Устойчивость к землетрясениям – Сейсмическая устойчивость разных типов городских домов

1stroitelny.kz

Как строят здания, которые могут противостоять землетрясениям

Землетрясения — вещь неизбежная, однако мало кто из проживающих в непосредственной близости от крупного геологического разлома предпринимает хоть какие-то самостоятельные меры для защиты своих семей и жилищ. А ведь правильный ответ на вопрос, готов ли ты к настоящей катастрофе, предопределяет и ответ, есть ли у тебя шанс без потерь выкрутиться из неприятной ситуации или же ты обречен утратить все, что у тебя есть.

Последние несколько лет планету явно лихорадило. То там, то здесь землетрясения вели к ущербу грандиозного масштаба. В 2005 году в Пакистане от землетрясения погибло 86 000 человек, в 2008 году в Китае — 87 000, в 2010 году на Гаити число жертв приблизилось к 100 000 человек. При этом мы не будем говорить о двух сильнейших землетрясениях за последние 10 лет — землетрясении 2004 года на Суматре и катастрофе Тохоку в 2011 году в Японии, поскольку там львиная доля жертв была следствием цунами, достаточно редкого геологического явления, которое в глазах большей части американцев выглядит такой же экзотикой, таким же исключением из правил, как, скажем, падение астероида. Тот факт, что из 13 самых губительных катастроф человеческой истории, связанных с землетрясениями, четыре произошли только после 2004 года, говорит не столько об изменениях в геофизике, сколько в переменах, коснувшихся человеческих обычаев. Растущая плотность населения, все более густая застройка центральных городских кварталов — все это делает привычные стихийные бедствия более серьезной угрозой для городских обитателей. (Для человека в чистом поле даже самое сильное землетрясение не представляет такой уж большой опасности. Зато скученное население большого города с его плотной застройкой легко может стать жертвой подобной катастрофы.)

Стыки тектонических плит. Давление соседних плит приводит к их сдвигу и разрушению лежащих над ними слоев породы. Из этого гипоцентра расходится цепочка сейсмических волн (не следует его путать с «эпицентром» — точкой, лежащей непосредственно над ним на земной поверхности). P-волны. Первыми на сейсмостанции приходят продольные волны сжатия (Р-волны), имеющие высокую скорость распространения. Благодаря этому эффекту мы можем получить драгоценные секунды, позволяющие принять какие-то меры до прихода настоящего землетрясения. S-волны. Поперечные сдвиговые волны (S-волны) приводят к смещению пород в направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны. До поверхности земли они доходят существенно позже. Подобно волнам, бегущим по поверхности океана, они возбуждают волнообразные движения земной коры, и вызывают основные разрушения зданий. «Потерять в результате землетрясения целый город из первой десятки — сейчас это трудно даже представить. Найдутся люди, готовые с уверенностью сказать, что такого не может быть никогда. Хотя я бы сказал, что сейчас никто не имеет права на подобные категорические суждения». Том Хитон, сейсмолог из калифорнийского технологического института.

Зоны особого риска

На картах сейсмической угрозы зона вдоль всего тихоокеанского побережья залита красным цветом. Это и не странно, поскольку именно там пролегают линии основных разломов и стыкуются тектонические плиты. Имеется 82-процентная вероятность, что в течение ближайших 30 лет где-то под Южной Калифорнией произойдет землетрясение силой не менее 7 баллов. Именно этот штат обречен понести три четверти ущерба, запрогнозированного на все национальные потери от землетрясений.

Сейсмологический ликбез

Строительные нормы не всегда были такими строгими, как сейчас. Особенно это касается зон с повышенной сейсмической опасностью. Можно ли оценить степень безопасности тех или иных конструкций к землетрясению?
Глядя с тротуара на какой-нибудь небоскреб, мы не можем у него запросить весь пакет строительных документов, но кое-какие выводы вы можете сделать и по внешнему виду. Стальной каркас более надежен, чем бетонный или, тем более, кирпичная кладка, а более современные небоскребы строились с учетом более жестких требований по сейсмостойкости. «При строительстве нового здания не следует тупо добиваться все большей и большей прочности, — говорит инженер-архитектор Аарон Рейнольдс. — Вам просто нужно держать под контролем те самые места, где первым делом должны выявиться разрушения». Для этого в конструкцию зачастую включают балки, содержащие ослабленные места, называемые за свою форму «собачьи кости». Эти специально ослабленные зоны поглощают колебания, отводя напряжения от сварных швов.

Но американцам следует помнить, что землетрясения угрожают не только Калифорнии. В августе 2011 года толчок силой 5,8 балла постиг город Ричмонд, штат Виргиния. Землетрясение, которое люди почувствовали на всем пространстве от Джорджии до Квебека, было в этих краях самым сильным за все последнее столетие. На базе новых палеосейсмических данных и более сложной методики компьютерного прогнозирования Геологическая служба США (USGS) создает новые, более точные карты сейсмического риска, где красная заливка ограничивается не столь обширными зонами и концентрируется в таких участках, как, например, зона субдукции Каскадия неподалеку от северо-западного тихоокеанского побережья, разлом Уасатч рядом с Солт-Лейк-Сити и сейсмическая зона Нью-Мадрид, простирающаяся от южного Иллинойса в глубь Арканзаса (именно здесь в 1811—1812 годах были отмечены землетрясения с магнитудой 7). Последним землетрясением в регионе Лос-Анджелеса, повлекшим серьезные последствия, можно считать толчок в Нортридже магнитудой 6,7. Тогда, в 1994 году, погибло 57 человек, а материальный ущерб составил $20 млрд.

Одно из самых безопасных мест, где можно было бы переждать землетрясение — это добротно построенный малоэтажный дом с деревянным каркасом. В новых домах стены и полы бывают сочленены с помощью специальных металлических коннекторов, в домах более ранней постройки часто можно увидеть следы профессионально сделанной реконструкции — в частности, болтовые соединения. Благодаря этому во время землетрясения весь каркас здания двигается как единое целое. Добавочные стальные элементы должны соединять фундамент с вертикальными опорами.

