Вибрация конструкции в ответ на сотрясение грунта на ее фундаменте – это забота инженера-строителя, которая учитывается кодовыми положениями различных норм сейсмостойкого проектирования. Однако эти нормы не включают никаких положений, связанных с другими воздействиями, которые могут даже превышать вибрацию, поскольку процедура их оценки и необходимые шаги для проектирования выходят за рамки инженерной дисциплины. Но даже в этом случае инженер-строитель должен быть осведомлен о различных сейсмических опасностях, чтобы проконсультировать клиента о потенциальном ущербе, связанном с выбором участков в таких зонах. Следовательно, первым шагом в процедуре проектирования будущего сооружения должен быть анализ пригодности выбранного участка с надлежащим учетом возможности любого из следующих видов ущерба.
Различные “прямые” и “косвенные” сейсмические эффекты выглядят следующим образом
Прямые эффекты:
• Разрушения грунтакоторые включают поверхностный разлом, вибрацию грунта (или воздействие сейсмических волн), растрескивание грунта, разжижение, крен грунта, дифференциальное оседание, боковое растекание и оползни.
(A) Ущерб, вызванный поверхностным разломом:
Повреждения зданий и сооружений вдоль разломов могут быть самыми разными: от полностью разрушенных домов до разрыва фундамента, наклона фундаментных плит и стен. Иногда дома также имеют незначительные повреждения.
(B) Повреждения в результате разжижения:
Нестабильность почвы в зоне воздействия внутренних сейсмических волн может вызвать значительный ущерб. Механические характеристики слоев почвы, глубина залегания грунтовых вод, а также интенсивность и продолжительность подземных толчков влияют на реакцию почвы. Отложения рыхлых гранулированных материалов, если они присутствуют на участке, могут быть уплотнены вибрациями грунта, вызванными землетрясением. Это вызовет большие осадки и дифференциальные осадки поверхности земли. Кроме того, уплотнение грунта может привести к развитию избыточного гидростатического давления поровой воды достаточной величины, чтобы вызвать разжижение грунта, что приведет к оседанию, наклону и разрыву конструкций. Положения о сейсмостойком проектировании, содержащиеся в большинстве норм, обеспечивают только эффективное проектирование и строительство сооружений от повреждений, связанных с возможной вибрационной реакцией сооружения на сотрясение грунта в его основании. Однако не во всех таких случаях можно добиться успеха. В этих районах остается единственный вариант – запретить там строительство строительных конструкций.
(C) Повреждения, вызванные сотрясением грунта:
Комплексное полевое обследование и анализ повреждений конструкций в результате землетрясения является одним из наиболее эффективных способов получения экспертных знаний о сейсмической реакции с целью улучшения состояния техники и практики сейсмостойкого проектирования и строительства. Такое комплексное обследование и анализ показали, что в дополнение к вышеупомянутым грунтовым условиям, сейсмические характеристики сооружения очень чувствительны к типу фундамента; конфигурации сооружения; конструкционному материалу; и деталям проектирования и строительства.
(D) Повреждения в результате скольжения надстройки по фундаменту:
Одним из основных принципов сейсмостойкого проектирования и строительства сооружений является то, что вся система “сооружение-фундамент” должна работать как единое целое, а надстройка должна быть надлежащим образом связана или закреплена на фундаменте.
• Вибрации, передающиеся от грунта к сооружению.
(E) Повреждение вследствие структурной вибрации:
I. Деревянные каркасные дома:
Силы инерции развиваются во время вибрационной реакции конструкции на сотрясение грунта при землетрясении, интенсивность которого зависит от произведения массы и ускорения. Следовательно, крайне важно снизить массу конструкции до минимума. Очевидно, что древесина является наиболее эффективным сейсмостойким материалом для малоэтажных зданий среди традиционных конструкционных материалов – древесины, каменной кладки, бетона, стали и алюминия. Однако необходимо обеспечить надлежащее боковое крепление и связать все компоненты вместе, начиная с крыши и заканчивая фундаментом.
II. Бетонные конструкции:
Бетон является сравнительно тяжелым материалом и имеет очень хорошую прочность на сжатие. Из-за его очень малой прочности на растяжение и изгиб в конструкциях используется стальная арматура. Такой железобетон может быть эффективно использован в сейсмостойком строительстве. Для преодоления относительно низкой прочности на единицу веса при использовании заполнителей нормального веса, использование легкого бетона с заполнителями дает значительное преимущество в сейсмических регионах. тщательно: правильное количество и правильная детализация арматурной стали играет важную роль в сейсмической реакции железобетонной конструкции.
III. Стальные конструкции:
Сталь выпускается на металлургических заводах с отличным контролем качества. Жесткость на единицу веса стали практически такая же, как и у любого другого традиционного конструкционного материала. Однако ее прочность, пластичность и жесткость на единицу веса значительно выше, чем у бетона и каменной кладки. Соответственно, прогиб стальных элементов конструкции обычно значительно превышает прогиб других элементов конструкции. Следовательно, смятие становится серьезной проблемой. Опасность смятия становится намного больше при более высоком пределе текучести стали. Кроме того, пластинчатые элементы, широко используемые для формирования структурных форм, склонны к локальному смятию, особенно при деформации в неупругом диапазоне. Соответственно, при сейсмостойком проектировании требования к компактности поперечного сечения критических участков элементов конструкции более жесткие, чем при нормальном состоянии. Более того, соединение элементов конструкции на месте является еще одной проблемой в достижении эффективного сейсмостойкого строительства.
Косвенные эффекты (или Последующие явления):
i. Цунами
ii. Сейши
iii. Оползни
iv. Наводнения
v. Пожары
Читайте далее:- Что такое разжижение грунта? Причины и важность.
- Виды дефектов древесины как строительного материала.
- Как оценить потенциал разжижения грунтов в полевых условиях?.
- ФИЛОСОФИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ.
- Факторы, влияющие на степень повреждения зданий при землетрясении.
- Влияние разжижения грунта на свайный фундамент и способы его устранения.
- Взаимодействие грунта со структурой – эффекты, анализ и применение в проектировании.