Файл: Вопросы сейсмостойкого строительства [сборник статей]..pdf

случаях при завышенном расстоянии между хомутами на­ блюдалось выпучивание рабочих стержней.

В ригелях были отмечены трещины, вызванные кручени­ ем и действием перерезывающих сил.

2. Повреждение колонн «гибких» этажей. Резкое измене­ ние жесткости на стыке верхней части здания с колоннами «гибкого» этажа крайне неблагоприятно сказалось на работе этих колонн при действии сейсмических сил.

При землетрясении в Скопле (1963 г.) в зданиях с «гиб­ кими» этажами наблюдались смещения жесткой верхней части относительно нижнего яруса колонн за счет развития

вних необратимых деформаций [21, 23].

3.Растрескивание и хрупкое разрушение ненесущего за ­ полнения из пустотелых керамических камней.

Наличие такого заполнения вызвало повышение жестко­ сти зданий и увеличение сейсмических нагрузок. Низкая прочность заполнения обусловила его массовое разрушение при сейсмическом воздействии. Аналогичные примеры наблю­ дались при землетрясении в Мехико (1957 г.).

Наилучшим образом вели себя при землетрясении в Ка­ ракасе здания с прочными диафрагмами жесткости. В под­ тверждение можно привести тот факт, что 17-этажное зда­ ние Пласа-1 с таким конструктивным решением не получило никаких повреждений, в то время как расположенное вбли­ зи него 10-этажное каркасное здание Сан-Хозе полностью разрушилось.

12 зданий, содержавших значительное количество преднапряженных элементов и расположенных в различных районах Каракаса, повреждены Не были.

Таким образом:

1.Гибкие рамные каркасы многоэтажных зданий не га­ рантируют сохранность зданий при землетрясениях, особенно

сдлиннопериодной активной частью спектра колебаний.

2.Каркасные здания с диафрагмами и ядрами жесткости

продемонстрировали довольно высокую сейсмостойкость при разрушительных землетрясениях в Скопле, Анкоридже, Ка­ ракасе и др.

3. Ненесущее сравнительно тяжелое, но низкопрочное за­ полнение оказывает отрицательное влияние на работу рам­ ных каркасов при сейсмическом воздействии, поскольку вы­ зывает рост сейсмической нагрузки на здание без существен­ ного увеличения его несущей способности.

Последний из выводов, относящийся к каркасным зда­ ниям с заполнением в виде кладки, заставляет более подроб­ но остановиться на рассмотрении работы таких зданий, ко­ торые принято называть каркасно-каменными.

41

Каркасно-каменные здания

Каркасно-каменные здания относятся к группе каркас­ ных систем, у которых ячейки каркаса заполнены кладкой из полнотелого искусственного либо природного камня, как

(обычно сборными) характеризуется сравнительно низкими величинами. Зачастую этот контакт осуществляется далеко не по всей площади сопряжения заполнения и каркаса. На практике между кладкой и низом каждого ригеля обычно остается щель, ширина которой доходит до 5 см. Снаружи она заделывается щебнем и раствором, внутренняя же по­ лость остается пустой. Наличие таких щелей является зако­ номерным следствием не нуждающихся в пояснениях труд­ ностей, с которыми приходится сталкиваться каменщику каждый раз при завершении кладки заполнения очередной ячейки каркаса. Трудности эти возрастают по мере увеличе­ ния размеров и веса камней, используемых для кладки. Не случайно в СНиП П-А. 12-69 содержится требование о не­ обходимости «...предусматривать мероприятия, обеспечиваю­ щие плотное примыкание заполнения к верхнему ригелю»

(п. 3. 23).

Отсутствие контакта между кладкой и нижними плоско­ стями ригелей приводит к тому, что вся вертикальная на­ грузка, включая и собственный вес кладки, воспринимается только каркасом здания, а заполнение играет роль ограж­

между кладкой и элементами каркаса. Первый из них сво­ дится к возможности выпадения заполнения при действии горизонтальных сил перпендикулярно его плоскости. Именно этим обстоятельством продиктовано требование СНиП о не­

42

сил в их плоское™. При таком силовом воздействии ячейки каркаса претерпевают перекос, в результате которого кон­ такт между железобетонными элементами и заполнением продолжает сохраняться лишь на сравнительно небольших

сил, обусловленные спецификой технологии возведения та­ ких зданий.

