Др. Микаел МелкумянПрезидент Армянской ассоциации сейсмической архитектуры

Старший научный сотрудник / Главный исполнитель

исследования

Центр технических исследований при Американском университете Армении, 375019, Армения, Ереван, ул. Маршала Баргамяна, 40

mmelkumi@aua.am

ОПЫТ ОПЫТ РЕКОНСТРУКЦИИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ В ЗДАНИЙ В АРМЕНИИАРМЕНИИ

Данный факт привлекает внимание зарубежных финансовых учреждений и частных инвесторов. Однако преимущества сейсмоизоляции столь очевидны, что в последние два года были начаты и местные проекты, отражающие определенный интерес к применению сейсмоизоляции. Недавно начаты работы по строительству трехэтажного здания больницы с изоляцией основания по заказу Всеармянского фонда «Айастан». В будущем применение изоляции основания предусмотрено и в частном жилищном строительстве.

Начиная с 1994 г. в Армении создано всего 26 проектов зданий и строений, в которых предусмотрены сейсмоизолирующие опоры. Число сооруженных зданий с изоляцией основания и крыши достигло 14. В настоящее время несколько жилых домов в Армении находятся в процессе реконструкции с применением сейсмоизоляции основания. Практика сейсмоизоляции развивается в Армении в основном через проекты, финансируемые международными институтами (Всемирный банк, Swiss CARITAS), индивидуальными инвесторами (Джон Хантсман), а также частными лицами, строящими собственные дома. Важно то, что разработанные в Армении методы сейсмоизоляции, с учетом местного производства резиновых оснований, обеспечивают существенную экономию стоимости строительных работ.

Статистика по зданиям в Армении, реконструированным с применением технологий сейсмоизоляции

Наименование здания или строения

Существующий жилой дом с каменными несущими стенами

Существующий жилой дом с ж/б каркасом

Существующий жилой дом с ж/б каркасом

Существующая школа No 4 с каменными несущими стенами

Existing RC frame building of Armenian-American Wellness Center

Тип сейсмоизоляции

Изоляция основания

Добавочный изолированный верхний этаж (AIUF, изоляция крыши)

Добавочный изолированный верхний этаж (AIUF, изоляция крыши)

Изоляция основания

Изоляция основания

Размеры здания на плане (m)

52x15 19x19 19x19 38x21 30x20

Этажность 5 9 9 3 6 Год создания проекта

1994-1995 1995 1996 2001 2003-2004

Год реализации проекта

1995-1996 1996-1997 1996-1997 2002 2004

Место реализации

Ванадзор Ванадзор Ванадзор Ванадзор Ереван

Количество и тип резиновых опор

60 (Ø 380, h=200), HDRB

16 (Ø 360, h=220), HDRB

16 (Ø 360, h=220), HDRB

41 (Ø 380, h=202), MDRB

20 (Ø 580, h=300), 9 (Ø 380, h=202), MDRB

Производитель резиновых опор

TARRC, Великобритания; Min Rubber Products, Малайзия; Sime Engineering Rubber Products, Малайзия

NAIRIT, Армения

Min Rubber Products, Малайзия

YFRTA, Армения

GTMC, Армения

Резиновые опоры с высокой демпфирующей способностью для сейсмоизоляции были сконструированы совместно с исследовательским центром TARRC (Великобритания). Поскольку каждая опора испытывает довольно широкий диапазон статических вертикальных нагрузок, было решено применять два типа опор – мягкие (“S”) и жесткие (“H”), различающиеся только по модулю упругости резины при сдвиге. Расчетное горизонтальное смещение - 130 мм. Опоры сохраняют безопасную работоспособность при 1,5-кратном превышении расчетного смещения.

Строительная концепция, разработанная в 1994 г. (М. Г. Мелкумян, Патент Республики Армения No 579), имеет целью реконструкции существующего здания путем создания сейсмоизоляции, с применением простой технологии. Этот уникальный, первый в своем роде проект сейсмоизоляции был предложен в 1995-1996 гг. для существующего здания с каменными несущими стенами. Проект профинансирован Всемирным банком.

Идея заключается в оснащении здания сейсмоизоляцией путем его постепенного отделения от фундамента и установки изолирующих элементов на уровне верхнего края фундамента, между сопряженными системами ж/б балок. Работы проводятся без выселения жителей. В мировой практике отсутствуют примеры подобной реконструкции жилых зданий.

Кроме того, данная технология оказалась значительно дешевле обычных методов усиления конструкций. Обычные методы предусматривают установку у несущих стен стальной арматурной сетки и применение набрызг-бетона. Реконструкция здания при этом обошлась бы примерно в 340.000 долл. США. Стоимость сейсмоизоляции составляет всего около 200.000 долл., т. е. достигается существенная экономия.

380mm

202.

5mm

158.

5mm

Опоры прошли испытания в центре TARRC на одноопорной установке. При расчетной вертикальной нагрузке и максимальном горизонтальном смещении 195 мм не обнаруживались признаки приближения к предельному смещению изолирующих элементов.

