Существует несколько слабых мест, которые могут привести к разрушению неармированной кладки во время землетрясения. Эти слабые места являются ошибками проектирования и строительства, которые необходимо учитывать и устранять при проектировании и строительстве такой конструкции.
Основными недостатками проектирования и строительства неармированной кладки, которые приводят к обширному сейсмическому ущербу, являются недостаточный кирпичный блок, плохой раствор, неровности в плоскости и вертикальных направлениях, слабые несущие стены, отсутствие вертикальных ограничивающих элементов, слабый первый этаж, проемы в стенах, длинные, тонкие и безопорные стены, недостаточное основание для сдвига, тяжелая и жесткая конструкция.
Причины повреждений от землетрясения зданий из неармированной кладки
1. Неадекватный кирпичный блок
Обычно при строительстве несущих стен используется природный камень, полнотелый кирпич, полнотелый бетонный блок и кирпич с вертикальными отверстиями. Если прочность этих кирпичных блоков меньше, чем положено по проекту, то эти блоки станут слабыми местами конструкции и могут вызвать обширные разрушения во время землетрясений.
Недостаточная прочность кирпичной кладки
2. Некачественный раствор
Некачественный раствор, используемый в несущих
несущих стенах, может привести к разрушению кладочных блоков и потере опоры
перекрытий. Это происходит потому, что кладка стен с некачественным раствором имеет очень низкую
прочность на растяжение и сдвиг, что создает слабые места в конструкции. Следовательно,
разрушение каменной кладки во время землетрясения весьма вероятно.
Кладка зданий на глиняном или известковом растворе подвержена серьезным повреждениям из-за недостаточной прочности связи. Использование округлых камней в стенах без сквозных камней может еще больше усугубить проблему. Отказы таких конструкций в основном связаны с изгибом вне плоскости
Некачественный раствор
3. Неровности в плоскости и вертикальном направлении
Общая несимметричность в плане и высоте здания – еще один недостаток каменных зданий, который приводит к разрушениям во время землетрясений. Несущие стены каменных зданий должны быть расположены в плане регулярно и симметрично относительно двух главных осей.
4. Слабые несущие стены
Исходя из соотношения сторон
неармированных элементов кладки, чрезмерный изгиб и сдвиг могут привести к плоскостным
разрушения. Многие здания из каменной кладки получили очень значительные повреждения в
стены, в виде X (двудиагонального сдвига) трещины, которая является распространенным слабым местом
неармированной кладки стен при сдвиге. Когда во время
землетрясения, треугольные участки Х-трещины становятся неустойчивыми и могут привести к
к обрушению.
Слабая несущая стена
5. Отсутствие вертикальных ограничивающих элементов
Отсутствие вертикальных ограничивающих элементов приводит
к образованию вертикальных трещин и провалов на углах
некондиционной кладки здания, при которых стена начинает образовывать шарнир от
раскачивания. Вертикальные ограничивающие элементы должны быть расположены в конце
несущих стен, по обе стороны от дверных и оконных проемов, чтобы
чтобы предотвратить такое разрушение во время землетрясений.
Обширные повреждения кирпичной кладки из-за отсутствия ограничивающего элемента вокруг проема
6. Слабый первый этаж
Обрушение первого этажа происходит
в каменных конструкциях в результате ограниченной пластичности и слабой
прочности материалов кладочных блоков.
Механизм разрушения первого мягкого этажа в многоэтажном каменном здании
7. Соединения пересекающихся стен
В сейсмостойком здании из каменной кладки пересекающиеся стены должны быть правильно соединены между собой для повышения прочности вне плоскости. Проблема несоединенных пересекающихся стен очень распространена. Из-за плохой детализации соединений в местах пересечения надежность соединений зависела от прочности на растяжение раствора, использованного для соединения.
Не соединенные стены были более склонны к разрушению вне плоскости. Подобные недостатки не ограничивались пересечением наружных стен с перегородками. На углах зданий, где пересекаются две наружные стены, кладочные блоки не были перекрыты в достаточной степени, чтобы обеспечить сейсмостойкое соединение.
Повреждения в местах пересечения наружных стен
8. Отверстия в стенах
Несимметрия из-за несоответствия размеров и положения проемов в стенах может привести к разрушению неармированных кладочных стен во время землетрясений. Поэтому для повышения сейсмостойкости зданий из неармированной кладки, в которых механизмы сопротивления боковой нагрузке обеспечиваются только стенами, проемы в стенах должны быть регулярными и минимальными. Как правило, расстояние между двумя проемами, расстояние между проемом и углом определяется на основании действующих требований норм для решения проблем с проемом в стене.
Разрушение стен между проемами
9. Неправильное сечение и размеры стены
Сюда относятся длинные, безопорные, тонкие стены (рис. 8 и рис. 9) и неправильное формирование сечения стены (рис. 10), например, не соединенные внутренние и наружные перекрытия. Эти недостатки стен из неармированной кладки приводят к разрушению вне плоскости, что является важным компонентом сложного нелинейного поведения кладки. Легкие крыши с недостаточной жесткостью в плоскости также являются важными причинами такого типа повреждений.
Длинная стена против короткой стены
Реакция длинной каменной стены на силу землетрясения
Толстая стена из каменной кладки против тонкой стены из каменной кладки
10. Недостаточная прочность основания на сдвиг
Использование низкокачественного раствора, такого как
раствора между кирпичами стены снижает прочность на растрескивание и сдвиг основания
мощность стены. В результате блоки стены отделялись друг от друга
под действием очень малых сил сдвига
Тяжелая кровля Тяжелые и жесткие здания являются одним из факторов, приводящих к разрушению кладки под действием сил землетрясения. Это происходит потому, что тяжелые и жесткие здания притягивают большие сейсмические силы инерции.
Повреждения из-за недостаточной прочности на сдвиг
- Эксплуатационные характеристики различных типов зданий во время землетрясения.
- Как контролировать работы по кладке камня и кирпича?.
- Виды проемов в стенах, их части и типы перемычек и арок для проемов.
- Проектирование неармированных каменных конструкций в соответствии с ACI 530.1-11.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Обмер кирпичной кладки в строительстве с учетом вычетов.
- Каменная кладка – материалы и классификация.