Бюллетень № 3 (стр. 4 )

Для уточнения сейсмической активности реальной строительной площадки рекомендуется проводить специальные геофизические изыскания с построением карт микросейсморайонирования.

В качестве примера на рис. 9 приведены результаты обобщенных сейсмологических исследований, положенных в основу карт ОСР-97 западной части Большого Кавказа, для Сочинского региона и Республики Абхазия.

Рис.9.

[Для справки: линеамент – региональный, линейно ориентированный элемент структуры и рельефа земной коры, длина которого во много раз превышает ширину. Линеаменты рассматриваются как отражение глубинных разломов в земной коре.]

ВНИМАНИЮ ПРОЕКТИРОВЩИКОВ!

Во вновь вводимом СП 14.13330.2011 в формулу (2) для определения значения сейсмической нагрузки для i-й формы колебаний здания или сооружения, в отличие от формулы (2) СНиП II-7-81*, введен новый коэффициент КА, назначаемый по таблице 4 СП 14.13330.2011 в зависимости от сочетаний расчетной сейсмической интенсивности на картах А, В и С (комплект карт ОСР-97). Например, для г. Сочи расчетная сейсмическая интенсивность составляет для карт А, В и С соответственно 8,9 и 9 баллов, и коэффициент КА=1,4. Для Краснодара это 7,8 и 9 баллов, и КА=1,5. Однако такого резкого директивного увеличения сейсмической нагрузки на 40% или 50% можно избежать, т. к. (цитата из таблицы 4 СП 14.13330.2011) «… При использовании результатов сейсмического микрорайонирования участка строительства значение коэффициента КА принимают равным 1.0 …»

ВНИМАНИЮ ПРОЕКТИРОВЩИКОВ!

Стоимость работ по микросейсморайонированию для строительной площадки 1 га ориентировочно составляет 600-1000 тыс. рублей. Удорожание же основных несущих строительных конструкций, включая свайные фундаменты, при повышении сейсмической нагрузки на 40% (50%) при отсутствии микросейсморайонирования может составить 30-80 млн. рублей, в зависимости от сложности площадки.

Вывод: проведение микросейсморайонирования – исключительно выгодное мероприятие!

 

Рис. 9. Эпицентры землетрясений и сейсмогенерирующие структуры западной части Большого Кавказа (по )

2.1.6. Особенности проектирования реконструкции зданий

в сейсмически активных районах

Проектирование реконструкции зданий ранней постройки имеет большое количество существенных отличий от проектирования новых зданий.

Во-первых, многие старые здания были запроектированы и построены тогда, когда нормативная база строительства в сейсмических районах не существовала вовсе или была еще в зачаточном состоянии. В течение многих лет после постройки этих зданий в результате серьезных исследований был уточнен фон сейсмической активности сейсмоопасных регионов страны. Причем это уточнение, как правило, привело к увеличению сейсмической активности строительных площадок в виде действующих на настоящий момент карт ОСР-97 (А, В,С). В результате многие старые здания, построенные в свое время без учета сейсмического воздействия на них или с сейсмическим воздействием малой интенсивности, в свете требований новых нормативных документов стали зданиями, опасными в сейсмическом отношении для жизни людей и безопасной эксплуатации.

Во многих случаях новые нормативы сейсморайонирования увеличивают расчетную балльность землетрясений на 1 или даже 2 балла, что увеличивает сейсмическое воздействие на здание в 2 или в 4 раза. Действующими на данный момент СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений», п.4.6, требуется оценку технического состояния конструкций производить с учетом нормативных факторов сейсмического воздействия: расчетной сейсмичности площадки строительства по картам ОСР-97, повторяемости сейсмического воздействия, спектрального состава сейсмического воздействия, категории грунтов по сейсмическим свойствам. Т. е. набор нормативных требований к строительным конструкциям зданий и сооружений может КАРДИНАЛЬНО отличаться от таковых в момент проектирования и строительства здания.

Во-вторых, новые нормы предъявляют более жесткие требования к объемно-планировочному решению зданий, к их жесткости, типу несущих элементов, условиям их сопряжения, к пролетам, шагу вертикальных несущих конструкций, их гибкости и т. д. и т. п., что, зачастую, в старых зданиях не обеспечено.

ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ПРАВИЛО: после реконструкции здание должно удовлетворять всем директивным требованиям действующих нормативов, обеспечивающим их безопасность при возросшем расчетном сейсмическом воздействии.