В проекте повышения сейсмической устойчивости девятиэтажных зданий с железобетонным каркасом с надстройкой дополнительного изолированного верхнего этажа (ДИВЭ) впервые применены сейсмоизолирующие конструкции в верхней части зданий. Проект был реализован в 1995-1997 гг. на средства Всемирного банка. В плане зданий 16 колонн.

Стальная обшивка всех 16 колонн соединена стальными фермами. Таким образом, формируется жесткая структура, предназначенная для передачи усилий от ДИВЭ к зданию.

Следует отметить, что изолированный верхний этаж позволяет не только улучшить сейсмостойкость здания, но и расширить его полезное пространство. Однако главной отличительной особенностью нового метода повышения сейсмостойкости является то, что нет необходимости выселять жильцов дома на период проведения работ.

Все колонны проводятся через плиту перекрытия девятого этажа в пространство чердачного этажа и заключаются в стальную обшивку. Монтаж ДИВЭ над зданием начинается после разборки чердачного этажа. По проекту, ДИВЭ соединяется с остальным зданием при помощи резиновых опор с высокой демпфирующей способностью.

В условиях имитации землетрясения ДИВФ, действуя как поглотитель колебаний, уменьшает напряженно-деформированное состояние здания и повышает его сейсмическую стойкость в среднем в 1,6 раза.

Для этого проекта реконструкции школьного здания (школа No. 4 в г. Ванадзор, возраст 50 лет) предприятие YFRTA изготовило 41 сейсмоизолирующую опору с высокой демпфирующей способностью из неопреновой резины. Испытания были проведены на месте. Параметры опор те же, что и в описанном выше проекте реконструкции пятиэтажного здания, но расчетное смещение было принято за 190 мм при 8-процентном демпфировании.

Все упомянутые здания в Ванадзоре, включая пятиэтажное каменное жилое здание, девятиэтажные жилые здания с железобетонным каркасом и трехэтажное каменное здание школы, реконструированы ОАО “КАНАКА” – одной из лучших строительных фирм Армении.

В данном случае также была использована новаторская технология, предложенная профессором Мелкумяном (Патент Республики Армения No 579). Финансирование проекта обеспечивалось организацией Swiss CARITAS.

Этапы установки сейсмоизоляции в существующем 3-этажном здании школы

Существующее здание Армяно-американского оздоровительного центра (ААОЦ) с

железобетонным основанием

В подвальном этаже здания ААОЦ расположены двадцать колонн с площадью поперечного сечения 40x40 см. Проект предусматривает рассечение колонн с помощью специально разработанной технологии и установку в каждой из них сейсмоизолирующей резиновой опоры диаметром 580 мм и высотой 300 мм.

Расчетное горизонтальное смещение сейсмоизоляционной системы - 170 мм. В настоящее время изолирующие элементы для данного проекта изготавливаются компанией General Transworld Manufacturing Company (GTMC). Специальное тестовое оборудование сконструировано в Центре технических исследований при Американском университете для проведения испытаний указанных резиновых опор перед их установкой в здании.

Согласно проекту, процесс рассечения колонн и установки сейсмоизолирующих резиновых опор разбит на тринадцать этапов.

Один из них показан на данном чертеже. На этом этапе колонна уже рассечена, и часть веса здания перенесена на стальную конструкцию, сооруженную вокруг существующей колонны.

Общий вид реконструированной системы с установленной сейсмо-изолирующей резиновой опорой.

Когда реконструкция каждой из двадцати колонн достигает этого этапа, все здание покоится на сейсмоизолирующих элементах.

До реконструкции здание ААОЦ было крайне уязвимо.После реконструкции оно будет изолировано от сейсмических воздействий с высокой степенью надежности.

Выводы

Предлагаемые нетрадиционные методы основаны на применении различных видов сейсмоизолирующих элементов. На территории Армении – в городах Ванадзор и Ереван – было разработано и реализовано пять проектов с целью повышения сейсмостойкости 9-этажных жилых зданий путем сооружения дополнительного изолирующего верхнего этажа (крыша, изоляция), а также проекты реконструкции 5-этажного жилого здания, 3-этажного школьного здания и 6-этажного здания медицинского центра с установкой сейсмоизоляции. Во всех перечисленных случаях людям нет необходимости покидать здание в течение всего периода работ по установке сейсмоизоляции.

Учитывая переживаемый Арменией переходный период экономического развития, следует сделать вывод о предпочтительности нетрадиционных подходов, позволяющих проводить реконструкцию существующих зданий, не прерывая их эксплуатацию.

За короткий период начиная с 1993 г. были разработаны и внедрены в строительную практику новые, уникальные и эффективные нетрадиционные методы сейсмической защиты зданий. Нами приведено описание конструктивных решений с использованием этих методов, которые могут существенно повысить сейсмическую безопасность существующих уязвимых зданий.