Каменные конструкции в условиях высокой сейсмичности

Один ученый образно сказал о сейсмике, что «вся наша цивилизация строится и развивается на крышке котла, внутри которого кипят страшные, необузданные тектонические стихии, и никто не застрахован оттого, что хотя бы раз в жизни не окажется на этой прыгающей крышке».

Эти "весёлые" слова довольно вольно трактуют проблему. Существует строгая наука, называемая сейсмологией («сейсмос» по-гречески означает «землетрясение», а термин этот ввёл в употребление около 120 лет назад ирландский инженер Роберт Мале), согласно которой причины возникновения землетрясений можно разделить на три группы:

· Карстовые явления. Это растворение карбонатов, содержащихся в грунте, образование полостей, способных обрушиться. Землетрясения, вызванные этим явлением, обычно имеют небольшую силу.

· Вулканическая деятельность. В качестве примера можно привести землетрясение, вызванное извержением вулкана Кракатау в проливе между островами Ява и Суматра в Индонезии в 1883 году. На 80 км в воздух поднялся пепел, его выпало свыше 18 км³, это вызывало в течение нескольких лет яркие зори. Извержение и морская волна высотой свыше 20 м привели к гибели десятков тысяч человек на соседних островах. Но всё же землетрясения, вызванные вулканической деятельностью, наблюдаются относительно редко.

· Тектонические процессы. Именно из-за них и происходит большинство землетрясений на Земном шаре.

«Тектоникос» в переводе с греческого - «строить, строитель, строение». Тектоника – наука о строении земной коры, самостоятельная отрасль геологии.

Существует геологическая гипотеза фиксизма, исходящая из представлений о незыблемости (фиксированности) положений континентов на поверхности Земли и о решающей роли вертикально направленных тектонических движений в развитии земной коры.

Фиксизм противопоставляется мобилизму – геологической гипотезе, впервые высказанной немецким геофизиком Альфредом Вегенером в 1912 году и предполагающей большие (до нескольких тыс. км) горизонтальные перемещения крупных литосферных плит. Наблюдения из космоса позволяют говорить о безусловной правоте этой гипотезы.

Земная кора – верхняя оболочка Земли. Различают материковую кору (толщиной от 35…45 км под равнинами, до 70 км в области гор) и океаническую (5…10 км). В строении первой имеются три слоя: верхний осадочный, средний, называемый условно «гранитным», и нижний «базальтовый»; в океанической коре «гранитный» слой отсутствует, а осадочный имеет уменьшенную мощность. В переходной зоне от материка к океану развивается кора промежуточного типа (субматериковая или субокеаническая). Между земной корой и ядром Земли (от поверхности Мохоровичича до глубины 2900 км) располагается мантия Земли, составляющая 83 % объёма Земли. Предполагают, что она в основном сложена оливином; благодаря высокому давлению вещество мантии, по-видимому, находится в твердом кристаллическом состоянии, за исключением астеносферы, где оно, возможно, аморфно. Температура мантии 2000…2500^оС. Литосфера включает земную кору и верхнюю часть мантии.

Граница раздела между земной корой и мантией Земли выявлена югославским сейсмологом А. Мохоровичичем в 1909 году. Скорость продольных сейсмических волн при переходе через эту поверхность возрастает скачком с 6,7…7,6 до 7,9…8,2 км/с.

Согласно теории "плоскостной тек­тоники" (или «тектоники плит») канадских учёных Форте и Митровица, земная кора по всей толщине и даже несколько ниже поверхности Мохоровичича разделена тре­щинами на плоскости-платформы (тектонические литосферные плиты), которые несут на себе груз океанов и континентов. Выявлено 11 крупных плит (Африканская, Индийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая, Евразиатская, Тихоокеанская, Карибская, плита Кокос западнее Мексики, плита Наска западнее Южной Америки, Аравийская) и множество мелких. Плиты имеют разное расположение по высоте. Швы между ними (так называемые сейсми­ческие разломы) заполнены значительно менее прочным материалом, чем материал плит. Плиты как бы плавают в земной мантии и непрерывно сталкивают­ся одна с другой краями. Есть карта-схема, на которой показаны направления перемещений тектонических плит (условно относительно Африканской плиты).

По Н. Колдеру существуют три типа стыков между плитами:

- расщелина, образующаяся при отходе плит друг от друга (Северо-Американской от Евразиатской). Это приводит к ежегодному увеличению расстояния между Нью-Йорком и Лондоном на 1 см;

- жёлоб – океаническая впадина по границе плит при их сближении, когда одна из них изгибается и погружается под край другой. Так случилось 26 декабря 2004 года западнее острова Суматра при столкновении Индийской и Евразиатской плит;

- трансформный разлом – скольжение плит относительно друг друга (Тихоокеанской относительно Северо-Американской). Американцы грустно шутят, что Сан-Франциско и Лос-Анджелес рано или поздно соединятся, так как находятся на разных берегах сейсмического разлома Сен-Андреас (Сан-Франциско - на Северо-Американской плите, а узкий Калифорнийский участок вместе с Лос-Анджелесом – на Тихоокеанской) длиной около 900 км и движутся навстречу друг другу со скоростью 5 см/год. Когда в 1906 г. здесь прои­зошло землетрясение, то 350 км из указанных 900 сместились и зас­тыли со смещением сразу до 7 м. Есть фотография, на которой видно, как у одного калифорнийского фермера одна часть забора сместилась по линии разлома относительно другой. По предсказаниям некоторых сейсмологов в результате катастро­фического землетрясения полуостров Калифорния может оторваться от материка вдоль Калифорнийского залива и превратиться в остров или вообще уйти на дно океана.

Большинство сейсмологов связывают возникновение землетрясений с внезапным высвобождением энергии упругой деформации (теория упругого высвобождения). Согласно этой теории, в районе разлома происходят длительные и очень медленные деформации – тектоническое движение. Оно приводит к накоплению напряжений в материале плит. Напряжения растут-растут и в определённый момент времени достигают предельного для прочности пород значения. Происходит разрыв пород. Разрыв вызывает внезапное быстрое смещение плит – толчок, упругую отдачу, вследствие чего возникают сейсмические волны. Таким образом, длительные и очень медленные тектонические движения переходят при землетрясении в движения сейсмические. Они имеют большую скорость из-за быстрой (в течение 10…15 с) «разрядки» накопленной огромной энергии. Максимальная зафиксированная на Земле энергия землетрясения – 10¹⁸ Дж.

Тектонические движения происходят на значительной длине стыка плит. Разрыв же пород и вызванные им сейсмические движения происходят на каком-то локальном участке стыка. Этот участок может располагаться на разной глубине от поверхности Земли. Указанный участок называют очагом или гипоцентральной областью землетрясения, а точку этой области, где начался разрыв – гипоцентром или фокусом.

