Воскресенье, 19.11.2017, 22:28
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Естественные науки

ОЦЕНКА ТЕКУЩЕЙ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ УЯЗВИМОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Н.К.Гайдай, В.В.Длинных, Н.Е.Ломакина, С.В.Курткин

ОЦЕНКА ТЕКУЩЕЙ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ УЯЗВИМОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Наличие дефицита сейсмостойкости застройки в связи с развитием инженерной инфраструктуры Магаданской области, особенности строительства в условиях вечной мерзлоты, а также недостаточность данных, полученных в ходе предыдущих исследований по антисейсмическому усилению конструкций в г. Магадане, ставят вопрос о возобновлении инженерно-сейсмического обследования и разработке проектной документации по повышению устойчивости объектов в жилищном фонде, общественных зданиях повышенной ответственности (детские сады, образовательные учреждения, учреждения здравоохранения) и на производственных объектах г. Магадана. Рассматриваются методы проведения экспериментальных исследований и решаемые в его ходе задачи.

Ключевые слова: микросейсмические колебания, вибрационные воздействия, антисейсмическое усиление, диагностика зданий и сооружений, сравнительная сертификация, собственные частоты, стоячие волны. 

 

Данные исследований, полученные в 2010-2016 гг., свидетельствуют что в связи с увеличением количества источников, вызывающих микросейсмические колебания зданий и сооружений на территории Магаданской области (и в особенности непосредственно в г. Магадане), обусловленных использованием современного технического оснащения производства, а также значительным увеличением используемых населением транспортных средств, возросли вибрационные воздействия на окружающую среду, что, в свою очередь, провоцирует значительные изменения ее физико-химических свойств. В указанный период для некоторых объектов г. Магадана в рамках областной целевой программы «Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов жизнеобеспечения на территории Магаданской области» на 2010-2014 гг. были выполнены инициативные работы по инженерно- сейсмическому обследованию и разработке проектной документации по повышению устойчивости объектов. В частности, к ним относятся исследования по темам: «Исследование различных методов антисейсмического усиления конструкций г. Магадана» (аспирант СВГУ А.А. Рындин) и «Надежность региональных типов зданий при сейсмическом воздействии на примере зданий Магаданской области» (аспирант СВГУ Т.Н. Заиграева), выполненные под руководством к.т.н, доцента кафедры промышленное и гражданское строительство СевероВосточного государственного университета В.Б. Присяжного, а также проекты других заинтересованных организаций. Неполный объем накопленных данных, объясняемый отсутствием достаточного финансирования для сбора экспериментальных данных и несогласием на проведение работ руководителей предприятий и организаций, отвечающих за непрерывность производственного и иных процессов, ставят вопрос об актуализации проблемы диагностики состояния зданий и сооружений на нашей территории и необходимости активизации работ в этом направлении, поскольку оно связано и с безопасностью людей, и с охраной окружающей среды.

Полагаем, что поиск решения данной проблемы подходами и методами строительной науки, которая осуществляет исследование технического состояния зданий и сооружений путем проведения натурных обследований, основной задачей которых, как правило, является определение способности здания противостоять нагрузкам и усилиям от вероятных воздействий (в частности, сейсмических), - уже недостаточно. Необходим комплексный подход, в т. ч. с применением инженерно-сейсмометрического метода, который разрабатывается в геофизике (в частности, в сейсмометрии) и позволяет проводить обследования без нанесения повреждений несущим и ограждающим конструкциям, т. е. в режиме реальной эксплуатации зданий без остановки производственных и иных процессов.

Наше предложение опирается на положительный опыт Якутского филиала Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук» (ЯФ ФГБУН ФИЦ ЕГС РАН), разработавшего комплекс мероприятий, позволяющих проводить сейсмо- геодинамические исследования строительных объектов в целях изучения реакции зданий и сооружений на относительно слабые, присутствующие практически постоянно микросейсмические колебания в условиях городской застройки и промышленных объектов [1-4].

В целях дальнейшего совершенствования научно-технических разработок, соответствующих приоритетным направлениям развития науки и техники РФ и востребованных экономикой Магаданской области, ФГБОУ ВО «Северо-Восточный государственный университет» (СВГУ) в рамках совместной программы научных исследований
с Магаданским филиалом Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук» (МФ ФГБУН ФИЦ ЕГС РАН) предлагает проект «Оценка текущей сейсмостойкости и сейсмической уязвимости строительных сооружений Магаданской области», направленный на получение экспериментальных данных по реакции зданий и сооружений на сейсмическую нагрузку (естественный фон и искусственное воздействие) и дальнейший анализ результатов испытаний опытных объектов (зданий- представителей) для оценки их фактической сейсмостойкости. Проект рассчитан на 2 года.

Основными поэтапными целями проекта являются:

а) оценка сейсмостойкости и сейсмической уязвимости строительных сооружений (путем выполнения расчетов зданий и сооружений на предмет воздействия сейсмической нагрузки, с учетом экспериментальных данных);

б) сравнительная сертификация (классификация, ранжирование) зданий и сооружений для последующего анализа вероятных социальных потерь и материального ущерба в случае повреждающих и разрушительных землетрясений;

в) разработка территориального каталога сейсмической уязвимости зданий массовой застройки.

Проект предполагает проведение экспериментальных исследований по методике, не предусматривающей нарушения городской среды и деятельности производственных и жилых объектов.

