Сейсмические области России

Главные задачи сейсмостойкого строительства:

• Понимать, что происходит при взаимодействии строительных объектов с трясущимся основанием.
• Предвидеть последствия возможных толчков.
• Проектировать, возводить и поддерживать в надлежащем состоянии сейсмические объекты.

В настоящее время наиболее эффективным и экономически целесообразным инструментом в сейсмостойком строительстве является вибрационный контроль сейсмической нагрузки и, в частности, сейсмическая изоляция, позволяющая возводить сравнительно легкие и недорогие постройки:

1 Сейсмическое нагружение

2 Сейсмическая защита

3 Сейсмический анализ

4 Экспериментальная проверка сейсмостойкости

5 Вибрационный контроль

5.1 Сухая кладка стен

5.2 Сейсмический амортизатор

 

5.3 Инерционный демпфер

5.4 Гистерезисный демпфер

5.5 Демпфирование вертикальной  конфигурацией

5.6 Многочастотный успокоитель  колебаний

5.7 Приподнятое основание здания

5.8 Свинцово-резиновая опора

5.9 Пружинный демпфер

5.10 Фрикционно-маятниковая опора

6 Исследование сейсмостойкости

Сейсмическое нагружение (seismic loading) является одним из основных понятий в сейсмостойком строительстве и теории сейсмостойкости и означает приложение колебательного возбуждения землетрясения к различным постройкам. Сейсмическое нагружение происходит на поверхностях контакта сооружения с грунтом, либо с соседним сооружением, либо с порождённой землетрясением гравитационной волной цунами. Оно постоянно экзаменует сейсмостойкость сооружения и иногда превышает его возможность выстоять без разрушений.

Сейсмическая защита. Исходя из того, что прочность стали примерно в 10 раз выше, чем у самого качественного бетона и каменной или кирпичной кладки, понятие сейсмостойкость ассоциируется с достаточно прочной постройкой, с мощным стальным каркасом или стенами, способными выстоять расчётное землетрясение без полного разрушения и с минимальными человеческими жертвами. Примером такой постройки может служить изображенный рядом спальный корпус Университета Беркли, усиленный наружной антисейсмической стальной фермой. Однако не следует навязывать зданию почти непосильную задачу — сопротивляться сокрушительному землетрясению. Лучше дать этому зданию возможность как бы парить над трясущейся землей. Провозгласить такую цель, конечно, значительно проще, чем достичь её практически.

 

Сейсмический анализ или по-другому анализ сейсмостойкости является интеллектуальным инструментом в сейсмостойком строительстве, который разбивает эту сложную тему на ряд подразделов для лучшего понимания работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.

Анализ сейсмостойкости основывается на принципах динамики сооружений и антисейсмического проектирования. В течение десятилетий, самым распространённым методом анализа сейсмостойкости являлся метод спектров реакции, который получил свое развитие в настоящее время. Однако спектры реакции хороши лишь для систем с одной степенью свободы. Использование пошагового интегрирования с трехмерными диаграммами сейсмостойкости оказываются более эффективным методом для систем со многими степенями свободы и со значительной нелинейностью в условиях переходного процесса кинематической раскачки.

Экспериментальная проверка сейсмостойкости, или исследование сейсмостойкости, необходимо для понимания действительной работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой. Она бывает, в основном, двух видов: полевая (натурная) и на сейсмоплатформе. Удобнее всего испытывать модель здания на сейсмоплатформе, воссоздающей сейсмические колебания — если, конечно, нет времени дождаться настоящего землетрясения.

Такие лабораторные испытания проводятся на больших или меньших моделях зданий и сооружений уже в течение многих лет, однако стоимость их довольно высока. Чтобы снизить эту стоимость, рекомендуется применять Performance Factor Procedure, впервые предложенную для экспериментальной проверки эффективности сейсмической изоляции.

Вибрационный контроль (vibration control) является системой устройств для уменьшения сейсмической нагрузки на здания и сооружения. Все эти устройства можно классифицировать как пассивные, активные и гибридные. Ниже кратко описаны некоторые устройства и методы вибрационного контроля:

 

• Сухая кладка стен. Первыми строителями, обратившим особое внимание на сейсмостойкость капитальных построек, в частности стен зданий, были инки, древние жители Перу. Особенностями архитектуры инков является необычайно тщательная и плотная (так, что между блоками нельзя просунуть и лезвия ножа) подгонка каменных блоков (часто неправильной формы и различных размеров) друг к другу без использования строительных растворов. Благодаря этим особенностям кладка инков не имела резонансных частот и точек концентрации напряжений, обладая дополнительной прочностью свода. При землетрясениях небольшой и средней силы такая кладка оставалась практически неподвижной, а при сильных — камни «плясали» на своих местах, не теряя взаимного расположения и при окончании землетрясения, укладывались в прежнем порядке. Эти обстоятельства позволяют считать сухую кладку стен инками одним из первых в истории устройств пассивного вибрационного контроля зданий.
• Сейсмический амортизатор. Сейсмический амортизатор Earthquake-Protective Building Buffer — это разновидность сейсмической изоляции для защиты зданий и сооружений от потенциально разрушительных землетрясений.Они дорогие и такие амортизаторы не во всех сейсмоопасных зданиях. Недавно сейсмические амортизаторы под именем Metallic Roller Bearings были установлены в жилом 17-этажном комплексе в г.Токио, Япония.
• Инерционный демпфер. Обычно, инерционный демпфер (Tuned Mass Damper), называемый также инерционный гаситель, является одним из устройств для вибрационного контроля, представляет собой массивный бетонный блок, установленный на высотном здании или другом сооружении, который колеблется с резонансной частотой данного объекта с помощью специального пружиноподобного механизма под сейсмической нагрузкой.