Расплывчатые цифры

Прослужив более тридцати лет в Калифорнийском технологическом институте, сейсмолог Том Хитон стяжал себе репутацию научного диссидента, способного одерживать верх в дискуссиях как по геофизическим, так и по техническим вопросам. Я обратилась к нему в надежде, что он вооружит меня необходимым арсеналом бесспорных фактов и веских аргументов, с помощью которых можно было бы реально оценить вероятность грозящих всем нам землетрясений. Однако, вместо того чтобы дать прямой ответ, Хитон откинулся в кресле и поглядел на меня веселыми глазами, в которых читалось, что этот вопрос он слышал уже тысячу раз. «Лучше спросите меня, когда начнется война или какова вероятность возникновения эпидемий, — сказал он. — Глядя на статистическое распределение сейсмических катастроф, мы видим, что это крайне редкие события, но каждое из них может приобрести исключительное значение».

Как говорит Хитон, статистика сейсмических событий на территории США не дает нам фактического материала, который позволил бы предсказывать будущие землетрясения. «В течение всего последнего столетия людские потери от землетрясений измерялись в сотнях человек. Однако вспомним катастрофу 1906 года, когда крупнейший город на Западе США был, по сути дела, стерт с лица земли. А ведь сейчас мы даже не смогли бы себе представить, что это значит — потерять целый город из нашей первой десятки. Кто-то может заявлять, что подобные вещи в принципе не могут происходить. А вот на мой взгляд, никто вообще не вправе делать на эту тему какие бы то ни было категорические заявления».

Под воздействием сильных толчков кирпичная кладка растрескивается, крошится и может обрушиться. Кирпичные здания можно усилить, воспользовавшись для этого бетонными и стальными накладными рамами, которые укладывают по фасаду. Со стороны улицы нередко можно увидеть штифты, соединяющие стены с межэтажными перекрытиями. Строительные нормы категорически требуют выполнения этих дополнительных работ, однако все равно следует помнить, что это старые кирпичные здания, которые практически беззащитны перед землетрясениями.

После этого я спросила Хитона, что он думает о страховании недвижимости на случай землетрясения. В ответ он только улыбнулся. «Все прогнозы землетрясений принято формулировать на временной интервал в 30 лет, — сказал он, — точно такой же, какой общепринят для закладных на недвижимость». Хитон по своей работе всю жизнь был тесно связан со сложнейшими расчетами, лежащими в основе подобных статистических вычислений. Да, конечно, все эти численные показатели помогают гражданам оценивать приемлемый для них риск, а строителям — устанавливать нормативы безопасности. Но с другой стороны, кто как не он имеет право с полной ответственностью говорить о том, насколько расплывчаты все эти цифры и сделанные на их основании выводы. «Сколько раз мне доводилось засыпать, положив голову на все эти таблицы и графики, — говорит он. — Мы, специалисты, бодаемся друг с другом до последнего, и все равно все эти выводы имеют под собой тысячи произвольных допущений». Да и землетрясение силой в 7 баллов в одних случаях будет представлять собой катастрофу, уничтожающую целые города, а в других — забавное происшествие, о котором приятно рассказать в кругу друзей. Все зависит от времени, места и многих других обстоятельств.

Думая о землетрясениях, мы больше всего переживаем за нашу недвижимость — а зря, поскольку она оказывается наименее уязвима. Это, по крайней мере, относится к семейным особнякам на деревянном каркасе — таким, в каком живу я или Хитон. «Деревянные дома исключительно стойки к воздействию землетрясений», — говорит Хитон. Гораздо более опасными следует считать кирпичные дома, в которых не предусмотрено каких-либо специальных мер противосейсмического усиления, и постройки из материала, который инженеры называют непластичным бетоном. Если бы землетрясение в Нортридже произошло не в 4:30 утра, а во время рабочего дня, жертв, как показывают специальные исследования, было бы в 20−30 раз больше. Тот же принцип останется в силе, когда к нам придет неотвратимый «час Х», то есть когда страну сотрясет катастрофа мирового масштаба.

Если бетонные конструкции не содержат достаточного количества стальной арматуры (как это требуется по строительным нормам после 1970 года), они при землетрясении способны сложиться как карточный домик. Эта опасность становится еще больше, если в здании имеется «мягкий» первый этаж с высоким потолком и большим количеством широких проемов. Хотя арматура внутри бетонных колонн невидима, другие виды усиления остаются у вас на виду. Обычно при реконструкции бетонные стены и столбы принято усиливать углеволокном. «Снаружи это выглядит так, будто столбы просто обклеены мешковиной», — говорит Рейнольдс. Иной раз видно, что «мягкий» первый этаж усилен специальными накладными рамами.

Как мне рассказала Мэри Комерио, профессор архитектуры в Университете штата Калифорния в Беркли, количество зданий, представляющих потенциальную угрозу, в Лос-Анджелесе гораздо меньше, чем во многих других городах. «В Лос-Анджелесе действует очень агрессивная программа обновления общественных зданий. Согласно этой программе, практически все общественные здания города должны либо исчезнуть, либо подвергнуться весьма существенной реконструкции». При этом правила застройки подразумевают, что во всякую подобную реконструкцию должно быть заложено повышение сейсмозащиты.

Благодаря всем этим мерам Лос-Анджелес, бурно растущий город, нацеленный в будущее, стал весьма безопасным местом для жизни.

«В настоящее время, — объяснил мне инженер-сейсмолог Аарон Рейнольдс, компания которого занимается проектированием больниц и школ, а также реконструирует старые здания с целью повышения их сейсмобезопасности, — источником основных проблем уже являются не сами несущие конструкции, а разного типа трубопроводы и кабели. Современные здания в своей массе отлично подготовлены к тому, чтобы встретить сейсмическую катастрофу». Поглядывая то на блистающие металлические паруса Фрэнка Гери, то на глыбы небоскребов городского бизнес-центра, Рейнольдс добавляет: «Я не допускаю мысли, что хоть одно из них может рухнуть».

Здание с сейсмической изоляцией фундамента покоится на нескольких эластичных резиновых цилиндрах. Они действуют как автомобильные амортизаторы, превращая резкие толчки в легкую вибрацию. Такое решение можно считать идеальным для зданий т.н. высокой ответственности — школ, больниц, электростанций и других сооружений энергетической или коммуникационной инфраструктуры. Обычно такие здания по периметру бывают окружены специальной бетонированной траншеей на уровне земли. Эту траншею можно заметить по узкой щели, которая проходит по тротуару в паре метров от наружных стен здания.