Иногда не вся накопившаяся энергия «разряжается» сразу. Неосвободившаяся часть энергии вызывает в новых связях напряжения, которые через некоторое время достигают на отдельных участках предельного для прочности пород значения, вследствие чего возникает афтершок – новый разрыв и новый толчок, однако меньшей силы, чем в момент основного землетрясения.

Землетрясениям предшествуют более слабые толчки – форшоки. Их появление связано с достижением в массиве таких уровней напряжений, при которых происходят местные разрушения (в наиболее слабых участках породы), но основная трещина образоваться ещё не может.

Если очаг землетрясения располагается на глубине до 70 км, то такое землетрясение называют нормальным, при глубине более 300 км – глубокофокусным. При промежуточной глубине очага и землетрясения называют промежуточными. Глубокофокусные землетрясения редки, они происходят в области океанических впадин, отличаются большой величиной выделенной энергии и, следовательно, наибольшим эффектом проявления на поверхности Земли.

Эффект проявления землетрясения на поверхности Земли, а следовательно, и их разрушительный эффект зависят не только от величины энергии, выделяющейся при внезапном разрыве материала в очаге, но и от гипоцентрального расстояния. Оно определяется как гипотенуза прямоугольного треугольника, катетами которого являются эпицентральное расстояние (расстояние от точки на поверхности Земли, где определяется интенсивность землетрясения, до эпицентра – проекции гипоцентра на поверхность Земли) и глубина гипоцентра.

Если на поверхности Земли вокруг эпицентра найти точки, где землетрясение проявляется с одинаковой интенсивностью, и соединить их между собой линиями, то получатся замкнутые кривые – изосейты. Вблизи эпицентра форма изосейт в известной мере повторяет форму очага. По мере удаления от эпицентра интенсивность эффекта ослабевает, и закономерность этого ослабления зависит от энергии землетрясения, особенностей очага и среды прохождения сейсмических волн.

Во время землетрясений поверхность Земли испытывает вертикальные и горизонтальные колебания. Вертикальные колебания очень существенны в эпицентральной зоне, однако уже на сравнительно небольшом расстоянии от эпицентра их значение быстро падает, и здесь в основном приходится считаться с горизонтальными воздействиями. Так как случаи расположения эпицентра в черте или вблизи поселений редки, то до последнего времени при проектировании в основном учитывались только горизонтальные колебания. По мере увеличения плотности застройки опасность расположения эпицентров в черте населённых пунктов соответственно возрастает, и поэтому с вертикальными колебаниями приходится также считаться.

В зависимости от эффекта проявления землетрясения на поверхности Земли их классифицируют по интенсивности в баллах, которая определяется по различным шкалам. Всего таких шкал было предложено около 50 шкал. К числу одних из первых относятся шкалы Росси-Фореля (1883 г.) и Меркалли-Канкани-Зиберга (1917 г.). Последняя шкала и сейчас применяется в некоторых европейских странах. В США с 1931 г. применяют модифицированную 12- балльную шкалу Меркалли (кратко ММ). У японцев своя 7-балльная шкала.

У всех на слуху шкала Рихтера. Но она не имеет никакого отношения к классификации по интенсивности в баллах. Предложена она была в 1935 г. американским сейсмологом Ч. Рихтером и теоретически обоснована совместно с Б. Гутенбергом. Это шкала магнитуд – условной характеристики энергии деформаций, выделяемой очагом землетрясения. Магнитуду находят по формуле

где - максимальная амплитуда смещения в сейсмической волне, измеренная при рассматриваемом землетрясении на некотором удалении (км) от эпицентра, мкм (10^-6 м);

- максимальная амплитуда смещения в сейсмической волне, измеренная при некотором очень слабом («нулевом» землетрясении) на некотором удалении (км) от эпицентра, мкм (10^-6 м).

При использовании для определения амплитуд смещений поверхностных волн, фиксируемых станциями наблюдения, принимают

тогда

Эта формула даёт возможность по , измеренной всего одной станцией, найти величину , зная . Если, например, 0,1 м = 10⁵ мкм и200 км, 2,3, то

Шкалу Ч. Рихтера (классификацию землетрясений по магнитуде) можно представить в виде таблицы:

Характеристика землетрясений	Магнитуда	Среднее количество в год
Катастрофа планетарного масштаба	8	1-2
Сильное, регионального масштаба	7…8	15-20
Сильное, локального масштаба	6…7	100-150
Среднее	5…6	750-1000
Слабое, местное	4…5	5000-7000

Таким образом, магнитуда лишь хорошо характеризует происшедшее явление в очаге землетрясения, но не даёт информации о разрушительном эффекте его на поверхности Земли. Это – «прерогатива» других, уже названных шкал. Поэтому заявление председателя Совмина СССР Н.И. Рыжкова после Спитакского землетрясения о том, что «сила землетрясения составила 10 баллов по шкале Рихтера» лишено смысла. Да, интенсивность землетрясения, действительно, была равна 10 баллам, но по шкале MSK-64.

Международная шкала Института Физики Земли им. О.Ю. Шмидта АН СССР MSK-64 была создана в рамках ЕЭС С.В. Медведевым (СССР), Шпонхоером (ГДР) и Карником (ЧССР). По первым буквам фамилий авторов она и названа – MSK. Год создания, понятно из названия, 1964. В 1981 г. шкалу модифицировали, и она стала называться MSK-64^*.

Шкала содержит инструментальную и описательную части.

Решающей для оценки интенсивности землетрясений является инструментальная часть. Она основана на показаниях сейсмометра – прибора, фиксирующего с помощью сферического упругого маятника максимальные относительные смещения в сейсмической волне. Период собственных колебаний маятника подобран так, чтобы он был примерно равен периоду собственных колебаний малоэтажных зданий – 0,25 с.

Классификация землетрясений согласно инструментальной части шкалы:

Шкала, баллы	Максимальное смещение маятника, мм	Максимальная скорость колебаний грунта, см/с	Максимальное ускорение грунта, см/с^2
	1,5…3	3…6	30…60
	3,1…6	6,1…12	61…120
	6,1…12	12,1…24	121…240
	12,1…24	24,1…48	241…480

Из таблицы видно, что ускорение грунта при 9 баллах – 480 см/с², что составляет почти половину = 9,81 м/с². Каждому баллу соответствует увеличение ускорения грунта в два раза; при 10 баллах оно равнялось бы уже .

Описательная часть шкалы состоит из трёх разделов. В первом интенсивность классифицирована по степени повреждений зданий и сооружений, выполненных без антисейсмических мер. Во втором разделе описаны остаточные явления в грунтах, изменение режима грунтовых и подземных вод. Третий раздел назван «прочие признаки», в который входит, например, реакция людей на землетрясение.

