раствора или асфальта.

Поскольку конструкция пола должна выдерживать довольно большое гидростатичекое давление снизу, поверх изоляции укладывают нагрузочный слой бетона, который своим весом уравновешивает давление воды. С внешней стороны стен изоляцию наклеивают на битумной мастике и защищают кладкой из кирпича-железняка в ¹/₂ кирпича на цементном растворе и слоем мятой жирной глины толщиной 250 мм.

Оклеечную изоляцию наружных стен подвала нужно располагать на 0,5 м выше уровня грунтовых вод, имея в виду возможное его колебание.

Если уровень грунтовых вод расположен выше пола подвала более чем на 0,5 м, то поверх гидроизоляции пола, выполняемой из трех слоев рубероида или гидроизола, устраивают железобетонную плиту.

Последнюю заделывают в стену подвала, которая, работая на изгиб, воспринимает гидростатическое давление грунтовых вод.