Мы прошли несколько кварталов до Темпл-стрит и похожего на крепость городского кафедрального собора. Рейнольдс останавливается в паре метров от наружной стены и указывает на глубокую щель, разрезающую тротуар. Это граница бетонированной траншеи шириной несколько метров, окружающей фундамент старого здания. Прямо на своем айпэде он вчерне набрасывает эскизик конструкции. Весь бетонный монолит покоится на резиновых цилиндрах — «фундаментных изоляторах»; они, подобно автомобильной подвеске, защищают всю конструкцию от толчков и сдвигов. Во время землетрясения эти изоляторы должны поглотить основную часть разрушительной энергии. Бетонная конструкция, окруженная траншеей, способна сдвигаться в любую сторону более чем на метр, а вместе с ней будет сдвигаться и все здание. «Весьма популярны шутки, что в любых катастрофах пьяные пребывают под покровительством высших сил, — рассказывает Рейнольдс. — За этим стоят вполне материалистические наблюдения. Трезвый человек с большей вероятностью получит травму, так как в момент опасности он склонен напрягать все свои мышцы, в то время как пьяный встречает опасность в полном расслаблении. Здесь работает та же аналогия. Существенная доля сейсмической энергии, проникая в слишком жесткое здание, разряжается в узлах его конструкции. А вот вставляя в его фундамент эластичные элементы, мы создаем каналы для отвода опасных напряжений».

Сейсмоопасное место

Для некоторых регионов России строительство сейсмоизолированных и сейсмоустойчивых зданий весьма актуально. К таким регионам относится, в частности, Камчатка. «Против землетрясения силой в 9 баллов не устоят не то, что небоскребы, а даже обычные 2-этажные дома, если не предпринимать специальных мер, — объясняет «Популярной механике» главный конструктор проектного института «Камчатскгражданпроект» Валерий Дроздюк. — Поэтому в Петропавловске-Камчатском большинство многоэтажных домов — крупнопанельные, усиленные наружными пилонами-контрфорсами — внешним каркасом, принимающим на себя часть нагрузок во время толчков. Для расчета зданий, максимально устойчивых к землетрясением, нужно принимать в расчет не только нагрузки (средние ускорения при 10-балльном землетрясения составляют около 0,8g), но и собственные частоты зданий — жесткие имеют период колебаний 0,2−0,5 с, мягкие — 1−2 с, а также длину зданий (при длине более 30 м начинают сказываться еще и крутильные колебания). Поэтому максимально устойчивое к землетрясению сооружение выглядит так: более-менее симметричное в плане, разрезанное деформационными швами на небольшие секции, крупнопанельное, с идущими снизу доверху несущими конструкциями, связанными с межэтажными перекрытиями. Жесткость такого здания должна меняться (уменьшаться) по высоте. Достаточно перспективным выглядят сейсмоизолированные здания, «отрезанные» от фундамента. Мы экспериментировали с несколькими типами подобных зданий в середине 1980-х годов, и они показали себя очень хорошо».

Предупрежден — значит вооружен

В дни, последовавшие за японской катастрофой, я много слышала о том, что у японцев имелась самая продвинутая в мире система раннего оповещения о сейсмической опасности. Огромная сеть сейсмодатчиков автоматически формировала сигналы на торможение скоростных поездов, отключение электростанций, рассылку по телефонным и компьютерным сетям сообщений о начинающейся катастрофе. Обычно время опережения для таких аварийных экстренных мер составляет всего лишь десятки секунд — столько, сколько проходит между началом сдвига в зоне разлома и моментом, когда сейсмические волны достигнут крупных населенных пунктов. Это немного, но может быть достаточно, чтобы спасти многие человеческие жизни.

Дом на сейсмоизолирующем поясе. Такой дом стоит на монолитном бетонном фундаменте, опираясь на него монолитным железобетонным поясом, которым заканчиваются цокольные стеновые бетонные панели. Но жесткой связи между ними поясом и фундаментом нет — между ними расположены тефлоновые прокладки. В результате все здание при толчках «проскальзывает» относительно фундамента. Края фундамента снабжены резиновыми амортизаторами и работают как «ограничители хода» скользящего пояса. Дом центрируется нежестким креплением — с помощью закладных деталей между фундаментом и цокольной плитой.

Ученые уже несколько десятилетий обсуждают возможность установки такой сети раннего оповещения в штате Калифорния, однако для реализации этого проекта не хватает политической воли. Возможно, общество не готово к таким мерам, так как сохраняет надежду на то, что когда-нибудь будут разработаны способы абсолютно точных и достоверных предсказаний. Если вынести за скобки газетные россказни о домашних животных, наделенных даром предвидения, никто, кроме этих мифических существ, так и не сумел достоверно предсказать ни одно серьезное землетрясение. Адекватная система раннего оповещения — наша единственная надежда, однако и здесь у нас мало оснований для оптимизма. Специалисты считают, что выделенные на такую программу средства материализуются в работающую систему не раньше, чем нас без предупреждения посетит еще одно катастрофическое землетрясение. «Посмотрите на историю внедрения таких систем в других странах, — говорит сейсмолог из USGS (Геологической службы США) Дуг Дживен. — Все они организованы в качестве экстренного ответа на какую-нибудь катастрофу. В Мексике- после того как в 1985 году землетрясение унесло 9500человеческих жизней. В Японии — после землетрясения в Кобе, когда в 1995 году погибло 6400 человек».

Дом на кинематическом фундаменте. Чертеж такого дома напоминает здание на сваях, но это лишь на первый взгляд. Здание опирается на толстые опоры, к которым внизу прикреплены железобетонные катки, которые не имеют жесткой связи с фундаментом, а опираются на железобетонные подушки с выемкой. По принципу действия такая система сейсмоизоляции напоминает известную игрушку «неваляшка» — при толчках здание отклоняется от положения равновесия, а затем возвращается обратно. Это самая простая из всех систем сейсмоизоляции, но весьма эффективная: дом по собственной частоте получается длиннопериодический, и короткопериодические толчки просто «не замечает».

Офис Элизабет Кочран расположен на кампусе Калтеха в пяти минутах ходьбы от офиса Хитона. Кочран является создателем сети Quake-Catcher Network, проекта в духе «науки на общественных началах». Согласно этой идее тысячи добровольцев закрепляют на корпусах своих стационарных настольных компьютеров особые сейсмодатчики — каждый размером со спичечный коробок. Сигналы от всех датчиков, действующих, когда включен ваш компьютер, выведены в интернет и поступают в единую диспетчерскую. Теперь, если достаточно большое количество таких датчиков, расположенных в границах одного района, одновременно фиксируют колебания или толчки похожего характера, у вас будут основания предположить, что это не случайные сотрясения того или иного системного блока, а регистрация реального землетрясения.