Оценка повреждений дана для трёх типов зданий, возводимых без антисейсмических усилений:

Тип здания	Характеристика здания
А	Стены из рваного камня, из кирпича – сырца, глинобитные.
Б	Стены из обожжённого кирпича, из природных и бетонных крупных блоков и мелких камней правильной формы.
В	Крупнопанельные, со стальным и железобетонным каркасом, деревянные хорошей постройки.

Классификация степени повреждений:

Степень повреждения	Наименование повреждения	Характеристика повреждений
	Лёгкие повреждения	Небольшие трещины в стенах, откалывание небольших кусков штукатурки.
	Умеренные повреждения	Небольшие трещины в стенах, небольшие трещины в стыках между панелями, откалывание довольно больших кусков штукатурки; падение черепицы с крыш, трещины в дымовых трубах, падение частей дымовых труб (имеются в виду трубы зданий).
	Тяжёлые повреждения	Большие глубокие и сквозные трещины в стенах, значительные трещины в стыках между панелями, падение дымовых труб.
	Разрушения	Обрушение внутренних стен и стен заполнения каркаса, проломы в стенах, обрушение частей зданий, разрушение связей (коммуникаций) между отдельными частями здания.
	Обвалы	Полное разрушение здания.

При наличии в конструкциях зданий антисейсмических усилений, соответствующих интенсивности землетрясений, их повреждения должны быть не выше 2-й степени.

Повреждения зданий и сооружений, возведённых без антисейсмических мер:

Шкала, баллы	Характеристики повреждений различных типов зданий
	1-я степень в 50 % зданий типа А; 1-я степень в 5 % зданий типа Б; 2-я степень в 5 % зданий типа А.
	1-я степень в 50 % зданий типа В; 2-я степень в 5 % зданий типа В; 2-я степень в 50 % зданий типа Б; 3-я степень в 5 % зданий типа Б; 3-я степень в 50 % зданий типа А; 4-я степень в 5 % зданий типа А. Трещины в каменных оградах.
	2-я степень в 50 % зданий типа В; 3-я степень в 5 % зданий типа В; 3-я степень в 50 % зданий типа Б; 4-я степень в 5 % зданий типа Б; 4-я степень в 50 % зданий типа А; 5-я степень в 5 % зданий типа А Памятники и статуи сдвигаются, надгробные памятники опрокидываются. Каменные ограды разрушаются.
	3-я степень в 50 % зданий типа В; 4-я степень в 5 % зданий типа В; 4-я степень в 50 % зданий типа Б; 5-я степень в 5 % зданий типа Б; 5-я степень в 75 % зданий типа А. Памятники и колонны опрокидываются.

Остаточные явления в грунтах, изменение режима грунтовых и подземных вод:

Шкала, баллы	Характерные признаки
1-4	Нарушений нет.
	Небольшие волны в проточных водоёмах.
	В отдельных случаях – оползни, на сырых грунтах возможны видимые трещины шириной до 1 см; в горных районах – отдельные оползни, возможны изменения дебита источников и уровня вод в колодцах.
	В отдельных случаях – оползни проезжих частей дорог на крутых склонах и трещины на дорогах. Нарушение стыков трубопроводов. В отдельных случаях – изменения дебита источников и уровня воды в колодцах. В немногих случаях возникают или пропадают существующие источники воды. Отдельные случаи оползней на песчаных и гравелистых берегах рек.
	Небольшие оползни на крутых откосах выемок и насыпей дорог, трещины в грунтах достигают нескольких сантиметров. Возможно возникновение новых водоёмов. Во многих случаях изменяется дебит источников и уровень воды в колодцах. Иногда пересохшие колодцы наполняются водой или существующие иссякают.
	Значительные повреждения берегов искусственных водоёмов, разрывы частей подземных трубопроводов. В отдельных случаях – искривление рельсов и повреждение проезжих частей дорог. На равнинах наводнения, часто заметны наносы песка и ила. Трещины в грунтах до 10 см, а по склонам и берегам – более 10 см. Кроме того, много тонких трещин в грунтах. Частые оползни и осыпание грунтов, обвалы горных пород.

Прочие признаки:

Шкала, баллы	Характерные признаки
	Людьми не ощущается.
	Отмечается некоторыми очень чуткими людьми, находящимися в покое.
	Отмечается немногими, очень лёгкое раскачивание висящих предметов.
	Лёгкое раскачивание висящих предметов и неподвижных автомашин. Слабый звон посуды. Распознаётся всеми людьми внутри зданий.
	Заметное раскачивание висящих предметов, останавливаются маятниковые часы. Опрокидывается неустойчивая посуда. Ощущается всеми людьми, все просыпаются. Животные беспокоятся.
	Падают книги с полок, сдвигаются картины, лёгкая мебель. Падает посуда. Многие люди выбегают из помещений, передвижение людей неустойчивое.
	Все признаки 6 баллов. Все люди выбегают из помещений, иногда выпрыгивают из окон. Передвигаться без опоры трудно.
	Часть висячих ламп повреждается. Мебель сдвигается и часто опрокидывается. Лёгкие предметы подскакивают и падают. Люди с трудом удерживаются на ногах. Все выбегают из помещений.
	Мебель опрокидывается и ломается. Большое беспокойство животных.

Соответствие между шкалами Ч. Рихтера и MSK-64^* (магнитудой землетрясения и его разрушительными последствиями на поверхности Земли) можно в первом приближении отобразить в следующем виде:

Магнитуда	Балльность по шкале MSK-64^*
8	11…12
7…8	9…10
6…7	7…8
5…6	6…7
4…5	5…6

Ежегодно происходит от 1 до 10 млн. столкновений плит (землетрясений), многие из них человек даже не ощущает, последствия других сравнимы с ужасами войны. Статистика мировой сейсмичности за ХХ век показывает, что количество землетрясений с магнитудой 7 и выше колебалось от 8 в 1902 г. и 1920 г. до 39 в 1950 г. Среднее число землетрясений с магнитудой 7 и выше – 20 в год, с магнитудой 8 и выше – 2 в год.

Летопись землетрясений указывает на то, что географически они сосредоточены в основном по так называемым сейсмическим поясам, практически совпадающим с разломами и примыкающим к ним.

75 % землетрясений приходится на Тихоокеанский сейсмический пояс, охватывающий практически по периметру весь Тихий океан. Вблизи наших Дальневосточных границ он проходит через Японские и Курильские острова, остров Сахалин, Камчатский полуостров, Алеутские острова до залива Аляска и далее простирается вдоль всего западного побережья Северной и Южной Америки, включая Британскую Колумбию в Канаде, штаты Вашингтон, Орегон и Калифорния в США, Мексику, Гватемалу, Сальвадор, Никарагуа, Коста-Рику, Панаму, Колумбию, Эквадор, Перу и Чили. Чили и без того неудобная страна, протянувшаяся узкой полоской на 4300 км, так к тому же протянулась она вдоль разлома между плитой Наска и Южно-Американской плитой; и тип стыка здесь самый опасный – второй.

