Чтобы здания могли противостоять разрушительной силе землетрясения, они должны быть хорошо спроектированы и надежно построены. Существует несколько распространенных ошибок при проектировании и строительстве, которых можно избежать, чтобы сохранить здание в целости и сохранности и минимизировать воздействие землетрясения на него.
Например, такие недостатки, как мягкая этажность, короткие колонны, неадекватная детализация армирования, неструктурные повреждения, разрывная система силового сопротивления, низкое качество бетона, неадекватная детализация и некачественные материалы служат спусковым крючком для разрушения здания землетрясением.
Эти ошибки проектирования и строительства неоднократно наблюдались и были замечены в большинстве районов, пострадавших от землетрясения. Поэтому необходимо учитывать эти ошибки на этапе проектирования и строительства сооружений.
10 строительных ошибок, которых следует избегать
1. Мягкий этаж
Образование мягких этажей в конструкции является распространенной ошибкой, которая приводит к серьезным повреждениям зданий в случае землетрясения. В целом, неровности здания делятся на два основных класса, а именно план и вертикальные неровности.
Последние далее подразделяются на три типа, которые включают разрывы вертикальной структурной системы, нарушения прочности и нарушения жесткости. Когда отношение относительного смещения данного этажа к вышележащему этажу отличается на 1,5, возникают нарушения жесткости (мягкий этаж).
Замечено, что мягкий этаж с каменной кладкой имеет меньше повреждений по сравнению с мягким этажом без каменной кладки между колоннами данного этажа. Таким образом, вероятность повреждений увеличивается, когда есть кладка на верхнем этаже, но не на мягком этаже.
Мягкий этаж без каменной кладки
Повреждения из-за мягкого этажа
2. Короткие колонны
Проектирование и строительство коротких колонн или образование коротких колонн по ряду причин в конструкциях, особенно в сейсмоопасных регионах, является основной причиной повреждений зданий. Это утверждение доказано в ходе обследований и изучения структурных повреждений в различных районах мира, пострадавших от землетрясений, например, во время землетрясения 2011 года в Турции.
Короткие колонны образуются из-за ненесущих кирпичных стен. Эта стена ограничивает боковое смещение каркаса и увеличивает его жесткость. Разница в длине колонн одного и того же этажа приводит к хрупкому разрушению колонн. Кроме того, пустоты, оставленные между колоннами в заполненных стенах, являются еще одной причиной образования коротких колонн, рис. 3.
Образование короткой колонны в здании из-за ненагруженной несущей стены
Короткая колонна
3. Неадекватная детализация армирования
Было замечено, что несколько ошибок в деталировке арматуры являются причиной повреждений в сейсмоопасных районах. Например, соединение балки с колонной с неадекватной детализацией (рис. 5 и 6), неадекватное нахлесточное соединение (рис. 7) и неадекватное армирование связей (расстояние и размеры стержней), рис. 8. Эти проблемы можно предотвратить путем строгого соблюдения положений кодекса и надлежащего контроля строительных работ.
Повреждение в месте соединения колонны с балкой из-за неправильного проектирования
Неадекватное соединение балки с колонной
Ненадлежащее соединение внахлестку
Неадекватная детализация армирования
4. Неструктурные повреждения
В общем и целом, неструктурные повреждения не угрожают устойчивости конструкции. Однако они могут быть источником опасности падения, например, растрескивание и опрокидывание перегородок и парапетов, падение штукатурки и потолков. Конструкция должна обладать достаточной жесткостью, чтобы максимально снизить моменты второй степени и уменьшить неструктурные повреждения.
Неструктурные повреждения
5. Непрерывная система силового сопротивления
Все вертикальные элементы в системе сопротивления боковым силам должны быть непрерывными по отношению к фундаменту, иначе могут произойти катастрофические повреждения, как показано на рис. 10. Видно, что первый этаж полностью разрушился под нагрузкой этажа, расположенного непосредственно над ним, из-за непропорциональной передачи нагрузки системой сопротивления.
Непропорциональная система силового сопротивления
6. Сильная балка-слабая колонна
Сильная балка-слабая колонна – еще одна распространенная ошибка, которая приводит к разрушению конструкций в различных районах, пострадавших от землетрясений. В случае слабой колонны и сильной балки колонна разрушается раньше, чем балка, и прогрессирующее разрушение весьма вероятно.
Однако, когда колонны сильнее, балки выходят из строя первыми, и безопасность всей конструкции не подвергается опасности. Ремонт балок в таких обстоятельствах вполне осуществим.
Сильная балка – слабая колонна
7. Неадекватная деталировка
Существуют определенные ошибки в проектировании, которые могут привести к повреждению здания во время землетрясения, например, неадекватные положения для дренажа, резкие изменения в сечении, неадекватные компенсаторы и неадекватные положения для прогиба. Рис.12 иллюстрирует влияние неадекватной детализации.
Неадекватная детализация
8. Бетон низкого качества
Применение некачественного бетона – еще одна ошибка, которая может привести к разрушению конструкции во время землетрясения. Низкопрочный материал, который не имеет или имеет очень низкую прочность на растяжение и сдвиг, более подвержен повреждениям.
Бетон низкого качества
9. Некачественные материалы
Неармированная кладка из камней, саманных или глиняных кирпичей ручной формовки – это тип системы жилищного строительства, получивший наибольший ущерб. Некачественные материалы по своей природе слабы и сильно страдают при землетрясениях. Использование какого-либо вида армирования, вероятно, является наиболее эффективным способом снижения ущерба от землетрясений для кладки, выполненной из различных материалов.
Некачественные материалы
10. Густонаселенный район
Строительство в уже очень густонаселенных районах приводит к массовой гибели людей и имущества в случае землетрясения.
Густонаселенный район
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Эксплуатационные характеристики различных типов зданий во время землетрясения.
- Ошибки при цепной съемке – виды и причины.
- Высотные сооружения.
- 7 распространенных ошибок проектирования, вызывающих повреждение бетона.
- 7 распространенных ошибок проектирования, вызывающих повреждение бетона.
- Факторы, влияющие на степень повреждения зданий при землетрясении.