24-28 августа 2011 года в Ашхабадзе прошла международная конференция, посвященная сейсмостойкому строительству на грунтах 2-ой категории по сейсмиче­ским свойствам. Для Туркменистана такое строительство имеет большое значение. Значительная часть террито­рии Туркменистана расположена в 9-балльных районах, сложенных лессовыми просадочными грунтами, а побережье Каспийского моря — мелкими водонасыщенными песками. Туркменские и российские нормы требуют для таких площадок повышения сейсмичности на балл, переводя, таким образом, площадки в 10-балльные. Строительство на таких площадках вызывает серьезные проблемы.

Конференция совмещалась с международной вы­ставкой, посвященной строительной индустрии в Туркме­нистане. На конференции и выставке были представлены фирмы из Туркменистана, России, Италии, Франции, Тур­ции, Германии.

Российскую делегацию представляли вице-президент РААСН, академик В. А. Ильичев, директор Владикавказско­го Центра геофизических исследований ВНЦ РАН и РСО-А, профессор В. Б. Заалишвили, директор НТЦ по сейсмостой­кому строительству и инженерной защите от стихийных бедствий, к.т.н. М.А. Клячко, профессора Л. Р. Ставницер (НИИОСП, Москва), профессор A.M. Уздин (ПГУПС, Санкт- Петербург). В составе делегации были специалисты, веду­щие проектирование и строительство в Туркменистане: директор ЗАО «Институт Гипростроймост Санкт-Петербург», И.Е. Колюшев и сотрудники института: к.т.н. В.А. Петров и к.т.н. Р.Н. Гузеев, представители ОАО «Трансмост»: к.т.н. М.В. Фрезе и главный инженер проекта С. А. Шульман. Ита­льянская фирма FIPIndustrialи немецкая фирма Magebaпредставляли различные сейсмозащитные устройства, вне­дренные в практику сейсмостойкого строительства в Тур­кменистане.

Основная проблема строительства на слабых грунтах сводится к необходимости усиления основания, исключе­ния просадок и разжижения грунта. С этой точки зрения увеличение расчетной балльности не только не оправдано, а скорее опасно, поскольку ориентирует проектировщика на усиление сооружения, а не основания. При усилении со­оружения нагрузки на основание возрастают и сейсмостой­кость системы «сооружение-грунт» падает.

Доклады охватывали широкий круг вопросов сейс­мостойкого строительства. В частности, вице-президент РААСН, академик В. А. Ильичев и директор НТЦ по сейс­мостойкому строительству и инженерной защите от сти­хийных бедствий, к.т.н. М.А. Клячко представили доклады о развитии научной базы строительной индустрии в Рос­сии. Непосредственно по тематике конференции было представлено 13 докладов. Их можно подразделить на три группы:

•Технические решения сейсмозащиты сооружений на слабых грунтах и их обоснование.

•Расчетный анализ системы «сооружение-основание».

•Микросейсморайонирование и прогноз сейсмиче­ской опасности, включая задание сейсмического воздей­ствия.

В первой группе были представлены следующие до­клады:

1.Ставницер Л. Р. Методы усиления грунтовых основа­ний с целью перевода их из третьей категории во вторую.

2.Кузнецова И.О., Уздин A.M. Многоуровневое проек­тирование мостов. Особенности проектирования и расчета на грунтах третьей категории.

3.Шульман С. А., Фрезе М.В. Сейсмоизоляция мостов — как способ обеспечения их сейсмостойкости при строи­тельстве на слабых грунтах.

4.Огнева С. С, Егорова А. Сопоставительная оценка эффективности систем сейсмозащиты мостов, возводимых на грунтах ΙΙΙ категории.

5.Гузеев Р. Н., Петров В. А. Нелинейный расчет сейсми­ческой реакции сейсмоизолированных мостовых конструк­ций в Туркменистане.

6.Колюшев И.Е. Повышение сейсмостойкости мостов с применением современных систем сейсмоизоляции/

7.Ильясов Б.И., Уздин A.M. Искусственные основания, как путь повышения сейсмостойкости сооружений на сла­бых грунтах.

