«Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования

Заинтересованность правительственных учреждений в прогнозе землетрясений исключительно велика - тысячи человеческих жизней могут быть спасены, если предсказания окажутся точными. Целые города могут, эвакуированы зря, если оно окажется ложным. Из-за многих неопределенностей, связанных с землетрясениями удачное их предсказание бывает весьма редким. Тем не менее, возможность точного предсказания настолько заманчива, что сегодня сотни ученых, в основном в США, Японии, Китае и России, заняты исследованиями по прогнозу землетрясений.

В качестве возможной основы прогноза принят целый ряд признаков. Наиболее важны и надежны из них следующие:

· статистические методы,

· выделение сейсмически активных зон, которые долго не испытывали землетрясения,

· изучение быстрых смещений земной коры,

· исследование изменений соотношений скорости продольных и поперечных волн,

· изменения магнитного поля и электропроводности горных пород,

· регистрация предваряющих толчков “форшоков”,

· исследование распределения очагов во времени и пространстве.

Статистические методы просты. Они основаны на анализе сейсмологической истории района: данных о числе, размерах и частоте повторения землетрясений. Предполагая, что сейсмичность района не меняется с течением времени, можно по этим данным оценить вероятность будущих землетрясений. Чем длиннее период времени, за который имеем сведения о землетрясениях, тем точнее будет прогноз.В Калифорнии сведения о землетрясениях собраны примерно за 200 лет, а в Китае имеются данные более чем за 2000 лет.

Статистическое изучение сейсмического режима позволило ввести понятия сейсмического цикла и так называемых зон затишья - зон в сейсмически активных районах, где в течение длительного времени наблюдается слабая сейсмическая активность. Средняя длительность сейсмического цикла равна примерно 140 годам - время между сильнейшими сейсмическими событиями в одном месте. Зоны затишья - места накопления максимальной упругой энергии, где возможно ожидать сильное землетрясение. Это явилось основой долгосрочного сейсмического прогноза.Если известна частота, с которой землетрясения происходили в прошлом, можно сделать обобщенный статистический вывод о вероятности землетрясения в будущем.

Статистические прогнозы не помогают предсказать конкретное место и конкретное время землетрясения. Таким образом, они не очень полезны с точки зрения предварительных мероприятий по безопасности. С другой стороны они имеют огромное значение для инженеров, которые должны проектировать сооружения со сроком существования 50-100 лет.Принцип другого метода - выделение сейсмически активных зон без землетрясений - логичен. В его основе определение в сейсмически активных зонах участков, где долго не было толчков и где, следовательно, долго не происходило разрядки энергии. Именно там можно ожидать катастрофическое землетрясение. Этот метод правилен и проверен, однако для точного прогноза не представляет. Он не позволяет назвать ни день, ни неделю, ни месяц, когда произойдет событие. Но это не означает, что такого рода исследования не имеют значения: это обеспечит в угрожаемых местах своевременную подготовку и должно учитываться во всех нормативах при возведении зданий и промышленных объектов.

О готовящемся землетрясении может свидетельствовать и увеличение скорости движения земной коры. Этот метод исследований используется в России, Японии, Соединенных Штатах Америки. Перед некоторыми землетрясениями земная поверхность быстро поднималась (быстро в геологическом смысле, со скоростью несколько миллиметров в год), затем движения прекращались, и происходило разрушительное землетрясение.Много внимания уделяют методу исследования соотношения скорости продольных и поперечных волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются, а также от содержания воды и других физических характеристик пород. Скорости волн измеряются с помощью небольших взрывов в скважинах; при этом возбуждаются сейсмические волны, которые записываются близлежащими станциями.

Перед отдельными землетрясениями повышается напряженность магнитного поля и электропроводимость пород. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движений земной коры. С целью изменения магнитного поля были разработаны специальные магнитометры. Измерения электропроводимости пород проводятся с помощью электродов, помещаемых в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними.