Дом с выключающимися связями. В отличие от других систем, где жесткость фиксирована, дом с выключающимися связями может изменять этот параметр. В его конструкции используются диафрагмы жесткости — железобетонные панели, связывающие стеновые панели, колонны и межэтажные перекрытия. Соединения этих деталей выполнены с помощью сварных заклепок, которые при определенном уровне сейсмических нагрузок просто срезаются (это и называется выключением связей), уменьшая жесткость здания и увеличивая период собственных колебаний. После окончания землетрясений заклепки нужно ставить заново.

Буквально за день до моего визита к северу от Сан-Франциско имело место землетрясение магнитудой 4,0. С запозданием всего в восемь секунд система Quake-Catcher выдала свой результат — 3,7. Согласитесь, точность совпадения не такая уж и плохая. «Наши расчеты строятся на том, что когда-нибудь все наконец признают, что эта система выдает вполне достоверную информацию, и тогда данные Quake-Catcher будут направлены непосредственно в систему раннего оповещения», — говорит Кочран. После каждого землетрясения сейсмологи составляют его карту, на которой должны быть отмечены амплитуды смещения земной поверхности в разных точках. «Сейчас такие карты строятся на основе весьма смелых интерполяций, — говорит Кочран. — Если одна сейсмостанция отстоит от другой на 50 км, все показатели смещений для промежуточных точек оказываются высосаны из пальца». Достаточно густая сеть из датчиков Quake-Catcher, выведенных непосредственно в интернет, может радикально повысить разрешение подобных карт, выдавая конкретные указания, куда следует первым делом послать отряды спасателей.

«В нашем мире полно вещей, которых мы так до конца и не понимаем, — говорит Хитон, — но это не значит, что нужно опустить руки и сказать, что поражение неизбежно и все равно мы когда-нибудь умрем». Вовсе нет. Это всего лишь значит, что мы будем строить более надежные дома. Мы будем готовить наши жилища и наши семьи к подобным напастям и будем удовлетворяться надеждой, что, готовясь к худшему, мы в случае беды окажемся в числе тех, кто оказывает помощь, а не в числе тех, кто ждет эту помощь от других.

www.popmech.ru

10 технологий, которые защищают здания от землетрясений

Землетрясение – мощная разрушительная стихия, которая способна уничтожать целые города. К счастью, за последние несколько десятилетий архитекторы и инженеры разработали несколько технологий, которые гарантируют, что здания, будь то небольшие дома или небоскребы, не разрушатся, если случится землетрясение.

1. «Парящий» фундамент

Изоляция фундамента, как следует из названия, заключается в том, чтобы отделить фундамент здания от всей постройки выше фундамента. Одна из систем, работающих по такому принципу, позволяет зданию «плавать» над фундаментом на свинцово-резиновых подшипниках, в которых свинцовое ядро окружено чередующимися слоями резины и стали. Стальные пластины крепят подшипники к зданию и фундаменту и это позволяет во время землетрясения двигаться фундаменту, но не двигаться конструкции над ним.

Сегодня японские инженеры вывели эту технологию на новый уровень. Их система позволяет зданию парить на воздушной подушке. Вот как это работает. Сенсоры на здании распознают сигналы сейсмической активности. Сеть сенсоров передает сигнал воздушному компрессору, который за полсекунды нагнетает воздух между зданием и фундаментом. Подушка поднимает здание на 3 см над землей, изолируя его от толчков, которые могут его разрушить. Когда землетрясение прекращается, компрессор выключается и здание опускается на место.

2. Амортизаторы ударов

Эта технология взята из авто-индустрии. Амортизаторы уменьшают магнитуду вибраций, превращая кинетическую энергию колебаний в тепловую энергию, которая может быть рассеяна через тормозную жидкость. В строительстве инженеры устанавливают на каждом уровне здания подобные гасители колебаний, один конец которых крепится к колонне, другой к балке. Каждый гаситель состоит из поршневой головки, которая движется в цилиндре, наполненном силиконовым маслом. Во время землетрясения горизонтальное движение здания заставляет двигаться поршни, оказывая давление на масло, что преобразует механическую энергию землетрясения в тепло.

3. Маятниковая сила

Амортизация может быть разных видов. Другое решение, особенно для небоскребов, предполагает подвешивание огромной массы у вершины здания. Стальные тросы поддерживают массу, в то время как тягучие жидкие амортизаторы располагаются между массой и защищаемым зданием. Когда во время землетрясения здание раскачивается, маятниковая сила заставляет его двигаться в обратном направлении, рассеивая энергию.

Каждый такой маятник настроен точно в соответствии с естественной частотой вибрации здания, чтобы избежать эффекта резонанса. Такая система используется в небоскребе «Тайбэй 101» высотой 508 м – в центре маятника 660-тонный шар золотого цвета, подвешенный на 8 стальных тросах.

4. Заменяемые предохранители

Знаете, как работают электрические «пробки»? Инженеры пытаются внедрить подобные предохранители и в сейсмическую защиту зданий.

Электрические предохранители «вылетают», если нагрузка на сеть превышает определенные значения. Электричество отключается, и это предотвращает перегрев и пожары. Исследователи из Университета Стэнфорда и Университета Иллинойса провели исследования конструкции из стальных рам, которые являются эластичными и могут колебаться на вершине фундамента.

Но это еще не все. В дополнение исследователи предложили вертикальные кабели, которые соединяют верхушку каждой рамы с фундаментом, тем самым ограничивая колебания. А когда колебания заканчиваются, кабели могут вытянуть всю конструкцию вверх. Наконец, между рамами и у оснований колонн находятся заменяемые предохранители. Металлические зубцы предохранителей поглощают сейсмическую энергию. Если нагрузка превысит допустимую, предохранители можно легко и недорого заменить, быстро восстановив здание в его первозданном виде.

5. Колеблющееся «ядро»

Во многих современных небоскребах инженеры используют систему колеблющейся стены центрального ствола здания. Усиленный бетон проходит через центр конструкции, окружая лифтовые холлы. Однако эта технология несовершенна, и такие здания во время землетрясений могут подвергаться значительным неэластичным деформациям. Решением может стать комбинирование этой технологии с упомянутой выше изоляцией фундамента.