23 % землетрясений происходит в Альпийско-Гималайском (другое название – Средиземноморско-Трансазиатский) сейс­мическом поясе, к которому в частности относится Кавказ и ближай­ший к нему Анатолийский разлом. Аравийская плита, перемещающаяся в северо-восточном направлении, «таранит» Евразиатскую плиту. Сейсмологи регистрируют постепенную миграцию потенциальных эпицентров землетрясений с территории Турции в сторону Кавказа.

Есть теория, что предвестником землетрясений является увеличение напряженного состояние земной коры, которая, сжимаясь, как губка, выталкивает из себя воду. Гидрогео­логи при этом регистрируют повышение уровня грунтовых вод. Перед Спитакским землетрясением уровень грунтовых вод на Кубани и в Адыгее поднялся на 5-6 м и с тех пор практически сохранился; при­чину этого приписывали Краснодарскому водохранилищу, но сейсмоло­ги считают иначе.

Лишь около 2 % землетрясений происходит на остальной терри­тории Земли.

Самые сильные землетрясения с 1900 г.: Чили, 22 мая 1960 г. – магнитуда 9,5; полуостров Аляска, 28 марта 1964 г. - 9,2; у острова. Суматра, 26 декабря 2004 г. - 9,2, цунами; Алеутские острова, 9 марта 1957 г. – 9,1; Камчатский полуостров, 4 ноября 1952 г. – 9,0. В десятку сильнейших входят землетрясения также на Камчатском полуострове 3 февраля 1923 г. – 8,5 и на Курильских островах 13 октября 1963 г. – 8,5.

Ожидаемая для каждого района максимальная величина интенсивности называется сейсмичностью. Существует схема сейсмического районирования и список сейсмичности населённых пунктов России.

Мы с Вами живём в Краснодарском крае.

В 70-е годы большая его часть, согласно карте сейсмического районирования территории СССР по СНиП II-A.12-69, не относилась к зонам с высокой сейсмичностью, лишь узкая полоска побережья Чёрного моря от Туапсе до Адлера считались сейсмоопасной.

В 1982 году, согласно СНиП II-7-81, зона повышенной сейсмичности удлинилась за счёт включения в неё городов Геленджика, Новороссийска, Анапы, части Таманского полуострова; расширилась она и в глубь суши – до г. Абинска.

23 мая 1995 года замминистра Минстроя РФ С.М. Полтавцевым всем руководителям республик, главам администраций краёв и областей Северного Кавказа, НИИ, проектным и строительным организациям был направлен Список населённых пунктов Северного Кавказа с указанием принятой для них новой сейсмичности в баллах и повторяемости сейсмических воздействий. Этот Список был утверждён РАН 25 апреля 1995 года в соответствии с Временной схемой сейсмического районирования Северного Кавказа (ВССР-93), составленной в Институте Физики Земли по поручению правительства после катастрофического Спитакского землетрясения 7 декабря 1988 года.

Согласно ВССР-93, теперь уже большая часть территории Краснодарского края, за исключением северных его районов, попала в сейсмоактивную зону. Для Краснодара интенсивность землетрясений стала составлять 8₃ (индексы 1, 2 и 3 соответствовали средней повторяемости землетрясений один раз за 100, 1000 и 10000 лет или вероятности 0,5; 0,05; 0,005 в ближайшие 50 лет).

До сих пор существуют разные точки зрения о целесообразности или нецелесообразности столь резкого изменения оценки потенциальной сейсмической опасности в крае.

Интересен анализ карт, на которых показаны места 100 последних землетрясений на территории края с 1991 года (в среднем 8 землетрясений в год) и последних 50 землетрясений с 1998 года (также в среднем 8 землетрясений в год). Большинство землетрясений по-прежнему происходили в акватории Черного моря, но наблюдалось и их «углубление» на сушу. Три самых сильных землетрясения наблюдались в районе п. Лазаревского, на трассе Краснодар-Новороссийск и на границе Краснодарского и Ставропольского краёв.

В целом землетрясения в нашем регионе можно охарактеризовать как довольно частые, но не очень сильные. Удельная энергия их на единицу площади (в 10¹⁰ Дж/км²) составляет менее 0,1. Для сравнения: в Турции -1…2, в Закавказье – 0,1…0,5, на Камчатке и Курилах – 16, в Японии – 14…15,9.

С 1997 года интенсивность сейсмических воздействий в баллах для районов строительства стали принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории РФ (ОСР-97), утверждённых РАН. Указанный комплект карт предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов и отражает 10%- (карта А), 5%- (карта В) и 1%-ную (карта С) вероятность возможного превышения (или соответственно 90%-, 95%- и 99%-ную вероятность непревышения) в течение 50 лет указанных на картах значений сейсмической активности. Эти же оценки отражают 90%-ную вероятность непревышения значений интенсивности в течение 50 (карта А), 100 (карта В) и 500 (карта С) лет. Эти же оценки соответствуют повторяемости таких землетрясений в среднем один раз в 500 (карта А), 1000 (карта В) и 5000 (карта С) лет. Согласно ОСР-97, для Краснодара интенсивность сейсмических воздействий составляет 7, 8, 9.

Комплект карт ОСР-97 (А, В, С) позволяет оценивать на трёх уровнях степень сейсмической опасности и предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов трёх категорий, учитывающих ответственность сооружений:

карта А – массовое строительство;

карты В и С – объекты повышенной ответственности и особо ответственные объекты.

Приведём выборку из списка населённых пунктов Краснодарского края, расположенных в сейсмических районах, с указанием расчётной сейсмической интенсивности в баллах шкалы MSK-64^*:

Названия населённых пунктов	Карты ОСР-97
А	В	С
Абинск
Абрау-Дюрсо
Адлер
Анапа
Армавир
Ахтырский
Белореченск
Витязево
Выселки
Гайдук
Геленджик
Дагомыс
Джубга
Дивноморское
Динская
Ейск
Ильский
Кабардинка
Кореновск
Краснодар
Криница
Кропоткин
Курганинск
Кущёвская
Лабинск
Ладожская
Лазаревское
Ленинградская
Лоо
Магри
Мацеста
Мезмай
Мостовской
Нефтегорск
Новороссийск
Темрюк
Тимашевск
Туапсе
Хоста

Согласно ОСР-97, для г. Краснодара интенсивность сейсмических воздействий составляет 7, 8, 9. То есть произошло снижение сейсмичности на 1 балл по сравнению с ВССР-93. Интересно, что граница между 7- и 8-бальными зонами, как специально, «прогнулась» за г. Краснодар, за р. Кубань. Аналогично изогнулась граница и непосредственно у г. Сочи (8 баллов).

