Расчетно-аналитическая оценка сейсмостойкости зданий и сооружений.

Расчетно-аналитическая оценка сейсмостойкости проводится по решению комиссии с целью определения фактического уровня сейсмостойкости здания, а также для технико-экономического обоснования, выбора спосо­ба и разработки проекта сейсмоусиления.

Динамическая модель здания, принимаемая при расче­те, должна быть адекватна в плане совпадения фактических динамическим характеристикам здания и их расчетных значений или, в случае их отсутствия, динамическая модель должна позволять учитывать пространственный характер работы конструкции при сейсмических воздействиях.

Допускается применять расчетную динамическую модель здания, представляющую собой многоэлемент­ную консоль с сосредоточенными массами, с жесткой или упругой заделкой ее в основании.

Модель здания в виде многоэлементной консоли может привести к неверной оценке сейсмостойкости здания, т.к не учитывает всю информацию о здании. В качестве более сложной модели, допускается применять пространственную конечно-элементную расчетную динамическую модель, выполненную в расчетных комплексах.

Расчетные схемы зданий определяются их конструк­цией и характеризуются понятиями «жесткие» или «гиб­кие». При этом здания, характер деформированного со­стояния которых может быть решен в жестких диафраг­мах с относительно малыми деформациями, близкими по форме к сдвигу (период собственных колебаний Т < 0,5 с), носят название зданий жестких конструктивных схем.

Здания, период собственных колебаний которых Т > 0,5 с, носят название гибких конструктивных схем.

К первым преимущественно относятся здания с несу­щими каменными стенами высотой до 5 этажей, ко вто­рым — многоэтажные и каркасные здания.

Расчет на сейсмические воздействия выполняется по исходным данным, полученным в ходе обследования. Расчет на сейсмические воздействия здания надлежит выполнять в следующем порядке.

Принимается расчетная схема здания с определени­ем инерционной массы соответствующих частей Qk и раз­мещением ее в узлах, где расположены сосредоточенные массы в соответствии с расчетной схемой.

По результатам динамических испытаний определя­ются собственные частоты и эпюры основных форм колеба­ний здания. Для каменных зданий малой этажности в рас­четах по динамической модели в виде консоли достаточно использовать только первую форму колебаний, для зданий «гибких конструктивных схем» — не менее трех форм.

Определяются периоды собственных колебаний:

По формулам с учетом категории грунта и фактических значений периода определяются коэффи­циенты динамичности (3, для каждой формы колебаний здания.

Численные значения форм колебаний — W = W(Ui) в точках, где вес здания принят сосредоточенным, опре­деляют либо в результате прямых динамических испыта­ний, либо теоретически — расчетом по выбранной дина­мической модели.

По известным значениям смещений определяется коэффициент , зависящий от формы деформации зда­ния при его собственных колебаниях по i-му тону.

Зная фактические значения коэффициентов  и  по формуле, определяется сейсмическая сила в выбранном направлении, приложенная к точке k, в ко­торой сосредоточена масса Q, соответствующая i-му тону собственных колебаний здания.

После определения горизонтальных сейсмических нагрузок дальнейшие расчеты здания ведутся в предпо­ложении статического действия сейсмических сил тре­буемой расчетной интенсивности:

а) на уровне перекрытия каждого i-го этажа опреде­ляются поперечные сейсмические силы, равные сумме поэтажных сейсмических нагрузок всех вышерасположенных этажей;

б) поперечные силы распределяются между стенами продольного и поперечного направления в зависимости от деформативности перекрытий;

в) поперечная сила, действующая на уровне k на n-ю стену рассматриваемого направления, между отдельными элементами этой стены (для кирпичных стен — между от­дельными простенками, для каркасных зданий — между элементами каркаса);

г) определяются внутренние усилия в элементах (М, N, Q), соответствующие особому сочетанию нагрузок, и выполняется проверка несущей способности элементов.

При этом если в расчетах используется несколько форм колебаний, то для каждой системы сил, соответствующей этой форме, проводится отдельный статический расчет и определяются внутренние усилия в каждом элементе.

Наиболее вероятные значения результирующих уси­лий принимаются в виде

где Фi — значения моментов перерезывающих сил в рас­сматриваемом сечении конструкции, возникающих при различных формах колебаний; п — число учитываемых форм колебаний.

По результатам каждой проверки определяется коэф­фициент сейсмостойкости:

где Ф — фактор несущей способности, деформативности, характеризующий фактические интегральные характе­ристики здания либо характеристики отдельных его эле­ментов; S — аналогичный фактор, требуемый СП [10].

Для здания в целом и основных несущих конструк­ций, а также для отдельных неосновных конструктивных элементов (козырьки, парапеты, карнизы и т. п.), обруше­ние которых связано с гибелью людей, значение Rr долж­но быть не менее 0,95. Для остальных элементов значение Rc — не менее 0,8.

8,38. Техническая диагностика состояния строительных конструкций сейсмостойких зданий и сооружений.

Диагностика (обследование) – это комплекс мероприятий по определению и оценке фактических значений контролируемых параметров  работоспособности объекта, определяющие возможность его дальнейшей эксплуатации, реконструкции или необходимость восстановления, усиления, ремонта.

Диагностика включает в себя следующие виды работ:

· изучение имеющейся архивной, проектной и рабочей документации;

· обмеры основных строительных конструкций сооружения в объеме, необходимом для составления конструктивных чертежей (планов, разрезов, узлов);

· детальный осмотр конструкций с выявлением дефектов и повреждений, их описание, фотофиксация и привязка на планах;

· изучение типов фундаментов, их формы в плане, размеров, глубины заложения подошвы фундаментов с откопкой шурфов;

· определение наличия пустот, разуплотнений и зон водонасыщения прилегающих к фундаментам грунтов георадиолокационным методом с построением профилей исследования;

· оценка прочностных характеристик материалов несущих конструкций неразрушающими методами: упругого отскока (с помощью склерометра Шмидта), ультразвуковым (с помощью прибора Pundit lab) и методом отрывом со скалыванием (с помощью прибора ПИБ), составлением выводов о прочности материала;

· определение прочностных свойств бетона путем прессовых испытаний образцов-кернов, отобранных из конструкций, и составлением выводов о прочности материалов;

· исследование параметров эксплуатационной среды: температуры и относительной влажности воздуха;

· тепловизионная съемка наружных и внутренних поверхностей объекта для выявления участков конструкций с низкими теплозащитными показателями, скрытых повреждений (например, мест фильтрации);

· определение раскладки, диаметра и коррозионного состояния арматуры железобетонных конструкций;

· измерение глубины карбонизации бетона колориметрическим методом измерения величины водородного показателя pH на свежем сколе бетона;

· качественный химический анализ для определения содержания в бетоне хлоридов и сульфатов;

· вибро-акустические исследования заобделочного пространства;

· определение толщины и целостности конструктивных элементов, наличие возможных пустот зондированием.

Все работы по обследованию (диагностике) проводятся в основном методами неразрушающего контроля в строгом соответствии с требованиями нормативной документации.