Стена центрального ствола здания колеблется на нижнем уровне здания, чтобы предотвратить разрушения бетона стены. Кроме того, инженеры укрепляют два нижних этажа здания сталью и устанавливают натяжную арматуру по всей высоте. В железобетонных конструкциях с натяжением арматуры на бетон стальные тросы проходят через центральный ствол здания. Они работают как резиновые ленты, которые могут быть растянуты гидродомкратами, чтобы усилить временное сопротивление разрыву центрального ствола.

6. Плащ-невидимка от землетрясений

Землетрясения создают волны, которые подразделяются на объемные и поверхностные. Первые быстро проходят в глубину Земли. Вторые двигаются более медленно через земную кору и включают подвид волн, известный как волны Рэлея, которые двигают землю в вертикальном направлении. Именно эти колебания и создают основные разрушения при землетрясениях.

Некоторые ученые полагают, что можно прервать передачу этих волн, создав «плащ-невидимку» из 100 концентрических пластиковых колец, скрытых под фундаментом здания. Такие кольца могут улавливать волны, и колебания уже не могут распространяться на здание над ними, а просто выходят с другого конца конструкции из колец. Однако не до конца изучено, что будет в таком случае со стоящими поблизости зданиями, лишенными такой защиты.

7. Сплавы с эффектом памяти формы

Пластичность материалов представляет главную задачу для инженеров, пытающихся создать сейсмоустойчивые здания. Пластичность описывает изменения, которые происходят в материале, когда к нему прикладывают силу. Если эта сила достаточно велика, форма материала может быть изменена навсегда, что повлияет на его способность правильно функционировать.

Сплавы с эффектом памяти формы, в отличие от традиционных стали и бетона, могут испытывать значительные нагрузки и все равно возвращаться к прежней форме. Эксперименты с этими сплавами уже проводятся. Один из них – никель-титан, или нитинол, который эластичнее стали на 10-30%.

8. Углеволоконная оболочка

Строить новые здания с сейсмозащитой очень важно, но не менее важно защищать от землетрясений здания уже построенные. Изоляция фундамента здесь также может помочь, но есть более простое решение, так называемая усиленная углеродным волокном пластиковая оболочка (fiber-reinforced plastic wrap, FRP). Инженеры просто оборачивают пластиковый материал вокруг опорных бетонных колонн и закачивают под давлением эпоксидную смолу между колонной и материалом. Этот процесс может быть повторен 6-8 раз. Таким способом можно укрепить даже здания, которые уже были повреждены землетрясениями. Согласно исследованиям, устойчивость конструкций при применении такого метода возрастает на 24-38%.

9. Биоматериалы

Материалы, подобные FRP и сплавам с эффектом памяти, в будущем могут стать еще более совершенными – и вдохновение для новых материалов может прийти из мира животных. Например, скромная мидия, чтобы оставаться на своем месте, выделяет липкие волокна – биссусные нити. Некоторые из них жесткие, а другие – эластичные. Когда волна ударяет в мидию, она остается на своем месте, т.к. эластичные нити поглощают волну. Исследователи подсчитали, что соотношение жестких и эластичных волокон – 80:20. Дело за малым – разработать подобный материал для применения в строительстве.

Другая идея связана с пауками. Известно, что их паутина прочнее стали, однако ученые считает, что уникальным этот материал делает динамическая реакция при значительном натяжении. Ученые обнаружили, что при растяжении отдельных нитей паутины они сначала не растягиваются, потом растягиваются, а потом опять становятся нерастягивающимися.

10. Картонные трубы

Для стран, которые не могут позволить себе дорогие сейсмозащитные технологии, у инженеров также есть разработки. Например, в Перу исследователи сделали традиционные постройки из необожженного кирпича прочнее, укрепив их пластиковой сеткой. В Индии успешно используют бамбук для усиления бетона. В Индонезии некоторые здания стоят на опорах из старых покрышек, наполненных песком или камнями.

Даже картон может стать крепким, долговечным строительным материалом. Японский архитектор Shigeru Ban построил несколько зданий, используя картонные трубы, покрытые полиуретаном. В 2013 г. он построил собор в Новой Зеландии. Для постройки понадобилось 98 картонных труб, усиленных деревянными балками. Конструкции из картона и дерева очень легкие и гнущиеся, они лучше выдерживают сейсмические нагрузки, чем бетон. А если они все-таки разрушатся, вероятность, что под обломками пострадают люди, минимальна.

По материалам: HowStuffWorks

Текст: Валентина Лебедева

mirum.ru

Какой дом выдержит землетрясение?

1. Почему случаются землетрясения?

2. Амплитуда и магнитуда землетрясений

3. Какие факторы влияют на сейсмостойкость здания

4. Как ведут себя при землетрясениях дома типовой застройки?

5. Какие дома надежнее?

6. Какие дома лучше не строить в сейсмоопасных зонах?

7. Способы защиты и укрепления строений   

Как известно, юго-восточные и восточные районы Казахстана расположены в сейсмически активной зоне. В последние годы после длительного затишья здесь начался период тектонической деятельности, и ученые предсказывают возможность сильных землетрясений. А в этом регионе находится большое число городов и поселков, и среди них южная столица – Алматы. 

Почему случаются землетрясения?

Земная поверхность вовсе не такая прочная, как нам кажется. Она состоит из огромных тектонических плит, плавающих на вязком слое мантии. Эти плиты медленно смещаются относительно друг друга и «растягивают» верхний слой Земли. 

Когда сила натяжения превышает предел прочности земной коры, в местах стыков возникает разрыв, его сопровождает серия сильных толчков и высвобождается огромное количество энергии. От места сдвига или «эпицентра землетрясения» в разные стороны распространяются колебания. Их называют сейсмическими волнами. 

За год на планете происходит несколько миллионов очень слабых, двадцать тысяч умеренных и семь тысяч сильных землетрясений. Разрушительных насчитывают около 150. На территориях, где могут случиться вызванные ими катастрофы, расположено 2/3 всех городов и проживает почти половина населения Земли. 

Почему-то землетрясения чаще начинаются ночью или на рассвете. В первые мгновения слышится подземный гул, и земля начинает дрожать. Затем идет череда толчков, при которых участки земли могут опускаться и подниматься. Все это длится несколько секунд, а иногда чуть более минуты. Но за такое короткое время землетрясение может принести огромные бедствия. 