 

• Гистерезисный демпфер. Гистерезисный демпфер (Hysteretic damper) предназначен для улучшения работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой за счёт диссипации сейсмической энергии проникающей в эти здания и сооружения. Имеются, в основном, четыре группы гистерезисных демпферов, а именно:

Жидкостный вязкоупругий демпфер

Твердый вязкоупругий демпфер

Металлический вязкотекучий демпфер

Демпфер сухого трения.

Каждая группа демпферов имеет свою специфику, свои достоинства и недостатки, которые следует учитывать при их применении.

• Демпфирование вертикальной конфигурацией (Building elevation control) предназначено для улучшения работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой за счёт предотвращения резонансных колебаний с помощью дисперсии сейсмической энергии проникающей в эти здания и сооружения. Пирамидальные постройки не перестают привлекать внимание архитекторов и инженеров также благодаря их большей устойчивости при ураганах и землетрясениях.
• Многочастотный успокоитель колебаний (Multi-Frequency Quieting Building System) или, сокращенно, МУК является системой устройств для вибрационного контроля, установленной на высотном здании или другом сооружении, которая колеблется с определёнными резонансными частотами данного объекта под сейсмической нагрузкой. Каждый МУК включает в себя ряд междуэтажных диафрагм, обрамленных набором выступающих консолей с различными периодами собственных колебаний и работающих как инерционные демпферы. Использование МУК позволяет сделать здание как функциональным, так и архитектурно привлекательным

 

 

• Приподнятое основание здания (Elevated building foundation) является инструментом вибрационного контроля в сейсмостойком строительстве, который может улучшить работу зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой. Эффект Приподнятого основания здания (ПОЗ) основан на следующем. В результате многократных отражений, диффракций и диссипаций сейсмических волн в процессе их распространения внутри ПОЗ, передача сейсмической энергии в надстройку (верхнюю часть здания) оказывается сильно ослабленной.
• Свинцово-резиновая опора (Lead Rubber Bearing) — это сейсмическая изоляция, предназначенная для улучшения работы зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой за счёт интенсивного демпфирования сейсмической энергии, проникающей через фундаменты в эти здания и сооружения. На фото справа показано испытание свинцово-резиновой опоры сделанной из резинового цилиндра со свинцовым сердечником.
• Пружинный демпфер (springs-with-damper base isolator) является изолирующим устройством, подобным по замыслу свинцово-резиновой опоре. Два небольших трехэтажных дома с такими устройствами, расположенными в Санта Монике (Калифорния), были проэкзаменованы Нортриджским землетрясением в 1994 году.
• Фрикционно-маятниковая опора (Friction Pendulum Bearing) — это сейсмическая изоляция, являющаяся инструментом вибрационного контроля в сейсмостойком строительстве, который может улучшить работу зданий и сооружений под сейсмической нагрузкой.Основные элементы фрикционно-маятниковой опоры (ФМО):

сферически вогнутая поверхность скольжения;

сферический ползунок;ограничительный цилиндр.

• Исследование сейсмостойкости (Earthquake engineering research) включает в себя как полевые, так и аналитические и лабораторные

 

эксперименты, имеющие целью объяснение известных фактов либо пересмотр общепринятых взглядов в свете вновь открытых фактов и теоретических разработок в области сейсмостойкого строительства.

Тем не менее, основным практическим методом получения новых знаний в этой области до сих пор является обследование поврежденных при землетрясениях сооружений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Заключение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV. Источники:

1. Проблемы прогноза землетрясений и интерпретация сейсмологических данных. - М.:Наука.1992.-271с.

2. Методы сейсмических исследований \ Пузырев Н.Н.- Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние,1992.-236с.

3. Зоненшайн Л. П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР: В 2 кн. – М.: Недра, 1990. – Кн. 1. – 328 с.: ил.

4.Советский энциклопедический словарь \Под гл. редакцией А.М. Прохорова. – М.: «Советская Энциклопедия», 1987.-1600с.

5.Четырехъязычный энциклопедический  словарь терминов по физической географии. \Под редакцией А.И. Спиридонова. – М.: «Советская Энциклопедия», 1980.-703с.

6.Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая  география СССР. Азиатская часть: Учеб. для студ. геогр. спец. вузов. – 4-е изд., исправ. и доп. – М.: Высш.шк.,1987. – 448 с.: ил

7.Раковская Э.М., Давыдова М.И. Физическая  география России: учеб. для студ. пед. высш. учеб. заведений: В 2ч. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – Ч. 1. – 288 с.: ил.

8. http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/3-2001/rundkquist.htm# .begin

9. http://www.geol.msu.ru/deps/seismic/index.shtml?courses.html

10.http://www.erudition.ru/referat/ref/cat/5/html/

11.http://www.zachetka.ru/referat/downioad.aspx?refid=39055

12.http://www.eco.rian.ru/ecoinfogr/

13.http://www.scgis.ru/Russian/cp1251/h_dgggms/1-9/sfarovt.html#c2

14.http://www.ecosystema.ru