Указанная на картах и в списке населённых пунктов сейсмическая интенсивность относится к участкам с некоторыми средними горно-геологическими условиями (II категория грунтов по сейсмическим свойствам). При отличных от средних условиях сейсмичность конкретной площадки строительства уточняется на основании данных микрорайонирования. В одном и том же городе, но в разных его районах сейсмичность может быть существенно различной. При отсутствии материалов сейсмического микрорайонирования допускается упрощённое определение сейсмичности площадки по таблице СНиП II-7-81^*(вечномерзлые грунты опущены):

Категория грунта по сейсмичес- ким свойст- вам	Грунты	Сейсмичность пло- щадки строительства при сейсмичности района, баллы
I	Скальные грунты всех видов невыветрелые и слабовыветрелые, крупнообломочные грунты плотные маловлажные из магматических пород, содержащие до 30 % песчано-глинистого заполнителя.
II	Скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые; крупнообломочные грунты, за исключением отнесённых к I категории; пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности маловлажные и влажные, пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные, глинистые грунты с показателем консистенции при коэффициенте пористости - для глин и суглинков и - для супесей.
III	Пески рыхлые независимо от степени влажности и крупности; пески гравелистые крупные и средней крупности плотные и средней плотности водонасыщенные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности влажные и водонасыщенные; глинистые грунты с показателем консистенции при коэффициенте пористости - для глин и суглинков и - для супесей.			> 9

Зона, где землетрясение вызывает значительные повреждения зданий и сооружений, называется мейзосейсмической или плейстосейстовой. Она ограничивается 6-балльной изосейстой. При интенсивности 6 баллов и меньшей повреждаемость обычных зданий и сооружений мала, и поэтому для таких условий проектирование осуществляют без учёта сейсмической опасности. Исключение составляют некоторые специальные производства, для которых при проектировании могут учитываться 6-балльные, а иногда и менее интенсивные землетрясения.

Проектирование зданий и сооружений с учётом требований антисейсмического строительства осуществляется для условий 7-, 8- и 9-балльной интенсивности.

Что же касается 10-балльных и более интенсивных землетрясений, то для таких случаев любые меры сейсмозащиты оказываются недостаточными.

Приведём статистику материальных убытков от землетрясений в зданиях и сооружениях, запроектированных и построенных без учёта и с учётом антисейсмических мероприятий:

Балл	Убытки от землетрясений в зданиях без антисейсмических мероприятий в % от первоначальной стоимости	Убытки от землетрясений при антисейсмических мероприятиях, рассчитанных по баллам, %	Убытки, предотвращённые благодаря антисейсмическим мероприятиям, рассчитанным по баллам. %

Приведём статистику повреждений зданий разного типа:

Доли построек, повреждённых при землетрясениях

Балл	Тип сооружения
А	Б	В
Степень повреждения	N, %	Степень повреждения	N, %	Степень повреждения	N, %

Предсказывание землетрясений – неблагодарное занятие.

В качестве поистине кровавого примера можно привести следующую историю.

Китайские учёные в 1975 г. предсказали время возникновения землетрясения в Ляо-Лини (бывшем Порт-Артуре). Действительно, землетрясение произошло в предсказанный срок, погибло всего 10 человек. В 1976 г. на международной конференции доклад китайцев по этому поводу вызвал фурор. И в этом же 1976 г. китайцы не смогли предсказать Таньшанского (не Тянь-Шаньского, как переврали журналисты, а именно Таньшанского - от названия крупного промышленного центра Таньшан с численностью населения 1,6 млн. чел.) землетрясения. Китайцы согласились с числом 250 тысяч жертв, однако по средним оценкам число погибших во время этого землетрясения составило 650 тысяч, а по пессимистическим оценкам – около 1 миллиона человек.

Предсказания интенсивности землетрясений тоже часто смешат бога.

В Спитаке, согласно карте СНиП II-7-81, не должно было произойти землетрясение интенсивностью выше 7 баллов, а «тряхнуло» с интенсивностью 9…10 баллов. В Газли тоже «ошиблись» на 2 балла. Такая же «ошибка» произошла в Нефтегорске на острове Сахалин, который был разрушен полностью.

Как обуздать эту природную стихию, как сделать здания и соо­ружения, размещающиеся практически на виброплатформах, любая из которых готова в любой момент «запуститься», сейсми­чески стойкими? Эти проблемы решает наука о сейсмостойком строи­тельстве, пожалуй, самая сложная для современной технической ци­вилизации; её сложность заключается в том, что мы должны "аван­сом" принять меры против события, разрушительную силу которого невозможно предсказать. Много землетрясений произошло, много зда­ний с самыми различными конструктивными схемами разрушилось, но многие здания и сооружения при этом смогли устоять. Накоплен бо­гатейший, большей частью печальный, буквально кровавый опыт. И многое из этого опыта вошло в СНиП II-7-81^* «Строительство в сейсмических районах».

Приведём выборки из СНиП, территориальных СН Краснодарского края СНКК 22-301-99 «Строительство в сейсмических районах Краснодарского края», дискутируемого в настоящее время проекта новых норм и других литературных источников, касающиеся зданий с несущими стенами из кирпича или каменной кладки.

Каменная кладка является неоднородным телом, состоящим из каменных материалов и швов, заполненных раствором. Введением в кладку арматуры получают армокаменные конструкции. Армирование может быть поперечное (сетки располагаются в горизонтальных швах), продольное (арматура располагается снаружи под слоем цементного раствора или в бороздах, оставляемых в кладке), армирование посредством включения в кладку железобетона (комплексные конструкции) и усиление посредством заключения кладки в железобетонную или металлическую обойму из уголков.

В качестве каменных материалов в условиях высокой сейсмичности применяют искусственные и природные материалы в виде кирпича, кам­ней, мелких и крупных блоков:

а) кирпич полнотелый или пустотелый с 13, 19, 28 и 32 от­верстиями диаметром до 14 мм марки не ниже 75 (марка характеризует предел прочности на сжатие); размер полнотелого кирпича 250х120х65 мм, пустотелого – 250х120х65(88) мм;

б) при расчетной сейсмичности 7 баллов допускаются пустотелые керамические камни с 7, 18, 21 и 28 отверстиями марки не ниже 75; размер камней 250х120х138 мм;

в) бетонные камни размером 390х90(190)х188 мм, сплошные и пустотелые блоки из бетона с объёмной массой не менее 1200 кг/м³ марки 50 и выше;

г) камни или блоки из ракушечников, известняков марки не ме­нее 35, туфов, песчаников и других природных материалов марки 50 и выше.