Ведь, в зависимости от географии местности и силы подземных ударов, его последствиями становятся оползни, камнепады, разломы, цунами и извержения вулканов, которые уничтожают все, что попадает в их зону действия. Опасность представляют землетрясения интенсивностью 7 баллов и выше. Что это за параметры и как измеряют разрушительную силу подземных толчков?  

Амплитуда и магнитуда землетрясений

Амплитуда является качественной, а магнитуда количественной характеристикой землетрясения. Их часто путают.

Вторая характеристика землетрясения – это магнитуда. Она была предложена в 1935 году сейсмологом Рихтером и показывает силу колебаний в эпицентре и высвобождаемую при этом энергию. Изменение значения магнитуды в большую сторону на единицу означает увеличение амплитуды колебаний в 10 раз, а количество высвобождаемой при этом энергии примерно в 32 раза. Здания могут пострадать уже при землетрясениях с магнитудой 5, большой ущерб им причиняют толчки силой 7, а катастрофические землетрясения превосходят магнитуду 8.

Эти две характеристики отличаются друг от друга. Интенсивность показывает масштаб приносимых разрушений, а магнитуда — силу и энергию колебаний. Так, при одинаковой магнитуде землетрясения, его интенсивность всегда уменьшается с ростом глубины и протяженности очага землетрясения. Устойчивость строений к подземным толчкам изучают, основываясь как раз на силе или магнитуде землетрясения. 

Какие факторы влияют на сейсмостойкость здания

На устойчивость строений в период подземных толчков влияют как внешние условия, так и внутренние конструктивные особенности. Главным внешним фактором является тип колебаний грунта, на котором стоит здание. Он, в свою очередь, зависит от расстояния до эпицентра, глубины и магнитуды землетрясения, а также состава самого грунта. К внешним условиям устойчивости еще относят расположение самой конструкции на поверхности и находящиеся вблизи природные и искусственные сооружения. 

При подземных сотрясениях здание приходит в движение вслед за перемещением грунта. Первым сдвигается фундамент, а верхние этажи по инерции сохраняются на месте. Чем резче толчки, тем больше разница в скорости смещения нижних этажей по отношению к верхним. 

Если масса высотных зданий большая, то и толчки будут ощущаться сильнее. Чем больше площадь строения и чем меньше оно давит на грунт, тем большая вероятность у него уцелеть во время землетрясения. Если же при строительстве основание возводимого здания увеличить не получается, то надо обеспечивать его легкость за счет выбора строительных материалов. 

Также влияние землетрясения на целостность всей конструкции находится в прямой в зависимости от характера движения различных частей здания и их устойчивости к резким колебаниям. 

Из всего вышесказанного вывод таков: чтобы здание было надежным, нужно его правильно сконструировать, верно выбрать местоположение, и затем качественно построить.

Как ведут себя при землетрясениях дома типовой застройки?

Сейчас в городах большинство жилых домов представлены тремя типами: мелкоблочные, крупноблочные и крупнопанельные.

Старые пятиэтажные крупнопанельные дома построены с расчетом устойчивости на 7-8 баллов, но практика показала, что они выдерживают и 9 баллов. Во время землетрясений на территории бывшего Советского Союза ни одно такое здание разрушено не было. Повреждаются только углы и появляются трещины у швов между зданиями. Так как эти дома достаточно надежны, то при землетрясении их лучше не покидать. Но при этом находиться надо подальше от наружных стен и окон на указанных выше «островках безопасности». 

Какие дома надежнее?

Известно, что серьезные исследования жилого фонда Алматы проводились лет 15 назад. По их результатам,примерно 50 процентов сооружений в городе определили как сейсмостойкие, 25 процентов отнесли к не сейсмостойким, об остальных вердикта не вынесли. Они подлежат дальнейшему изучению. 

В советское время многие здания в южной столице строились с учетом устойчивости к землетрясениям и проверялись специальным оборудованием. Это были 2-х этажные 8-ми, 12-ти и 24-квартирные дома. 

С 1961 года Алматинский домостроительный комбинат начал выпускать сейсмостойкие типовые крупнопанельные дома. С семидесятых годов начали строить высотки до 12 этажей, в которых применяли новейшие, по тем временам, монолитные или сборные железобетонные конструкции. Все они проходили тщательную проверку виброустановками и, до настоящего времени, считаются надежными.  

Все же прочие дома, построенные в прежний период, нуждаются в дополнительном укреплении.

В 1998 году после землетрясений в южных государствах СНГ для сейсмически опасных районов Казахстана приняли новые, более жесткие нормы и правила строительства (СНиП). И сейчас они обязательны для всех застройщиков. Поэтому, возводимые новостройки должны отвечать всем современным требованиям сейсмостойкости. 

Одна из новых технологий предлагает так называемые безригельные здания, не имеющие балок. Такие сооружения уже пользуются популярностью во всем мире. Их строительство обходится гораздо дешевле балочных домов. При правильном проектировании они намного устойчивее к разгулу подземной стихии.

Еще один новый тип домов хорошо выдерживает сейсмические нагрузки. Их называют деревянно-каркасными. При возведении таких зданий фундамент надежно крепится при помощи анкерных болтов. А сами деревянно-каркасные элементы обеспечивают прочность и пластичность стен, устойчивость перекрытий крыши и потолков, а места их стыков хорошо распределяют энергию землетрясения. 

Сейчас в Казахстане строят очень много зданий с конструкциями, совсем не типовыми. Их обязательно надо исследовать. Поэтому вопрос, какие же сооружения, новые или старые, более надежны будет всегда открыт. Опасными могут стать и ветхие дома, и новостройки, не проверенные на сейсмоустойчивость.

Ведь проблема в том, что даже здания, выполненные по новым типовым проектам, иногда, в целях экономии, строят из дешевых и ненадежных строительных материалов. Так что стоит доверять только известным компаниям, которые возводят дома по всем правилам и проводят испытания на их прочность.

Какие дома лучше не строить в сейсмоопасных зонах?

Лёгкие деревянные, кирпичные и глинобитные конструкции часто разрушаются уже при первых толчках интенсивностью в 7-8 баллов. В Алматы в настоящее время здания с кирпичными стенами уже почти не строят, но продолжают сооружать дома из саманной кладки. 

Для домов с кирпичными стенами и деревянными перекрытиями высотой в 2-3 этажа и с железобетонными перекрытиями высотой 2-4 этажа требуется обязательное усиление. Дома с саманными стенами усиливать бесполезно. Их надо сносить. 

