Комплексная система сейсмической изоляции зданий

Совокупность современных норм проектирования и осуществление мер по антисейсмической защите зданий на территориях сейсмичностью 8-9 баллов, позволяет существенно снизить капитальные затраты на строительство, рационально используя городские земельные ресурсы. Таблица 6 четко регламентирует предельную высоту здания в зависимости от конструктивного решения, но при этом, если по функциональным требованиям возникает необходимость повышения этажности проектируемого здания сверх указанной, следует применять специальные системы сейсмозащиты (сейсмоизоляция, демпфирование и т.п.) для снижения сейсмических нагрузок.

Если рассмотреть, что такое:

Функциональные требования. Это перечень сервисов, которые должна выполнять система (в частности – «Комплексная система сейсмической изоляции зданий»), причем должно быть указано, как система реагирует на те или иные входные данные, как она ведет себя в определенных ситуациях и т.д. В некоторых случаях указывается, что система не должна делать (Большая часть мероприятий выполнена и апробирована. Можно расширить конкретными примерами).

Нефункциональные требования. Описывают характеристики системы и ее окружения, а не поведение системы. Здесь также может быть приведен перечень ограничений, накладываемых на действия и функции, выполняемые системой. Они включают временные ограничения, ограничения на процесс разработки системы, стандарты и т.д.

Требования предметной области. Характеризуют ту предметную область, где будет эксплуатироваться система. Эти требования могут быть функциональными и нефункциональными. В действительности четкой границы между этими типами требований не существует. Например, пользовательские требования, касающиеся безопасности системы, можно отнести к нефункциональным. Поэтому, рассматривая эти виды требований, мы должны всегда помнить, что данная классификация в значительной степени искусственна.

Основываясь на этих определениях можно рассмотреть применение «Комплексной системы сейсмической изоляции зданий». Это система конструктивно-планировочных решений, обеспечивающих определенный, регламентированный нормами уровень сейсмостойкости здания, состоящая из жёстко защемлённой в грунтах конструкции и расчетного количества «трубобетонных сейсмоизолирующих опор», необходимых для регулирования сейсмической реакции и обеспечения снижения сейсмических нагрузок на конструкцию надземной части здания. Актуализированная редакция СНиП II-7-81* может быть применена в сейсмических районах РФ для массового строительства на площадках 8 и 9 баллов.

Разработанная нами «Комплексная система сейсмической изоляции зданий» повышения эффективности строительства высотных зданий на сейсмических площадках, основывается на проектных решениях применения «сейсмоизолирующего фундамента на кинематических опорах», где технический результат состоит в снижении горизонтальных динамических воздействий на здание во время 8-9-бальных землетрясений до уровня 6-балльных. В результате снижения интенсивности горизонтального воздействия на каркас здания до уровня 6 баллов (менее 80 см/сек/сек), объемно-планировочные решения зданий можно рассматривать, как для зданий без учета сейсмики, а применение «сейсмоизолированного фундамента» позволяет проектировать здания со сложной объемно-планировочной структурой, предельной высотности (до 100 метров) как на спокойном рельефе, так и на крутых склонах. При этом, за счет снижения металлоемкости в конструкциях здания, затраты на строительство могут понизиться на 15%-20%. Экономия достигается за счет того, что при расчете опорной части фундамента, отсутствует эффект отрыва здания от основания, т.е. основание работает только на сжатие, что очень важно в сейсмоопасных районах. Надежность фундамента подтверждается не разрушающим методом в соответствии с Федеральным законом РФ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 29 декабря 2009 г. № 384-ФЗ ст.15 и (или) расчетами.

Отсутствие диафрагм жесткости в пространстве «сейсмоизолирующего фундамента» позволяет эффективно использовать его (пространство) для размещения теплых кладовых помещений или парковочных мест без существенных затрат, тем самым снимая напряжение между застройщиком и администраций городов.

Кинематическая система сейсмоизоляции с применением сборных трубобетонных сейсмоизолирующих опор (патент № RU 2477353 C1) позволяет:

  • снизить интенсивность воздействия на каркас здания до уровня 6 баллов (менее 80 см/сек/сек);
  • грузоподъёмность сейсмоопор не изменяется на всем расчетном смещении;
  • не поддерживает и гасит резонансные явления в здании;
  • нелинейная зависимость возвращающих сил от смещения относительно основания (чем больше отклонение, тем меньше восстанавливающая сила);
  • частота колебаний меняется. (Если амплитуда меньше, то частота колебаний больше. Если амплитуда больше, то частота колебаний меньше).
  • здание готово через 15-20 сек, не теряя несущую способность, воспринимать повторные толчки той же интенсивности;
  • продолжительность эксплуатации сейсмоопор равна долговечности здания;
  • система работает как монолитное при интенсивности воздействия на каркас здания до 4-5 баллов (25-50 см/сек/сек) (это важно при ветровых воздействиях);
  • не дорогие и простые в изготовлении демпфирующие элементы;
  • изготавливается в сборном варианте;
  • отсутствует зависимость от зарубежных поставок;
  • оптимальная высота сейсмоопор 1,5-6 метров.