Сейсмозащитные устройства: актуальные проблемы сейсмобезопасности

Причина кроется, по-видимому, в том, что спектральный метод расчета априори был ориентирован на замену конкретного типа фундамента и податливости основания жестким закреплением опор. Это существенно отражается на определении собственных частот и других форм колебаний здания, на использовании которых построен спектральный метод. Видимо, поэтому в ряде работ предлагается использовать экспериментальные данные о периодах колебаний разных зданий вместо теоретических.

Отметим, что в некоторых работах рекомендуется для расчетов по спектральному методу использовать не только первые, но и многие другие частоты и формы колебаний, надеясь на улучшение достоверности расчета на сейсмостойкость. При этом забывают о более грубых допущениях этого метода, перекрывающих другие неточности (в частности, податливость основания).

Другим примером ограниченности применения спектрального метода может служить попытка учесть влияние защитных устройств на площадке, например, траншей, на снижение сейсмических воздействий на здание. Отметим, что наши попытки системного расчета «здание – фундамент – основание» оказались бесплодными. Спектральный метод дает некоторую схему распределения сейсмических воздействий на элементы здания, все остальное учитывается набором коэффициентов. Требовать от метода больше, чем то, что в него заложено, нельзя.

Целесообразно в СНиПе указать на назначение и возможности расчетных методов, чтобы избежать ошибок в их применении даже при благородном стремлении улучшить результаты исходя из традиционных соображений.

Об эффекте применения пространственных фундаментных платформ на скользящем слое [6–8]. Проект норм содержит указания об учете крутильных сейсмических воздействий на здание, абстрагируясь при этом от типа фундамента здания, т. е. не учитывая конкретную связь между источником возмущения (основанием) и зданием. В ряде случаев это приводит к ошибке. Если эти связи упругие или скользящие с низким коэффициентом трения, например, если здание соединено со сплошной пространственной фундаментной платформой на скользящем слое [6–8], то крутильные воздействия от основания на верхнее строение не передаются полностью или их влияние существенно снижено. В связи с этим следует отметить, что строительство зданий и сооружений на сплошных пространственных фундаментных платформах (ПФП) на скользящем слое, расположенном между ПФП и основанием, не укладывается в проект данных норм, хотя это снимает ряд ограничений формообразования, предписанных для традиционных решений, и создает улучшенные возможности для сейсмостойкого строительства.

Действительно, известно (в проекте норм и литературе), что важнейший из общепризнанных принципов сейсмостойкого строительства состоит в том, что «объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения жесткостей и масс. Предпочтение следует отдать конструктивным системам с малым шагом несущих элементов, меньшим количеством проемов, их малыми размерами и симметричным расположением. Здания сложной, неправильной формы при землетрясениях подвергаются дополнительным крутильным воздействиям, что резко увеличивает их повреждаемость» [9].

Можно утверждать, что данный принцип справедлив при традиционных фундаментах под здания (сооружения), при которых на фундамент и верхнее строение передаются горизонтальные смещения основания от сейсмических воздействий. Это особенно чувствительно для большепролетных зданий и зданий большой протяженности в плане на отдельных, не связанных между собой фундаментах, плотно соединенных с основанием. Иная ситуация имеет место при сплошных фундаментных платформах (ПФП) на скользящем слое. Здесь, во-первых, работает эффект существенного снижения передачи на фундамент больших горизонтальных сейсмических смещений, а во-вторых, более равномерно распределяются эти воздействия на все здание [1–4]. При этом, например, снижается или вовсе не возникает опасность крутильных деформаций.

Таким образом, применение ПФП на скользящем слое дает большую свободу объемно-планировочному и конструктивному формообразованию зданий и сооружений, т. е. расширяются возможности строительства и повышается его сейсмобезопасность.