Ненадежны дома со стенами из малопрочных материалов, а также железобетонные каркасные сооружения. Это, как правило, общественные и административные здания.

Способы защиты и укрепления строений

Одно из несложных решений для укрепления уже существующих домов, было предложено академиком Жумабаем Байнатовым. Оно состоит в том, что по всему периметру здания копается ров, глубина которого равна глубине фундамента. Его заполняют использованными пластиковыми бутылками и засыпают землей. Если стоимость такого метода возложить на жителей многоквартирных домов, то каждой семье он обойдется примерно в 200 долларов. И дом станет гораздо надежнее, и в городе станет меньше мусора.

Еще одну идею выдвинули эксперты научного коллектива «Алматинской Строительной Компании «БЛОК». Суть в том, что в конструкции здания, там, где сходятся силовые панели и плиты перекрытия, создается так называемый «пространственный кинематический шарнир». Помимо увеличения устойчивости сооружения, это решение, в первую очередь, призвано спасти находящихся внутри людей. 

По подсчетам, дома, построенные с использованием этой технологии, всего на 5-10% дороже обычных, а их устойчивость усиливается на 10 — 15%. Но это изобретение также можно использовать и для укрепления старых зданий, таких, как панельные «хрущевки». Их надстраивают до 7-9 этажных зданий, применяя новое конструктивное решение. В данной ситуации снова получается двойной эффект: старые дома получают дополнительную сейсмоустойчивость, а горожане — новые квартиры в укрепленном доме. 

Еще одну интересную технологию строительства выдвинули французские ученые. Это так называемый «плащ-невидимка», который скрывает здание от землетрясения. Он состоит из системы 5-метровых скважин и специального материала, отражающего сейсмические волны. 

При землетрясении часто большие повреждения получают многоэтажные здания, в цокольных этажах которых расположены гаражи и другие помещения с большим пустым пространством. Значит, таких конструкций лучше избегать. Сейчас принято для закрепления фундамента использовать болты и металлические крепежные соединения. При строительстве старых домов они не всегда использовались. Опыт показывает, что такие здания отходят от фундамента при землетрясении.

Еще в советское время были разработаны кинематические фундаменты. В Алматы по такой технологии построено несколько жилых домов. В них, во время землетрясения, жители должны ощущать только плавные покачивания, без резких толчков. 

Еще один элемент здания, который необходимо укреплять – это дымоходные трубы, они очень неустойчивы к землетрясениям. Развал неармированных дымоходных труб очень часто приводит к повреждениям крыши и стен. Поэтому лучше, чтобы дымоходы были из армированных или других лёгких материалов.

При выборе строительной площадки предпочтение нужно отдавать скальным грунтам – фундамент сооружения на них более устойчивый. Здания не должны располагаться близко друг к другу, чтобы в случае их обрушения не задеть соседние постройки. 

Обязательно в сейсмически опасных зонах высокие крепежные требования предъявляются к сооружениям водопровода, канализации и тепловым сетям.

Получается, что надежная защита зданий и сооружений  от ударов возможных землетрясений зависит от общих усилий всего населения – ученых, властей, строителей и даже простых жителей городов и поселков. И высших сил, которые, будем надеяться, тоже защитят людей от тяжелых бедствий. 

xn—-ptbgks9a.kz

Современный подход к сейсмическому строительству |

Современные технологии, разработанные специально для сейсмического строительства, рассчитаны уменьшить воздействие активности землетрясения в два, три, а в некоторых случаях и в большее количество раз. Они диктуют застройщикам закладывать повышенную прочность конструкции для объектов высокой степени ответственности еще на этапе проектирования. Таким образом, к обычным расчетам добавляется дополнительный коэффициент надежности, который повышает сейсмостойкость сооружения.

1. Особо прочные материалы.

Главным материалом, обеспечивающим наибольшую безопасность в сейсмическом строительстве, является металл. Он не хрупкий, достаточно пластичный и хорошо переносит сейсмическую нагрузку. Во время землетрясения он может искорежиться и «поплыть», но, тем не менее, сооружение, созданное из этого материала, не рассыплется и не погребет под собой людей. Поэтому очень часто в современных зданиях, построенных в зонах сейсмической активности, можно наблюдать стальные каркасы. Они податливы и позволяют строению хорошо воспринимать воздействие землетрясений.

Вместо обычного бетона в сейсмическом строительстве используется специальный торкрет – сухая бетонная смесь с добавлением в нее химических добавок и полимерных волокон. Такое сочетание придает торкрету повышенную прочность по сравнению с обычным бетоном.

Бетон, армированный металлом, то есть железобетон, также хорошо зарекомендовал себя в сейсмостроительстве. А вот кирпич – не подходящий материал в сейсмоактивных районах. Даже при возведении внутренних перегородок предпочтение отдается гипсокартону. В отличие от кирпича, он легкий, а значит, в случае обрушения конструкции принесет меньше травм. Если кирпич и присутствует во внутренней отделке здания, то для безопасности кирпичную кладку «запаковывают» в металлическую сетку. Так во время землетрясения она не рассыплется на мелкие сегменты и не завалит собою людей.

2. Способность амортизировать и изолировать.

Наряду с особой прочностью, для строений в зонах сейсмической активности предусмотрена определенная степень подвижности и способность амортизировать. Благодаря этим характеристикам сооружение не жестко стоит на земле, а приобретает определенную свободу движения, что позволяет поглощать землетрясения и противостоять обрушениям.

Отличным примером различных инновационных приемов в строительстве являются олимпийские объекты в опасном по сейсмическим меркам городе Сочи. Ледовый дворец «Большой» построен на массивном бетонном фундаменте, толщина которого равна 120 см. Но он не монолитный, а разделен на сегменты, как пирог на куски. Благодаря такому строительному подходу, спортивное сооружение сможет поглотить сейсмические колебания Земли.

Еще одним удачным примером сейсмического строительства в Сочи является Российский международный олимпийский университет. При строительстве этого семидесятиметрового здания был использовал метод сейсмической изоляции сооружений. Технически этот метод представляет собой набор средств, благодаря которым достигается высокая податливость конструкции и способность основания и самого здания смещаться относительно друг друга.