Во второй группе были представлены следующие до­клады:

1.Травин С.М. Выбор размера расчетной области ос­нования при расчете системы «сооружение-основание».

2.Долгая А.А., Фрезе М.В. Расчеты мостов с учетом свойств основания.

3.Никитаева Г.А., Ставницер Л. Р. Зависимость модуля упругости грунта от его обжатия.

В третьей группе были представлены следующие до­клады:

1.Заалишвили В. Б. Микросейсморайонирование на грунтах третьей категории по сейсмическим свойствам.

2.Аптикаев Ф.Ф. Прогноз параметров сейсмических колебаний, построение локального спектра и синтетиче­ской акселерограммы.

3.Уздин A.M. Задание сейсмического воздействия для площадки строительства и для сооружения.

Доклады Л.Р. Ставницера, A.M. Уздина и А.Б. Ильясо­ва рассматривают замену грунта, как способ повышения сейсмостойкости системы. Во втором из указанных докла­дов рассмотрено искусственное основание в виде подушки из песчано-гравийной смеси. Такое решение распростра­нено в Туркменистане и регламентировано нормами [1]. Основной вывод работы состоит в том, что уплотненная грунтовая подушка приемлема для зданий высотой до 9-12 этажей. При большей этажности в слабом грунте под поду­шкой образуется опасная зона пластических деформаций. Для обеспечения сейсмостойкости здания необходимо сочетание усиления основания за счет подушки и сеисмоизоляции здания. Сказанное проиллюстрировано на рис.5-6. На рис.5 показаны зоны предельного равновесия грунта без подушки и с подушкой, а на рис.6 с дополнительной сейсмоизоляцией.

В докладе И.О. Кузнецовой и A.M. Уздина рассмотре­ны принципы многоуровневого проектирования на приме­ре мостов г.Сочи. Основные выводы авторов заключаются в том, что сейсмоизоляция и сейсмогашение являются не­обходимым и эффективным средством для обеспечения сейсмостойкости мостов, особенно при строительстве на слабых грунтах. При этом одним из результатов проек­тирования является сценарий накопления повреждений в конструкциях моста в процессе землетрясений различ­ной силы. Доклад С.А. Шульмана и М.В. Фрезе развивает доклад И.О. Кузнецовой и A.M. Уздина, рассматривая кон­структивные решения и расчет сейсмозащитных устройств. С.А. Шульман описал, в частности, устройство сейсмозащиты железнодорожного моста через р.Аму-Дарью вблизи г.Керки в Туркменистане. Материалы упомянутых докладов приводились ранее на VI Савиновских чтениях в Санкт- Петербурге и опубликованы в трудах заседаний рабочей группы ASSISi[2], проходившей параллельно с чтениями.

В докладе С. С. Огневой дана сопоставительная оценка широкого спектра средств для сейсмозащиты сооружений на слабых грунтах.

Группа докладов специалистов ЗАО ««Институт Гипростроймост Санкт-Петербург» во главе с директором И.Е. Колюшевым, а также презентация на выставке фирмы FIPInustrialeрекламирует и обосновывает эффектив­ность применения специальных систем сейсмозащиты, реализованных ими при проектировании и строительстве автодорожных мостов в Туркменистане. Используемые ими системы относятся к классу передемпфированной сейсмоизоляции. Тяжелое пролетное строение, как бы плавает на опорах, имея с последними связь с малой жест­костью и большим вязким демпфированием. Такие систе­мы несколько дороже обычной сейсмоизоляции, но более надежны и не чувствительны к спектральному составу воз­действия. В практике сейсмостойкого строительства такая сейсмозащита применялась в отдельных случаях фирмами MaurerSohnesи FIPIndustriale. Описание такого рода систем имеется в упомянутых трудах ASSISi[3]. В Туркменистане использование упомянутых систем носит массовый харак­тер, а представленные доклады могут служить пособием к применению такого рода систем. Строительством сейсмоизолированных мостов занимается известная российская фирма «Воз­рождение».

Вторая группа докладов посвящена про­блеме взаимодействия сооружения с основа­нием, что особенно важно для грунтов третьей категории. Основная проблема здесь состоит в задании граничных условий по контуру при­нимаемой в расчет ограниченной области не­ограниченного основания. Теоретически этот вопрос считается решенным. Для отражения волн от границы по контуру устанавливают­ся демпферы, в которых должно поглощаться столько энергии, сколько уносится на бесконечность упру­гими волнами. Такая граница получила название не отра­жающей или лисмеровой по имени ее автора Дж.Лисмера. В докладе Г. А. Никитаевой и Л. Р. Ставницера рассмотрены вопросы задания модуля упругости грунта с глубиной. В докладе М.В. Фрезе рассматриваются сложные расчеты мостовых фундаментов и проанализирована возможность разжижения грунта. Но особо следует выделить сообщение С.М. Травина, который сделал простейшие тестовые расчеты по известным программам MIDASи ABACUSи показал, что современные программные средства не позволяют в должной мере учесть в расчете демпфирующую грани­цу. Это связано с отсутствием реализованных алгоритмов учета неоднородного демпфирования [4] гистерезисного и вязкого типов.

Наибольшее число вопросов возникает при обсуж­дении проблемы задания сейсмического воздействия. Три доклада крупнейших российских специалистов достаточ­но убедительны и, в то же время, противоречивы. Инженер при выборе воздействия находится в затруднительном по­ложении. Сейсмологи ориентируются при моделировании воздействия на акселерограмму, характерную, по их мне­нию, для рассматриваемой площадки строительства. Инженеру трудно судить о методах сейсмологических ис­следований и генерации воздействий. Но исходные посыл­ки и результаты оказываются для инженера, по меньшей мере, неожиданными. Например, в докладе профессора Ф.Ф. Аптикаева в качестве исходных посылок принима­ется три независимых параметра, описывающих сейс­мическое движение грунта: пиковое ускорение грунта, преобладающий период колебаний и продолжительность колебаний. Между тем, инженерам хорошо известно, что пиковые ускорения и преобладающие периоды связа­ны. Эта связь приводилась в докладе профессора A.M. Уздина. Более логичными представляются исследования профессора В. Б. Заалишвили, который в определенной мере базируется на энер­гетических характеристиках воздействия, в частности, на площади под спектром ответа. Однако представленные им исследования ограничиваются заданием бальности, а инженеру нужны параметры воздействия. Предложе­ния профессора A.M. Уздина не учитывают особенностей площадки строительства, а генерируют акселерограмму, опасную для сооружения. Для линейных систем его пред­ложения вполне понятны и приемлемы проектировщику,но требуют развития для нелинейных систем. В конечном итоге инженер должен получить расчетную акселеро­грамму или расчетный спектр. Представляется странным, что одна единственная акселерограмма может быть рас­четной для висячего моста, небоскреба и бункера. А имен­но такой результат следует из доклада Ф.Ф. Аптикаева. Не вполне ясно, как строится и сама акселерограмма, по­скольку по заданному спектру можно построить беско­нечно много акселерограмм.

Из докладов совершенно ясно, что необходимо продол­жить исследования в рассматриваемой области, провести сопоставление результатов расчетов по различным методи­кам. Выявить причины возникающих различий. До выясне­ния этих вопросов инженеры должны пользоваться разными методиками, выбирая наихудший результат.

Литература

1.Инструкция по проектированию и инженерной подготов­ке искусственных оснований (подушек) зданий и сооружений, возводимых на площадках строительства более 9 баллов, (к СНТ 2.02.01-98). — Ашхабад: Министерство строитель­ства и промышленности строительных материалов Тур­кменистана, 1998.

2.Кузнецова И. О., Жгутова Т. В., Уздин А. М., Шульман С. А. Сейсмоизоляция железнодорожных мостов в Сочи./Труды заседания рабочей группы международно­го общества по системам сейсмозащиты (ASSISi). 2011. С.119-132.

3.Хубер. П. Реализованные проекты сейсмоизоляции желез­нодорожных мостов в Испании, Венгрии и Греции./Труды заседания рабочей группы международного общества по си­стемам сейсмозащиты (ASSISi). 2011. С. 132-146.

4.Долгая А. А., Индейкин А. В., Уздин А. М. Теория диссипатив- ных систем. — СПб: ПГУПС. 1999.99 с.