В-третьих, здания проектируются с учетом срока их капитальности. Обычно для зданий и сооружений II уровня ответственности (массовое строительство) это 100 лет. По мере эксплуатации конструкции претерпевают физический износ. Деструкционные процессы (выветривание, коррозия, микротрещинообразование, переходящее в появление макротрещин, выщелачивание, знакопеременные суточные и сезонные температурные колебания, радиационное воздействие и т. п.) приводят к существенной потере строительными материалами прочностных свойств и к снижению площадей рабочих сечений. Кроме того, в старых зданиях часто применялась бутовая неармированная каменная кладка, бетон с использованием окатанной гальки вместо щебня, арматура низких классов по прочности, а конструктивные сечения элементов определялись по теориям прочности, потерявшим свою актуальность.

Так, в 1981 г. Центральным научно-исследовательским институтом им. (ЦНИИСК) был введен так называемый коэффициент редукции, или, другими словами, поведения зданий, вскрывающий, как предполагалось, внутренние резервы конструкций и увеличивающий их несущую способность. Считалось, что этот коэффициент учитывает рассеивание энергии при подземных толчках, т. е. снижает их потенциальную опасность.

Однако в 2011 г. российские ученые, которым поручили участвовать в приведении наших норм в соответствие с европейскими, наткнулись на грубейшую ошибку в отечественных правилах (см. Н. Веденеева. У Сочи нет запаса прочности.-«Московский комсомолец», ). Оказывается, тот самый коэффициент, на который делилась разрушительная сила землетрясения, был чересчур завышен. В то время, когда прогрессивный Запад снижал степень возможного разрушения, уменьшая силу воздействия толчков аналогичным коэффициентом в 1,5-2 раза (при этом необходимо было выполнить ряд конструктивных требований), наши проектировщики делили опасность землетрясения на коэффициент 4 (!). Как итог, здания, запроектированные на 9-балльное землетрясение, в реальности могут разрушиться уже при землетрясении силой в 7-8 баллов, а при толчках в 5-6 баллов дать трещины.

Вновь введенные нормативы сейсмостойкого строительства СП 14.13330.2011 во многом избавлены от подобных недостатков. Таким образом, проверке достаточности сейсмостойкости согласно требованиям современных норм подлежат не только старые реконструируемые здания, но относительно недавно построенные по нормам 1981 года.

ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ПРАВИЛО: для оценки остаточного ресурса и технического состояния строительных конструкций реконструируемых зданий необходимо произвести их поверочный расчет с учетом:

·  ФАКТИЧЕСКОЙ прочности материалов конструкций, дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность конструкций;

·  с учетом фактических опираний и сопряжений несущих конструкций, их РЕАЛЬНОЙ расчетной схемы;

·  вида и характера фактических (или требуемых) НАГРУЗОК, точек их приложения или распределения по конструктивным элементам;

·  фактического АРМИРОВАНИЯ и способов сопряжения железобетонных элементов;

·  с использованием современных пакетов прикладных программ (ППП), разработанных на базе новейших научных исследований в области сейсмологии.

Требование СП 13-102-2003, п. 10.8: «На основании проведенного расчета производят:

·  определение усилий в конструкциях от эксплуатационных нагрузок и воздействий, в т. ч. и сейсмических;

·  определение несущей способности этих конструкций.

Сопоставление этих величин показывает степень реальной загруженности конструкций по сравнению с ее несущей способностью».

Математически это требование оценки технического состояния конструкций реконструируемых зданий записывается в виде

F = Φ – N ≥ 0 (1),

где F – резерв прочности или функция неразрушимости;

Φ – прочность конструкции;

N – действующая нагрузка на конструкцию.

По итогам этого анализа согласно ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правило обследования и мониторинга технического состояния» конструкции подразделяются на:

- находящиеся в нормальном техническом состоянии, при котором количественные и качественные параметры всех критериев оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений, включая состояние грунтов основания, соответствуют установленным в проектной документации значениям с учетом пределов их изменения;

- находящихся в работоспособном техническом состоянии, при котором некоторые из числа оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта или норм, но имеющиеся нарушения требований, в конкретных условиях эксплуатации, не приводят к нарушению работоспособности, и необходимая несущая способность конструкций и грунтов основания, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается;

- находящиеся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Это состояние строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, при котором имеются крены, дефекты и повреждения, приведшие к снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения, потери устойчивости или опрокидывания, и функционирование конструкций и эксплуатация здания или сооружения возможны либо при контроле (мониторинге) технического состояния, либо при проведении необходимых, мероприятий по восстановлению или усилению конструкций и (или) грунтов основания и последующем мониторинге технического состояния (при необходимости);

- находящиеся в аварийном состоянии, когда строительные конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, характеризуются повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения и/или характеризуются кренами, которые могут вызвать потерю устойчивости объекта.