Некоторым сильным землетрясениям предшествуют более слабые толчки, так называемые форштоки. Установлена последовательность событий, предшествовавших нескольким сильным землетрясениям в Новой Зеландии и Калифорнии. Во-первых, это тесно сгруппированная серия толчков примерно равной магнитуды, которая называется “предваряющим роем”. За ним следует период, названный “предваряющим перерывом”, в течение которого нигде в окрестностях сейсмических толчков не наблюдается. Затем следует “главное землетрясение”, сила которого зависит от величины роя землетрясений и продолжительности перерыва. Предполагается, что рой вызывается раскрытием трещин. В Японии исследования этого явления признаны заслуживающими доверия, но надежным на 100% этот метод не станет никогда, ибо многие катастрофические землетрясения происходили без каких-либо предварительных толчков.

Известно, что очаги землетрясений не остаются на одном и том же месте, а перемещаются в пределах сейсмической зоны. Зная направления этого перемещения и его скорость, можно было бы предположить будущее землетрясение. К сожалению, такого рода перемещение очагов не происходит равномерно. В Японии скорость миграции очагов определена величиной 100 км в год. В районе Мацуширо в Японии регистрировалось множество слабых толчков - до 8000 в день. Через несколько лет оказалось, что очаги приближаются к поверхности и смещаются в южном направлении. Было вычислено вероятное место -положение очага следующего землетрясения и непосредственно к нему была пробурена скважина. Толчки прекратились.

> Антисейсмические мероприятия

Антисейсмические мероприятия следует предусматривать при проектировании канализации, а также проводить их при строительстве и эксплуатации. Так в определенных районах по возможности следует проектировать децентрализованные системы канализации. При трассировке сети следует проектировать посередине проездов, а по трассам коллекторов и каналов, идущих вблизи водоемов, балок и оврагов, устраиваются аварийные выпуски.

В зданиях, возведенных с антисейсмическими мероприятиями, при оценке степени повреждения учитываются только повреждения несущих элементов конструкций.

Опыт эксплуатации сооружений показывает достаточную эффективность антисейсмических мероприятий, которые направлены на конструктивное упрочнение сооружений. Для их разработки необходимы данные о возможных динамических и остаточных деформациях грунтов в основании сооружений, возникающих при сейсмических воздействиях.

Существенно осложняет грунтовые условия при землетрясениях неоднородность геологического разреза, его обводненность и степень увлажненности пород.

Согласно заданию район реконструкции – с. Бурен-Хем, Каа-Хемский район Республика Тыва.

Технические решения, принятые в чертежах, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных чертежами мероприятий.

Проект разработан для следующих условий строительства и эксплуатации:

Климатический подрайон – IД;

Расчетная температура наружного воздуха -48°С (СНиП 23-01-99*);

Расчетный вес снегового покрова - 1,2 кПа (II снеговой район СНиП 2.01.07-85*);

Нормативная ветровая нагрузка - 0,23 кПа (I ветровой район СНиП 2.01.07-85*).

При разработке проекта принято:

Класс ответственности здания - II-ой уровень (нормальный СНиП 2.01.07-85*);

Класс функциональной пожарной опасности - Ф1.1 (СНиП 21-01-97);

Класс конструктивной пожарной опасности -С0 (СНиП 21-01-97);

Степень огнестойкости здания - II СНиП 21-01-97;

Сейсмичность района 8 баллов с 10% степенью опасности;

Сейсмичность площадки строительства - 8 баллов;

Сейсмичность здания - 8 баллов.

1.2. Антисейсмические мероприятия

Антисейсмические мероприятия разработаны в соответствии с требованиями глав СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах"

Проектом предусмотрен следующий комплекс мероприятий, обеспечивающих сейсмичность здания при расчетной сейсмичности 8 баллов:

По верху фундаментных плит укладывается слой раствора марки 100, толщиной 40 мм, армированный продольной арматурой 4Ø10 мм. Через каждые 300-400 мм продольные стержни должны быть соединены стержнями Ø6 мм.

