Пассивные способы сейсмозащиты

Пассивные способы сейсмозащиты применяются очень широко.

Вибрации и колебания зданий и сооружений при землетрясении являются опасным, крайне нежелательным процессом. Они оказывают отрицательное влияние не только на несущую способность, но и на эксплуатационную пригодность конструкций. Поэтому их уменьшение или полное
устранение имеет первостепенное практическое значение. Но так как характеристики динамического воздействия представляют собой данность, которую можно только определить, в распоряжении проектировщика остаются лишь конструктивные меры. Благодаря этим мерам динамический
конфликт более или менее успешно смягчается и ограничивается целесообразными, допустимыми пределами. Прежде всего проектировщики
стремятся создавать конструкции, собственные частоты которых существенно отличаются от частот возможного внешнего воздействия. Путем соответствующего варьирования статической схемы, жесткости отдельных
элементов и конструкции в целом, а также их массы достигается расхождение частот и удаление от резонансной области. После обеспечения приемлемых, безопасных характеристик колебаний (поскольку они неизбежны), можно подумать и о «восприятии» дополнительных динамических
усилий. В антисейсмическом строительстве все чаще применяются сравнительно гибкие конструкции. Благодаря этому разрушительная энергия землетрясения «воспринимается» движениями здания, превращается в кинетическую энергию и опасные ускорения по высоте здания уменьшаются, а
следовательно, уменьшаются и сейсмические силы. Другой путь их
уменьшения - это облегчение конструкций, применение легких строительных материалов главным образом для ненесущих, ограждающих элементов, что уменьшает инерционные силы.

Результаты инженерного анализа последствий землетрясений позволили сформулировать следующие общие принципы проектирования сейсмостойких зданий:

1. Принцип снижения сейсмической нагрузки, осуществление которого достигается уменьшением массы конструкции, благодаря применению
более легких и эффективных (по прочности) строительных материалов и
конструкций, а также выбором рациональной конструктивной схемы здания. Так как повреждения зданий во время перемещения грунта вызываются инерцией массы здания, то, следовательно, ее надо уменьшать.

2. Принцип равномерного распределения жесткостей и масс в зданиях, т е. все несущие элементы необходимо равномерно и симметрично
распределять в плане и по высоте здания. Конструктивная симметрия здания обеспечивает максимальное сближение центра масс и центра жесткостей и позволяет значительно снизить, а в идеальном случае - полностью
исключить кручение здания в плане.

Выполнение этого принципа обеспечивают следующие мероприятия:
симметричное расположение стен, колонн и проемов в плане относительно
продольной и поперечной осей здания, простая форма в плане, одинаковые
материал и размеры поперечных сечений несущих конструкций. При этом
меньшее значение для динамики здания или сооружения имеет его симмет-
рия относительно вертикальной оси, а большее - относительно осей в плане.

3. Принцип монолитности и равнопрочности элементов зданий и
сооружений, который обеспечивается расположением стыковых соединений сборных элементов по возможности вне зоны максимальных усилий, возникающих при землетрясениях. Соблюдение этого принципа обеспечивает, в частности, совместную работу стен и перекрытий, т е. позволяет
рассматривать здание как пространственную конструкцию.

В бескаркасных зданиях пространственная работа стен взаимно перпендикулярных направлений и перекрытий обеспечивается жесткими и
прочными связями между ними, в каменных зданиях требуются дополнительные мероприятия в виде антисейсмического пояса и т.п.

4. Принцип обеспечения условий, облегчающих развитие в элементах
конструкций пластических деформаций при возможной их перегрузке во
время землетрясений. Для этого необходимо, чтобы во время сейсмического воздействия конструкции не разрушались хрупко, а имели возможность
пластической работы. В этом случае здание приобретает при перегрузках
свойства адаптации, т.к. повышение податливости стыков за счет пластических деформаций сопровождается повышенным поглощением энергии
сейсмического воздействия и затуханием колебаний. Учитывая это, конструкции из каменных материалов и из бетона, склонные к хрупкому разрушению, обязательно армируют.