Каменные материалы для кладки должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов.

Не допускается использование камней и блоков с крупными пус­тотами и тонкими стенками, кладки с засыпками и другие, наличие больших пустот в которых приводит к концентрации напряжений в стенках между пустотами.

Строительство жилых домов из сырцового кирпича, самана и грунтоблоков в зонах с высокой сейсмичностью запрещается. В сельской местности при сейсмичности до 8 баллов строительство одноэтажных зданий из этих материалов разрешается при условии усиления стен деревянным антисептирован­ным каркасом с диагональными связями, при этом не допускается устройство парапетов из сырцовых и грунтовых материалов.

Кладочный раствор обычно применяют простой (на вяжущем одного вида). Марка раствора характеризует его прочность на сжатие. Раствор должен удовлетворять требованиям ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия».

Пределы прочности камня и раствора «диктуют» предел прочности кладки в целом. Существует формула проф. Л.И. Онищика для определения предела прочности всех видов кладок при кратковременном загружении . Предел длительного (неограниченного временем) сопротивления кладки составляет около (0,7…0,8).

Работают каменные и армокаменные конструкции хорошо, главным образом, на сжатие: центральное, внецентренное, косое внецентренное, местное (смятие). Гораздо хуже они воспринимают изгиб, центральное растяжение и срез. В СНиП II-21-81 «Каменные и армокаменные конструкции» приведены соответствующие методики расчёта конструкций по предельным состояниям первой и второй групп.

Здесь эти методики не рассматриваются. После знакомства с железобетонными конструкциями студенту по силам самостоятельно овладеть ими (при необходимости). В настоящем разделе курса излагаются лишь конструктивные анти­сейсмические мероприятия, которые обязательно должны выполняться при строительстве каменных зданий в зонах с высокой расчётной сейсмич­ностью.

Итак, сначала о каменных материалах.

На сцепление их с раствором в кладке влияют:

• конструкция камней (о ней уже сказано);

· состояние их поверхности (камни перед укладкой необходимо тщательно очищать от налетов, полученных при транспортировке и хранении, а также налетов, связанных с недостатками технологии производства камней, от пыли, наледи; после перерыва в кладочных работах верхний ряд кладки тоже должен очищаться);

· способности всасывать воду (кирпич, камни из легких пород (< 1800 кг/м3), а также крупные блоки с целью уменьшения поглощения воды из раствора должны перед укладкой смачиваться. Однако степень увлажнения не должна быть чрезмерной, чтобы не получалось разжижение раствора, поскольку как обезвоживание, так и разжижение раствора снижают сцепление.

Строительная лаборатория должна определить оптимальное соотношение между величиной предварительного увлажнения камня и водосодержанием растворной смеси.

Исследования показывают, что пористые природные камни, а также сухой обожженный кирпич из лессовидных суглинков, обладающие высоким водопоглощением (до 12...14 %),необходимо погружать в воду не менее чем на 1 мин (при этом они увлажняются до 4...8 %). При подаче кирпича на рабочее место в контейнерах замачивание можно производить опусканием контейнера в воду на 1,5 мин и как можно быстрее укладывать в "дело", сокращая до минимума время пребывания на открытом воздухе. После перерыва в кладочных работах верхний ряд кладки тоже должен замачиваться.)

Теперь - о растворе.

Штучная ручная кладка должна вестись на смешанных цементных растворах марки не ниже 25 в летних условиях и не ниже 50 - в зимних. При возведении стен из вибрированных кирпичных или каменных панелей или блоков должны применяться растворы марки не ниже 50.

Для обеспечения хорошего сцепления камней с раствором в кладке последний должен обладать высокой адгезией (клеящей способностью) и обеспечивать полноту площади соприкосновения с камнем.

На величину нормального сцепления влияют следующие факторы:

те, что зависят от камней, мы уже перечислили (их конструкция, состояние поверхности, способность всасывать воду);

а вот те, что зависят от раствора. Это:

• его состав;
• предел прочности;
• подвижность и водоудерживающая способность;
• режим твердения (влажность и температура);
• возраст.

В чисто цементно-песчаных растворах происходит большая усадка, сопровождающаяся частичным отрывом раствора от поверхности камня и тем самым снижающая эффект высокой клеящей способности таких растворов. По мере повышения содержания в цементно-известковых растворах извести (или глины) увеличивается его водоудерживающая способность и уменьшаются усадочные деформации в швах, но одновременно ухудшается клеящая способность раствора. Поэтому для обеспечения хорошего сцепления строительная лаборатория должна определить оптимальное содержание в растворе песка, цемента и пластификатора (глины или извести). В качестве специальных добавок, повышающих сцепление, рекомендуются различные полимерные составы: дивинилстирольный латекс СКС-65ГП(Б) по ТУ 38-103-41-76; сополимерный винилхлоридный латекс ВХВД-65 ПЦ по ТУ 6-01-2-467-76; поливинилацетатная эмульсия ПВА по ГОСТ 18992-73.

Полимеры вводятся в раствор в количестве 15 % от веса цемента в пересчете на сухой остаток полимера.

При расчётной сейсмичности 7 баллов специальные добавки допускается не применять.

Для приготовления раствора для сейсмостойкой кладки нельзя применять песок с повышенным содержанием глинистых и пылеватых частиц. Нельзя применять шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент. При выборе цементов для растворов необходимо учитывать влияние температуры воздуха на сроки его схватывания.

В журнале производства работ должны быть записаны следующие данные о камнях и растворе:

• марка применяемых камней и раств

· состав раствора (по данным паспортов и накладных) и результаты его испытаний строительной лабораторией;

• место и время приготовления раствора;
• время доставки и состояние раствора после перевозки при
• централизованном приготовлении и доставке раствора;
• консистенция раствора при кладке стен;

· мероприятия, способствующие повышению прочности сцепления, осуществляемые при кладке стен (смачивание кирпича, очистка его от пыли, наледи, кладка "под залив" и др.);

• уход за кладкой после возведения (полив, укрытие матами и др.);
• температурно-влажностные условия при возведении и вызревании кладки.

Итак, мы рассмотрели исходные материалы для кладки - камни и раствор.

