Предельные состояния в сейсмических районах
При проектировании в сейсмических районах рассматриваются три вида предельных состояний: эксплуатационное предельное состояние, предельное состояние при повреждениях и предельное состояние разрушения.
В нормах Китая по сейсмостойкому проектированию принято три уровня конструктивной безопасности:
- здание при незначительном землетрясении не будет иметь повреждений;
- при среднем землетрясении здание подлежит восстановлению;
- при сильном землетрясении остов здания не обрушается.
Эксплуатационное предельное состояние определяется тем, что при нормальной эксплуатации здания и сооружения нормально работают при сейсмических воздействиях. Элементы и конструкции здания не разрушаются или только получают незначительные повреждения, которые обычно не требуют ремонта. При проектировании здания с учетом требований эксплуатационного предельного состояния необходимо обратить внимание на то, чтобы все несущие элементы конструктивной системы здания имели такой уровень усилий от сейсмических воздействий, при котором конструкции в основном работали бы в упругой стадии. В железобетонных конструкциях в предельных состояниях допустимо появление трещин, но уровень действующих напряжений в арматуре не должен приводить к значительному раскрытию трещин и раздроблению сжатого бетона. В элементах металлических конструкций в предельных состояниях не должны возникать значительные деформации и перемещения.
Предельное сопротивление конструкций при локальных разрушениях характеризуется тем, что при редких землетрясениях в зданиях могут возникать более серьезные повреждения. Деформация арматуры такова, что может привести к значительному раскрытию трещин и раздроблению бетона сжатой зоны. В элементах металлических конструкций наступает текучесть, что может привести к недопустимым деформациям и перемещениям. Оценка работоспособности конструкций после таких землетрясений определяется расчетом по предельным состояниям. При относительно небольших повреждениях конструкции и элементы еще могут подлежать ремонту. При больших значениях деформаций и разрушениях поврежденные конструкции уже не восстанавливаются, так как это экономически невыгодно. Описанное предельное состояние по нормам сейсмостойкого проектирования Китая относится к оценке уровня среднего землетрясения. Здание после такого воздействия еще подлежит восстановлению.
Предельное состояние разрушения характеризуется тем, что при землетрясении здание получает значительные разрушения, но остов не обрушается. С точки зрения современных стратегических позиций безопасности важнейшим остается предотвращение человеческих потерь при землетрясении. Вообще говоря, редкое землетрясение приводит конструкции и элементы здания к разрушению и не всегда возникает обрушение здания в целом. При сильном землетрясении в конструкциях обычно возникают значительные неупругие деформации, поэтому проектировщик должен обратить внимание на общую устойчивость остова здания при таких землетрясениях. В таких условиях в нагруженных конструкциях не возникает разрушений, они испытывают относительно большие деформации и в целом здание еще может выдерживать эксплуатационную нагрузку. Такое предельное состояние по нормам сейсмостойкого проектирования Китая относится к третьему уровню предельного состояния, при котором остов здания не обрушается.