Замоноличивание плит перекрытия с помощью антисейсмических поясов по всем продольным и поперечным стенам.

Глубина опирания перемычек не менее 350 мм и при ширине проёма до 1500 мм не менее 250 мм.

Углы и пересечения стен армируются сетками и укладываются в горизонтальные швы через 675 мм по высоте.

Антисейсмический пояс верхнего этажа связывается с нижележащей кладкой вертикальными выпусками арматуры.

Ступени соединяются при помощи сварки со стальными косоурами.

Крепление перегородок к стенам и перекрытию.

Мауэрлат крепится к антисейсмическому поясу анкерами, элементы стропил крепятся между собой стальными уголками и накладкам.

1.3. Обеспеченность района строительства инфрастуктурой строительства

В настоящее время в республике, в том числе на территории города Кызыл действуют 76 строительно-монтажных организаций. Из них наиболее крупными генподрядными являются: ООО «Тувастрой», ООО «Кызылстрой», ООО «Сельстрой», ООО «Еврострой», ООО «Херел», ООО «Хемчик», ООО «Жилье», ООО «Восток».

Также есть специализированные субподрядные организации: СВЭМ (Северо-восток электромонтаж), ООО «Энергострой» – электрооборудование и наружные электросети, ВПСМ (Востокпромсвязьмонтаж) – слаботочные сети, СЛМ (Союзлифтмонтаж), СТИ (Сибтеплоизоляция), ООО «Теплострой», СУ – «Нулевые циклы», СУ-48 – отделочные работы, УМ-14 – земляные работы и другие.

Темпы строительства во многом зависят от обеспеченности объектов строительными материалами. На сегодняшний день в республике налажено производство основных строительных материалов из местного сырья. Предприятия, выпускающие строительные материалы и изделия в городе Кызыле:

ЗСКМ ООО «Жилье» расположен в г. Кызыле в правобережном районе. Завод реализовывает кирпичи марок М100, М125, М150. Свою продукцию выпускает из местного материала, который добывается из Пий-Хемского месторождения суглинка. Кирпич производится путем обжига кирпича-сырца в кольцевой печи.

ЗЖБИ ООО «Жилье» выпускает следующие железобетонные изделия:

Предварительно-напряженные плиты перекрытия;

Плоские плиты;

Перемычки индивидуальные для жилых домов;

Карнизные плиты;

Элементы дорожных конструкций;

Лестничные ступени и площадки;

Фундаментные блоки и др.

ЗЖБИ «Сардаана» основным направлением данной организации является выпуск строительных изделий из железобетона:

Перемычки для жилых домов;

Фундаментные блоки.

ООО «Фрактал» производит:

Оконные и дверные блоки;

Пиломатериалы;

Круглый лес.

ООО «Восток» производит песок, щебень и другие материалы, применяемые в основном в строительстве автомобильных дорог.

Остальные строительные материалы и изделия поставляются из других регионов страны автомобильным транспортом. Крупными поставщиками строительных материалов являются ООО «Терминал», ООО «Тувакомплект», ООО «Сибирский бизнес», ООО «Сылдыс».

Кем подготовлена актуализация и гармонизация с Еврокодами СНиП II -7-81*?

Ответ: Актуализированная редакция СНиП II-7-81* подготовлен ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко ОАО «НИЦ «Строительство». В обсуждениях проекта актуализации СНиП II-7-81 принимали участие многочисленные профильные организации, работающие области сейсмостойкого строительства и смежных областях. В этой работе принимало активнейшее участие большое количество специалистов из центральных, научных, проектных, строительных организаций, а так же из регионов: Сибири, Кавказа, Прибайкалья, где проблема строительства в сейсмических регионах является реальной и жизненно важной.

Чем продиктована необходимость актуализации СНиП II -7-81*?