Теперь сформулируем требования к их совместной работе в кладке стен сейсмостойкого здания:

· кладка должна, как правило, быть однорядной (цепной). Допускается (лучше при расчётной сейсмичности не выше 7 баллов) многорядная кладка с повторением тычковых рядов не реже, чем через три ложковых;

· тычковые ряды, в том числе забутовочные, должны укладываться только из целого камня и кирпича;

· только из целого кирпича должна вестись кладка кирпичных столбов и простенков шириной 2,5 кирпича и менее, за исключением случаев, когда неполномерный кирпич нужен для перевязки швов кладки;

• не разрешается выполнение кладки в пустошовку;

· горизонтальные, вертикальные, поперечные и продольные швы должны быть полностью заполнены раствором. Толщина горизонтальных швов должна быть не менее 10 и не более 15 мм, средняя в пределах этажа - 12 мм; вертикальных - не менее 8 и не более 15 мм, средняя - 10 мм;

· кладка должна выполняться на всю толщину стены в каждом ряду. При этом верстовые ряды должны укладываться способами "вприжим" или "вприсык с подрезкой" (способом "вприсык" не допускается). Для тщательного заполнения вертикальных и горизонтальных швов кладки рекомендуется выполнять "под залив" при подвижности раствора 14...15 см.

Разлив раствора по ряду ведут совком.

Во избежание потерь раствора кладку выполняют с применением нвентарных рамок, выступающих над отметкой ряда на высоту 1 см.

Разравнивание раствора производят с помощью рейки, в качестве направляющей для которой служит рамка. Скорость перемещения рейки при разравнивании раствора, разлитого по ряду, должна обеспечивать попадание его в вертикальные швы. Консистенция раствора контролируется каменщиком с помощью наклонной плоскости, расположенной к горизонту под углом примерно 22,50; смесь должна сливаться с этой плоскости. Укладывая кирпич, каменщик должен прижать его и пристукнуть, следя, чтобы расстояния для вертикальных швов не превышали 1 см. Всякие повреждения растворной постели в процессе укладки кирпича (выборка раствора на намазки на тычки, передвижение кирпича по стене) не допускаются.

При временной остановке производства работ не следует заливать раствором верхний ряд кладки. Продолжение работ, как уже отмечалось, необходимо начинать с полива водой поверхности кладки;

· вертикальные поверхности борозд и каналов для монолитных железобетонных включений (о них будет сказано ниже) должны выполняться с подрезкой раствора на 10...15 мм;

· кладка стен в местах их взаимного примыкания должна возводиться только одновременно;

· сопряжение тонких в 1/2 и 1 кирпич стен со стенами большей толщины при возведении их в разное время путем устройства пазов не допускается;

· временные (монтажные) разрывы в возводимой кладке должны оканчиваться только наклонной штрабой и располагаться вне мест конструктивного армирования стен (об армировании будет сказано ниже).

Выполненная таким образом (с учетом требований к камням, раствору и их совместной работе) кладка должна обрести необходимое для восприятия сейсмических воздействий нормальное сцепление (временное сопротивление осевому растяжению по неперевязанным швам). В зависимости от значения этой величины кладка подразделяется на кладку I-й категории с 180 кПа и кладку II-й категории с 180 кПа >120 кПа.

При невозможности получения на площадке строительства (в том числе на растворах с добавками) значения сцепления, равного или превышающего 120 кПа, применение кирпичной и каменной кладки не допускается. И только при расчётной сейсмичности 7 баллов возможно применение кладки из естественного камня при менее 120 кПа, но не менее 60 кПа. В этом случае высота здания ограничивается тремя этажами, ширина простенков принимается не менее 0,9 м, ширина проёмов не более 2 м и расстояние между осями стен - не более 12 м.

Значение определяют по результатам лабораторных испытаний, а в проектах указывается, как осуществить контроль за фактическим сцеплением на стройке.

Контроль прочности нормального сцепления раствора с кирпичом или камнем должен осуществляться в соответствии с ГОСТ 24992-81 "Конструкции каменные. Метод определения прочности сцепления в каменной кладке".

Участки стен для контроля выбирают по указанию представителя технического надзора. В каждом здании должно быть не менее одного участка на этаж с отрывом по 5 камней (кирпичей) на каждом участке.

Испытания проводят через 7 или 14 суток после окончания кладки.

На выбранном участке стены снимается верхний ряд кладки, затем вокруг испытываемого камня (кирпича) при помощи скребков, не допуская толчков и ударов, расчищают вертикальные швы, в которые заводятся захваты испытательной установки.

При испытании нагрузка должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью 0,06 кг/см2 в секунду.

Предел прочности при осевом растяжении вычисляется с погрешностью 0,1 кг/см2 как среднее арифметическое значение результатов 5 испытаний. Средняя прочность нормального сцепления определяется по результатам всех испытаний в здании и должна составлять не менее 90 % требуемой по проекту. При этом последующее нарастание прочности нормального сцепления с 7 или 14 суток до 28 суток определяется с помощью поправочного коэффициента, учитывающего возраст кладки.

Одновременно с испытанием кладки определяют прочность раствора на сжатие, взятого из кладки в виде пластинок толщиной, равной толщине шва. Прочность раствора определяют испытанием на сжатие кубиков с ребрами 30...40 мм, изготовленных из двух пластинок, склеенных при помощи тонкого слоя гипсового теста 1..2 мм.

Прочность определяется как среднее арифметическое значение испытаний 5 образцов.

При производстве работ необходимо стремиться к тому, чтобы нормальное сцепление и прочность раствора на сжатие во всех стенах и особенно по высоте здания были одинаковыми. В противном случае наблюдаются различные деформации стен, сопровождающиеся горизонтальными и косыми трещинами в стенах.

По результатам контроля прочности нормального сцепления раствора с кирпичом или камнем составляется акт по специальной форме (ГОСТ 24992-81).

Итак, в сейсмостойком строительстве могут применяться кладки двух категорий. Кроме того, по сопротивляемости сейсмическим воздействиям кладка подразделяется на 4 типа:

1. Комплексная конструкция кладки.

2. Кладка с вертикальной и горизонтальной арматурой.

3. Кладка с горизонтальной арматурой.

4. Кладка с армированием только сопряжений стен.

Комплексная конструкция кладки осуществляется введением в тело кладки вертикальных железобетонных сердечников (в том числе в местах пересечения и сопряжения стен), заанкеренных в антисейсмических поясах и фундаментах.

Кирпичная (каменная) кладка в комплексных конструкциях должна выполняться на растворе марки не ниже 50.

Сердечники могут быть монолитными и сборными. Бетон монолитных железобетонных сердечников должен быть не ниже класса В10, сборных - В15.

Монолитные железобетонные сердечники должны устраиваться открытыми не менее чем с одной стороны для контроля качества бетонирования.

Сборные железобетонные сердечники имеют поверхность, рифленную с трех сторон, а с четвертой - незаглаженную бетонную фактуру; причем третья поверхность должна иметь рифленную форму, сдвинутую относительно рифления первых двух поверхностей так, что её вырезы попадают на выступы смежных граней.

