33. Особенности проектирования фундаментов в сейсмических районах. Оценка силы землетрясения. Сейсмическое микрорайонирование.

Землетрясения являются наиболее мощным динамическим воздействием, имеющим тектоническую природу под действием накопленных в очаге (гипоцентре) тектонических напряжений. В наиболее слабых участках земной коры эти напряжения, достигнув критических значений, приводят к разрушению горных пород. Разрядка напряженного состояния земной коры сопровождается возникновением смещений различных типов (сдвиги, надвиги, сбросы).

Основная часть накопленной в очаге энергии затрачивается на необратимые пластические деформации горных пород и их нагрев. Небольшая доля этой энергии (доля процента) расходуется в виде сейсмических волн, приводящих к колебаниям поверхности земли различного характера и интенсивности. Эти глубинные процессы протекают в течении короткого времени и носят ударный характер, вызывая три вида сейсмических волн: продольные, поперечные и поверхностные волны Рэлея.

Продольные и поперечные волны движутся в различных грунтах с различными скоростями и имеют синусоидальный колебательный характер (рис. 8.3).

Эти колебания можно выразить формулой:

(8.6)

Здесь A – амплитуда колебаний; T – период колебаний; t – время.

Рис. 8.3 Синусоида гармонических колебаний в момент t.

A – амплитуда колебаний; T – период колебаний;

L – длина волны.

Поверхностные волны Рэлея возникают в самых верхних слоях на поверхности земли и вызывают хаотическое перемещение частиц грунта.

В эпицентре колебания направлены нормально к поверхности Земли, а в остальных точках колебания выходят под некоторым углом к поверхности.

Основой расчета сооружений на сейсмическое воздействие в России является сейсмическая шкала, в которой интенсивность землетрясений по нормам на поверхности выражается в баллах от 1 до 12. Бальность оценивается инструментально и визуально по описанию разрушений или характеру повреждений зданий и сейсмическими деформациями грунтов. В инструментальной части интенсивность оценивается на основе зарегистрированных амплитудных значений виброускорения, виброскорости колебаний и смещения центра тяжести маятника сейсмографа.

Бальность возможных землетрясений в различных районах оценивают по карте сейсмического районирования и по спискам населенных пунктов на территории страны, приведенных в СНиПе [19]. Сейсмичность населенных пунктов в нормах дана по участкам со средними по сейсмическим свойствам грунтами.

При проектировании зданий и сооружений для строительства в сейсмических районах согласно [19] учитывается сейсмичность 7,8 и 9 баллов. При 10 баллах капитальное строительство разрешается только в исключительных случаях.

В зависимости от местных инженерно-геологических условий сила землетрясений может оказаться больше или меньше нормативного значения. Балл сейсмичности при проектировании зданий и сооружений уточняется должен учитывать геологическую и гидрогеологическую обстановку и может назначаться по таблице 8.1 [19].

Таблица 8.1. Сейсмичность строительной площадки в зависимости от грунтовых условий

Категория грунта по сейсмическим свойствам	Грунты	Сейсмичность площадки стр-ва при сейсмичности района, баллы
		7	8	9
І	Скальные всех видов, плотные крупнообломочные грунты при глубине грунтовых вод hw > 15 м	6	7	8
ІІ	Скальные выветрелые, глины, суглинки, пески, крупнообломочные грунты при 6 < hw <10 м	7	8	9
ІІІ	Глины, суглинки, пески при hw ≤ 4 м, крупнообломочные грунты при hw < 3 м	8	9	>9

С сейсмичностью менее 7 баллов основания проектируются без учета сейсмических воздействий.

Наиболее надежными грунтами для оснований фундаментов опор мостов в сейсмических районах являются скальные, крупнообломочные, плотные крупнозернистые песчаные и глинистые твердой консистенции, а также вечномерзлые грунты при использовании их в качестве оснований по принципу I.

При расчетной сейсмичности 7 баллов и более не допускается использовать в качестве несущего слоя оснований фундаментов мостов: пылеватые пески средней плотности и любые пески рыхлого сложения в водонасыщенном состоянии, лессы и лессовидные грунты, глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.