При строительстве каркасно-каменных зданий II типа выполнение кладки стен на каждом этаже опережает уст­ ройство железобетонного каркаса. В этом случае стойки каркаса, как правило, изготовляются из монолитного желе­ зобетона с использованием кладки в качестве абсорбирую­ щей опалубки, а ригели — из монолитного либо сборно-мо­ нолитного железобетона. Этим достигается плотный и проч­ ный контакт между заполнением и элементами каркаса по всем плоскостям их сопряжения. В результате при действии вертикальной нагрузки кладка наравне со стойками каркаса играет роль несущего элемента, а при действии горизонталь­ ных сил совместность работы каркаса и заполнения обеспе­ чивается по всему периметру их сопряжения вплоть до пол­ ного разрушения стен*. Об этом свидетельствуют результа­ ты испытаний на перекос фрагментов каркасно-каменных стен [10]. По сравнению со стенами зданий I типа стенам зданий II типа присуща большая устойчивость из плоско­ сти. Все перечисленные обстоятельства в сумме позволяют значительно сократить расход металла при возведении зда­ ний II типа.

Помимо обычно высокой сейсмостойкости и повышенных дисипативных свойств одним из главных достоинств каркас­ но-каменных зданий является способность выходить из ре­ зонансного режима работы при сейсмическом воздействии. При отсутствии каких-либо повреждений каркасно-каменные здания представляют собой жесткие системы, для которых наиболее опасными являются короткопериодные колебания. Последние при высоком уровне силового воздействия могут привести к появлению в заполнении трещин, т. е. к его час­ тичному разрушению. Возникновение таких повреждений со­ провождается заметным падением общей жесткости стен; частота собственных колебаний уменьшается, и система вы­

ной нагрузке рассмотрен в статье Ю. В. Измайлова и А. А. Чуприны, помещенной в настоящем сборнике.

43

ных стен II. типа, появление горизонтальных и диагональ­ ных трещин в заполнении не снижает несущей способности стен, если в арматуре каркаса напряжения не превышают предела текучести.

Строительство каркасно-каменных зданий довольно ши­

сведения. В подавляющем большинстве случаев эти данные свидетельствуют о высокой сейсмостойкости каркасно-камен­ ных зданий. Так, например, хорошо перенесли Ашхабадское землетрясение железобетонные здания с кирпичным запол­ нением стен стекольного завода, винодельческого завода и текстильного комбината.

При 8—9-балльном землетрясении в Скопле (1963 г.) зда­ ния высотой до 14 этажей с монолитным железобетонным каркасом и кирпичным заполнением имели незначительные повреждения в виде отслоения штукатурки и контурных (ре­ же диагональных) трещин в заполнении. Случаи поврежде­ ния элементов каркаса были единичными. Заметим, что все эти здания рассчитывались на восприятие не сейсмической, а лишь ветровой нагрузки интенсивностью 100 кг/м2 поверх­ ности стены. Заслуживает внимания и тот факт, что здания этого конструктивно-технологического решения хорошо пе­ ренесли землетрясение даже в тех случаях, когда они име­ ли сложную конфигурацию в плане. Основываясь на этом

каменных зданий в г. Ташкенте в период землетрясения. В работе [22] отмечается, что это землетрясение вызвало по­ явление контурных и диагональных трещин в заполнении, однако эти повреждения каркасно-каменных стен не снизили их несущей способности. Анализируя поведение зданий раз­ личного конструктивного решения во время землетрясения,

О поведении каркасно-каменных зданий при 8-балльном землетрясении в г. Консепсьоне (Чили, 1960 г.) можно су­ дить по данным таблицы 4.

В докладе Монге на IV международной конференции по сейсмологии и сейсмостойкости (Чили, 1969 г.) было отме­ чено, что на основании обследования повреждений различ­ ных зданий при землетрясениях силой 7—9 баллов (по шка­ ле Меркалли) специальная комиссия пришла к выводу о воз­ можности строительства каркасножаменных зданий с запол­ нением из кирпича или мелких бетонных блоков даже в районах с 9-балльной сейсмичностью. На этой же конферен-

44