Размеры сечения сердечников обычно не менее 250х250 мм.

Вспомните, что вертикальные поверхности каналов в кладке для монолитных сердечников должны выполняться с подрезкой раствора швов на 10...15 мм или даже выполняться со шпонками.

Сначала расставляют сердечники - обрамления проемов (монолитные - непосредственно у граней проемов, сборные - с отступлением на 1/2 кирпича от граней), а затем рядовые - симметрично относительно середины ширины стены или простенка.

Шаг сердечников должен быть не более восьми толщин стены и не превышать высоту этажа.

Монолитные сердечники-обрамления должны быть связаны с кладкой стен посредством стальных сеток из 3...4 гладких (класса А240) стержней диаметром 6 мм, перекрывающих сечение сердечника и запускаемых в кладку не менее чем на 700 мм в обе стороны от сердечника в горизонтальные швы через 9 рядов кирпича (700 мм) по высоте при расчётной сейсмичности 7-8 баллов и через 6 рядов кирпича (500 мм) при расчётной сейсмичности 9 баллов. Продольная арматура этих сеток должна быть надежно соединена хомутами.

Из монолитных рядовых сердечников в простенок выпускаются замкнутые хомуты из d 6 А-I: при отношении высоты простенка к его ширине более 1 (даже лучше - 0,7), т.е. когда простенок узок, хомуты выпускаются на всю ширину простенка в обе стороны от сердечника, при указанном отношении менее 1 (лучше - 0,7) - на расстояние не менее 500 мм в обе стороны от сердечника; шаг хомутов по высоте - 650 мм (через 8 рядов кирпича) при расчётной сейсмичности 7-8 баллов и 400 мм (через 5 рядов кирпича) при расчётной сейсмичности 9 баллов.

Продольное армирование сердечника - симметричное. Количество продольной арматуры - не менее 0,1 % площади сечения стены, приходящейся на один сердечник, в то же время количество арматуры не должно превышать 0,8 % площади сечения бетона сердечника. Диаметр арматуры - не менее 8 мм.

Для совместной работы сборных сердечников с кладкой в вырезах рифления в каждом ряду кладки защемляются скобки d 6 А240, заходящие в швы по обе стороны от сердечника на 60...80 мм. Поэтому горизонтальные швы должны совпадать с углублениями на двух противоположных гранях сердечника.

Различают стены комплексной конструкции, образующие и не образующие "четкий" каркас.

Нечеткий каркас из включений получается тогда, когда требуется усиление только части простенков. При этом включения на разных этажах могут располагаться по разному в плане.

Количество этажей при такой комплексной конструкции стен принимают не более при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно:

6, 5, 4 при кладке I-й категории и

5, 4, 3 при кладке II-й категории.

Кроме максимальной этажности регламентируется и максимальная высота здания.

Максимальную разрешенную высоту здания легко запомнить так:

n х 3 м + 2 м (до 8 этажей) и

n х 3 м + 3 м (9 и более этажей), т.е. 6 эт. (20 м); 5 эт. (17 м); 4 эт. (14 м); 3 эт. (11 м).

Замечу, что за высоту здания принимается разность отметок низшего уровня отмостки или спланированной поверхности земли, примыкающей к зданию, и верха наружных стен.

Важно знать, что высота зданий больниц и школ при расчётной сейсмичности 8 и 9 баллов ограничивается тремя надземными этажами.

Высота этажей при такой комплексной конструкции стен должна быть при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно не больше 6, 5 и 4,5 м.

Вы можете спросить: если, например, при расчётной сейсмичности 8 баллов n_max = 4,то при H _{эт max} = 5 м максимальная высота здания должна быть 4х5 = 20 м, а я привожу 14 м.

Никакого противоречия здесь нет: требуется, чтобы в здании было не более 4 этажей, и чтобы одновременно высота здания не превышала 14 м (что возможно при высоте этажа в 4-этажном здании не более 14/4 = 3,5 м). Если же высота этажа превышает 3,5 м (например, достигает H _{эт max} = 5 м), то таких этажей может быть только 14/5 = 2,8, т.е. 2. Таким образом, регламентируются одновременно три параметра - количество этажей, их высота и высота здания в целом.

В кирпичных и каменных зданиях кроме наружных продольных стен обязательно должно быть не менее одной внутренней продольной стены.

Расстояние между осями поперечных стен при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов не должно превышать соответственно при кладке I-й категории 18,15 и 12 м, при кладке II-й категории - 15, 12 и 9 м. Расстояние между стенами комплексной конструкции (т.е. типа 1)может быть увеличено на 30 .

При проектировании комплексных конструкций с четким каркасом железобетонные сердечники и антисейсмические пояса рассчитываются и конструируются как рамные конструкции (колонны и ригели). Кирпичная кладка рассматривается как заполнение каркаса, участвующее в работе на горизонтальные воздействия. В этом случае пазы для бетонирования монолитных сердечников должны быть открытыми не менее чем с двух сторон.

О размерах сечения сердечников и расстояниях между ними (шаге) мы уже говорили. При шаге сердечников более 3 м, а также во всех случаях при толщине кладки заполнения более 18 см верхняя часть кладки должна быть соединена с антисейсмическим поясом выходящими из него коротышами диаметром 10 мм с шагом 1 м с запуском в кладку на глубину 40 см.

Количество этажей при такой комплексной конструкции стен принимают не более при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно:

9, 7, 5 при кладке I-й категории и

7, 6, 4 при кладке II-й категории.

Кроме максимальной этажности регламентируется и максимальная высота здания:

9 эт. (30 м); 8 эт. (26 м); 7 эт. (23 м);

6 эт. (20 м); 5 эт. (17 м); 4 эт. (14 м).

Высота этажей при такой комплексной конструкции стен должна быть при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно не больше 6, 5 и 4,5 м.

Здесь остаются справедливыми все наши рассуждения о "несоответствии" предельных значений количества этажей и высоты здания, которые мы вели о зданиях с комплексной конструкцией стен с "нечетко" выраженным каркасом: например, при расчётной сейсмичности 8 баллов n_max = 6,

H_{эт max} = 5 м максимальная высота здания должна быть 6х5 = 30 м, а Нормы ограничивают эту высоту 20 м, т.е. в 6-этажном здании высота этажа должна быть не более 20/6 = 3,3 м, а если высота этажа равна 5 м, то здание может быть только 4-этажным.

Расстояние между осями поперечных стен при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов не должно превышать соответственно 18, 15 и 12 м.

Кладка с вертикальной и горизонтальной арматурой.

Вертикальная арматура принимается по расчету на сейсмические воздействия и устанавливается с шагом не более 1200 мм (через 4...4,5 кирпича).

Независимо от результатов расчета в сте

Дата добавления: 2014-01-05