Для динамического обследования предполагается использование метода стоячих волн, разработанного д.т.н. А.Ф. Емановым (Геофизическая служба СО РАН [1-4]). Метод предназначен для детального исследования физического состояния зданий на уровне элементов конструкций. Данный метод не требует использования источника вибрации и других воздействий на сооружение, позволяет изучать поле стоячих волн с любой детальностью, что дает возможность получать информацию о локальных скрытых дефектах сооружений. Карты амплитуд и фаз стоячих волн в зданиях являются объективным документом для контроля в оценке надежности конструкции, а повторные наблюдения позволяют обнаружить необратимые изменения.

Использование методики динамического обследования ЯФ ФГБУН ФИЦ ЕГС РАН предполагает:

- регистрацию микросейсмических шумов малоканальной аппаратурой в соответствии с методикой стоячих волн, для чего регистратор и сейсмический датчик устанавливаются на крыше (на максимальной высокой точке) обследуемого здания или сооружения;

- изучение особенностей распространения собственных колебаний в сооружении и его конструктивных элементах: регистрация колебаний здания осуществляется с помощью трехкомпонентных сейсмических датчиков - двух перемещаемых и одного опорного, расположенного в опорном сечении здания (конструкции нулевого цикла). При этом положение опорного датчика остается неизменным в течение всего времени проведения обследования;

- расчет собственных (резонансных) частот здания и отдельных конструкций, выявление опасных зон и слабых мест (дефектов и трещин), для чего экспериментально оценивается реакция зданий и сооружений на относительно слабые, присутствующие практически постоянно микросейсмические колебания в условиях городской застройки и промышленных объектов;

- моделирование вероятного динамического воздействия и расчет динамических нагрузок на несущие конструкции: с этой целью проводится эксперимент по оценке реакции здания (сооружения) на искусственное вибрационное воздействие. Внешняя нагрузка устраивается путем броска с высоты 1 м груза массой 50 кг, на расстоянии 1 м от здания в плоскости расположения датчиков, записывающих колебания;

- детальное инструментальное обследование опасных зон и получение заключения о техническом состоянии объекта, свойств подстилающего грунта (основания) и фундамента здания или сооружения.

Все этапы будут реализовываться в рамках совместной программы научных исследований ФГБОУ ВО «СВГУ» и МФ ФГБУН ФИЦ ЕГС РАН.

Для определения дефицита сейсмостойкости существующей застройки Магаданской области в первую очередь исследованию будут подвергнуты сооружения, для которых подходит к концу срок их эксплуатации, заложенный в проектной документации. Выборка зданий-представителей для выполнения исследований формировалась по совокупности сочетания факторов, описывающих конструктивные характеристики зданий и район строительства, с учетом различного типа грунтов. Это здания, несущие конструкции которых выполнены из мелкоштучных материалов (кирпич, керамзитобетонные блоки), крупных керамзитобетонных блоков, крупнопанельные здания и здания с неполными железобетонными каркасами. Количественное преобладание отдано жилищному фонду, максимальное представительство составляют здания 123 серии и серии ЖС-40 [5].

Ожидаемые результаты проекта:

- аналитическая записка «Оценка сейсмостойкости и сейсмической уязвимости строительных сооружений»;

- аналитическая записка «Сравнительная сертификация (классификация, ранжирование) зданий и сооружений»;

- территориальный каталог сейсмической уязвимости зданий массовой застройки.

Полученные в ходе исследования результаты могут стать основанием для дальнейшей разработки мер по усилению зданий, имеющих дефицит сейсмостойкости, а также способствовать дальнейшему процессу паспортизации существующего жилищного фонда в Магаданской области. Результаты исследований также могут быть использованы для решения задач, поставленных федеральной целевой программой «Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения в сейсмических районах Российской Федерации на 2009-2018 годы», и для разработки инновационных проектов, презентуемых на Магаданской международной инвестиционной торгово-промышленной ярмарке и других всероссийских и международных площадках данного профиля.

Библиографический список

1. Еманов А.Ф. Детальные инженерно-сейсмологические исследования зданий и сооружений стоячими волнами / А.Ф. Еманов и др. // Проблемы региональной геофизики : материалы геофиз. конф., посвящ. 70-летию со дня рождения С.В. Крылова (г. Новосибирск, 05-07 дек. 2001 г.). - Новосибирск, 2001. - С. 51-54.
2. Еманов А.Ф. Когерентное восстановление полей стоячих волн как основа детального сейсмологического обследования инженерных сооружений / А.Ф. Еманов, В.С. Селезнев, А.А. Бах // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2007. - № 3. - С. 20-23.
3. Еманов А.Ф. Пересчет колебаний фильтрами Винера как основа универсального метода обработки сейсмических волн / А.Ф. Еманов, В.С. Селезнев // Проблемы сейсмологии Ill тысячелетия : материалы междунар. геофиз. конф. (г. Новосибирск, 15-19 сент. 2003 г.). - Новосибирск, 2003. - С. 207-231.
4. Еманов А.Ф. Пересчет стоячих волн при детальных инженерно-сейсмологических исследованиях / А.Ф. Еманов и др. // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43. № 2. - С. 192-207.
5. Ломакина Н.Е. Анализ проектных решений зданий в г Магадане и Магаданской области с целью определения их технического состояния и сейсмостойкости // Вестник Северо-Восточного государственного университета / Сев.-Вост. гос. ун-т ; [редкол.: Р.П. Корсун (гл. ред.) и др.]. - Магадан, 2015. - Вып. 24. - С. 46-52.

Вестник Северо-Восточного государственного университета. - № 27. - Магадан : СВГУ, 2017. 

Категория: Естественные науки | Добавил: x5443x (13.10.2017)
Просмотров: 45 | Теги: микросейсмические | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь