Конструкции надземных пешеходных переходов в сейсмических районах

Анализ последствий сильных землетрясений показывает, что проблеме устойчивости, безопасности и сохранности людей в этих инженерных сооружениях не уделено должного внимания. Известно, что при землетрясении в Китае и Мексике (2016 г 18 октября) погибло много людей. Наружные переходы получили значительно больше разрушений: от потери устойчивости опор и внешних воздействии от соседних сооружений.

Рис. 1. Обрушение надземного пешеходного перехода в американском штате Флорида

Строящийся мост располагался недалеко от кампуса Международного университета Флориды в Майами. Отмечается, что под рухнувшим переходом оказалось много автомобилей и людей.

Рис. 2. Разрушение надземного пешеходного перехода в Мексике

Рис. 3. Разрушение надземного переход в Тюменской область Россия

Анализ построенных надземных пешеходных переходов в республиках Узбекистана, Казахстана, Киргизии и Таджикистана, которые расположены в зонах высокой сейсмической активности, показывает, что в этих конструкциях недостаточно учитывается возможные последствия от землетрясения. В не которых проектах учет сейсмических сил выразился в небольшое увеличение армирования конструкций, а конструктивных изменений не обнаружено [1, 3, 5].

Республики Таджикистан находится в сейсмически опасной зоне и почти вся его территория относится к сейсмически опасным районам [6]. Здания и сооружения, которые строиться на таких территориях рассчитываются на сейсмические воздействия [6].

Научные исследования в областях сейсмологии и сейсмостойкого строительства на территории Таджикистана в течение последних 60 лет были сосредоточены в Институте сейсмологии с момента его образования в 1951 г. и затем, после его преобразования в 1958 году, – в Институте сейсмостойкого строительства и сейсмологии Академии наук Таджикистана (ИССС АН РТ).

На основе ранее разработанных теоретический решений влияние внешнего транспорта на подземные сооружения [2] и уточняя результаты натурных и модельных исследований получено формула для определения максимального напряжения на основание сооружения в опорной плите для пешеходного подземного перехода при землетрясении:

  (1)

где: α – коэффициент, учитывающий совместную работу основания и сооружения, α=2,8; E_n, E_r – модуль упругости опорной плиты и основания; W – расчетное сейсмическое ускорение при землетрясений; Т – период колебания грунта при землетрясений; γ_пр – средней объемный вес грунта и плиты; k – конструктивный коэффициент зависит от степени вогнутости опорной плиты, k = 0,45.

Исследованные надземные пешеходные переходы и их проектные решения позволяют утверждать, что возможные сейсмические силы не изменили конструкции. Протяженной длины переходы по железных дорогах. При продольном вдоль оси перехода динамическая жесткость не вызывает опасений. При поперечном воздействии сейсмической волны динамическая жёсткостью низкая и имеет значительную амплитуду колебаний. Для увеличения динамической жесткости рекомендуем опорные колоны проектировать с наклоном α=15÷20⁰ (рис. 4).

Рис. 4. Поперечный разрез надземного конструкции 1 – бортовый элемент; 2 – наклонные колоны

Рис. 5. Схемы надземного пешеходного перехода: 1 – фундамент с «зубом»; 2 – фундамент с вогнутой опорной частью; 3 – наклонные колоны; 4 – бортовые элементы

Плиты перекрытия целесообразно проектировать арочными, что увеличивает динамическую жесткость всего сооружения, и снижает амплитуды колебаний, что увеличит степень сохранности при землетрясении (рис. 5). Стрела арки f=0,05L. Распор арки полностью нейтрализуется наклонными колонами и рекомендуемой конструкцией фундамента. Расход арматуры в плитах снижается. Обеспечивается более лучший сток атмосферных осадок. Фундамент для конструкции (рис. 5) целесообразно проектировать с «зубом» или со сферической опорной поверхностью, что обеспечит от горизонтального сдвига наклонных колоны.

Далее частичное разрушение наружных пешеходных переходов через железнодорожные пути могут привести к катастрофическим авариям, т.к. подвижной состав быстро остановить невозможно, что приведет их к столкновению с разрушенными сооружениями.

Арочная плита перекрытия (рис. 5) на 20% будет легче по весу чем на схеме (рис. 4), что резко снижает сейсмические инерционные силы, а значит способствует сохранности инженерного сооружения. Сокращается армирование плиты на 10%, что снижает стоимость плиты.