Ответ: Необходимость актуализации СНиП II-7-81* продиктована тем, что с момента выхода документа прошло более двадцати лет, что опыт применения действующей редакции СНиП II-7-81 на многих примерах продемонстрировал некоторые ошибочные положения документа, которые приводят к нежелательным последствиям проектирования. В качестве характерного примера может быть указан способ применения в нормах набора карт ОСР-97 (карты А, В, С) которые были рекомендованы Российской Академией наук для проектирования сооружений различной ответственности: карта А - для сооружений массового строительства, карты В и С - для проектирования ответственных и особо ответственных, а также уникальных сооружений. В предшествующих нормах (действовавших до СНиП II-7-81*) для сооружений различной ответственности использовалась таблица коэффициентов ответственности.

Эти коэффициенты учитывались при проектировании сооружений различной ответственности. Их применение влекло различия в величинах расчетной сейсмической нагрузки в два раза и более для сооружений разной ответственности. Поскольку в нормы включены три карты (А, В и С) вместо одной, которые определяли уровень расчетных сейсмических нагрузок, таблица коэффициентов ответственности была исключена из норм проектирования. В нормах СНиП II-7-81* такая таблица отсутствует. Включены лишь указания о применении различных карт при назначении расчетной сейсмической нагрузки для сооружений разной ответственности. Ответственность за выбор одной из трех карт возлагается, согласно «Общим положениям» СНиП, на генерального проектировщика. Однако опыт проектирования с использованием карт ОСР-97 показал, что на территориях многих городов и иных населенных пунктов на картах В и С или даже А, В и С указана одинаковая величина расчетной сейсмичности. Таким образом, создалась ситуация, когда ответственность сооружений при назначении расчетной сейсмической нагрузки нормами не учитывается. Это явная неточность, которая устранена в актуализированной редакции СНиП II-7-81.

Что нового включено в актуализированную редакцию СНиП II-7-81?

Ответ: В новой редакции СНиП II-7-81 впервые включены:

Методы сейсмозащиты, сейсмоизоляции и регулирования сейсмической нагрузки, которые с успехом уже применяются в настоящее время, например, на объектах Сочинской Олимпиады 2014 года;

Требования по применению пластичных сталей в качестве арматуры для железобетонных конструкций, возводимых в сейсмоопасных районах;

Положение о двухуровневом расчете на сейсмические нагрузки, основная идея которого заключается в признании статистической природы землетрясений, интенсивность которых зависит от их частоты. То есть при относительно более слабых землетрясениях, которые случаются чаще, не следует (не экономично) допускать значительные разрушения, наоборот, при сильных, но редких землетрясениях, целесообразно планировать локальные разрушения и неупругие деформации и допускать такие разрушения, но без глобальных обрушений, опасных для жизни и здоровья людей. Однако, следует заметить, что настоящую актуализацию СНиП II-7-81 включен двухуровневый расчет, который рекомендуется для применения при проектировании только наиболее ответственных сооружений и при обязательном научном сопровождении и участии ведущих научно-исследовательских организаций.

Модифицированы методики расчета, которые расширяют возможность применения современных компьютерных технологий, новых, пространственных, математических моделей сооружений;

Введен новый раздел, посвященный противопожарной безопасности в сейсмических районах;

Включено положение о проектировании многослойных несущих конструкций, обеспечивающих соответствие с Законом «Об энергосбережении».

В чем заключается Гармонизация актуализированной редакции СНиП II-7-81* с Еврокодами?

Ответ: В актуализированную редакцию СНиП II-7-81* включено более 15 пунктов, которые напрямую если не дублируют, то хорошо корреспондируются Европейской системой технического регулирования Еврокод. Так, например:

Включены в актуализированную редакцию СНиП II-7-81* две расчетные ситуации и, соответственно, два расчетных воздействия;

Включены в актуализированную редакцию СНиП II-7-81* требования по проектированию сейсмоизоляции и других инновационных систем сейсмической защиты сооружений;

Включены в актуализированную редакцию СНиП II-7-81* новые принципы применения Карт общего сейсмического районирования и т.д.