Здание университета построено на резиново-металлических амортизационных опорах, задача которых изолировать каркас сооружения от фундамента, тем самым смягчать все внутренние подвижки в случае сейсмического колебания. А остаточные качения, с которыми не справились опоры-амортизаторы, погасят изоляционные или, как их еще называют, деформационные швы. Изоляционные швы представляют собой эдакие щели в несколько сантиметров, которые специально предусмотрены между отдельными секциями единого сооружения. Благодаря этим деформационным швам олимпийский университет может раскачиваться, но при этом не будут повреждаться соседствующие друг с другом сегменты сооружения, собранного в единый комплекс.

3. Жесткость конструкции.

Несмотря на все амортизационные характеристики, чтобы не разлететься на куски во время сейсмической активности Земли, здание должно обладать определенными нормами жесткости. Эта функция возложена на ядра жесткости, которые обычно выполнены в виде колонн. Эти вертикальные ядра жесткости закреплены на основании здания и несут на себе весь его каркас. Кроме того, для дополнительного усиления конструкции сами ядра жесткости соединены друг с другом железобетонными балками. На них жестко крепят мощные металлические стропильные фермы, которые удерживают фасад и крышу. С другой стороны фермы установлены на деформационные опоры, которые позволяют им в случае сейсмического удара сдвигаться до нескольких сантиметров. Таким образом, в сейсмостроительстве достигается баланс между жесткостью конструкции и ее амортизационными возможностями.

4. Особый подход к коммуникациям.

Наряду с безопасностью и целостностью несущих конструкций здания, в сейсмическом строительстве уделяют достаточное внимание коммуникационным системам как внутри, так и снаружи сооружений. Например, трубы защищают от повреждений и разрушений во время землетрясения. Чтобы трубопроводы могли поглощать сейсмическую нагрузку, их оснащают резиновыми изоляционными вставками. В дополнение к этому трубы, расположенные под землей, ограждают от сейсмического воздействия специальной амортизационной обсыпкой. Она представляет собой перлитовую или керамзитовую смесь, либо же крупный песок.

Техническое оборудование внутри здания, несущее даже малейшую опасность при землетрясении, также закреплено по специальной технологии. Например, сейсмостойкий трансформатор тока устанавливают на тяжелую станину, которая жестко крепится к полу. Случись сейсмический удар, все эти мероприятия обеспечат полную неподвижность трансформатора по отношению к зданию, в котором он размещен.

5. Мониторинг сейсмической опасности.

В современных сейсмостойких зданиях предусмотрена автоматическая система мониторинга, состоящая из специальных деформационных датчиков, которые следят за состоянием целостности помещений. Эти электронные датчики представляют собой установленные на неподвижных металлических конструкциях приборы со световозвращающими элементами, на которые наводятся лазерные лучи. Если луч сдвигается относительно своего световозвращающего элемента хоть на мизерное расстояние, система безопасности незамедлительно отреагирует на это.

За состоянием основания здания следят специальные вибродатчики — акселерометры. Одним из примеров бытового использования акселерометра может стать мобильное устройство, которое при падении улавливает ускорение и отключается, таким образом, защищая его от внутренних поломок и сбоев. В сейсмостойком строительстве такие датчики деформации реагируют на любые подвижки. Они крепятся к фундаменту рядом со стенами, чтобы соприкасаться с ними, но быть относительно их неподвижными. Система акселерометров следит за движением фундаментной плиты, и в случае опасности показания приборов незамедлительно попадают в руки отряда быстрого реагирования. Кроме того, не дожидаясь приезда спасателей, умная система безопасности позаботится и о находящихся внутри здания людях. Тут же сработает аварийный узел и отключится подача высокого напряжения тока.

6. Сейсмостойкие транспортные артерии.

Огромную разрушительную силу во время сейсмической активности несут вызванные ею оползни и лавины. Случись землетрясение, и ни один спасательный отряд не сможет добраться на место происшествия по разрушенным лавинами, оползнями и завалами дорогам. Поэтому очень много внимания уделяется в сейсмически опасных регионах проектированию и строительству транспортных артерий. На всей протяженности горных дорог проводят защитные противооползневые мероприятия. От схода снежных лавин и селей строят укрепления из габиона, которые представляют собой связанные в крепкие металлические каркасы камни. Это мощное препятствие, способное взять на себя удар стихии и отвести его в сторону от населенных пунктов и транспортных объектов.

Откосы и стены вдоль открытых участков дорог укрепляют по особой технологии – анкерами, стянутыми в единое целое с помощью глубоко погруженных в грунт железобетонных свай. Так образуется сверхпрочная стена, удерживающая неустойчивые горные породы даже при землетрясении в девять баллов.

Автомобильные тоннели представляют собой толстую железобетонную трубу. Она не цельная, а собрана из монолитных длинных труб, между которыми есть деформационные швы, призванные поглощать сейсмические колебания земли. На случай аварии в тоннелях предусмотрены дополнительные эвакуационные тоннели, сбойки, которые построены вдоль всей подземной дороги через каждые двести метров. По сбойкам люди смогут безопасно выйти.

Эстакады и мосты в сейсмостроительстве должны обладать повышенной устойчивостью. Они держатся на густо армированных фундаментах-сваях. Повышенная устойчивость таких свай достигается благодаря тому, что загоняют их на глубину свыше тридцати метров, вплоть до твердых горных пластов. Поверх этого мощного фундамента кладут ростверк, на который устанавливается опора, удерживающая балочные пролеты трассы. Между каждым пролетом есть деформационные швы. К тому же сам балочный пролет установлен на ростверке с применением амортизирующих демпферов и резинометаллических опор. Таким образом, сейсмостойкие пролеты так называемых «пляшущих» мостов могут перемещаться до тридцати сантиметров. Но при этом демпферы помогают удерживаться этим пролетам на своей оси.

Ученые-сейсмологи вместе с инженерами ищут свежие идеи для усовершенствования уже имеющихся технологий в сейсмическом строительстве и ежегодно внедряют самые эффективные из своих замыслов в новые проекты. Сейсмостойкие здания и сооружения в каждом поколении становится все более безопасными, они эффективно противостоят землетрясениям и другим угрозам, связанным с сейсмической активностью Земли.

v-bezopasnosti.ru

Минстрой обследует все дома на устойчивость к землетрясению — Российская газета

Неутешительные выводы сделала Счетная палата по результатам проверки мероприятий по повышению сейсмоустойчивости зданий в России. Из 70 регионов в зоне сейсмической опасности 43 не участвуют в программах сейсмоусиления и не получают на эти цели финансирование из федерального бюджета. Среди них 16 регионов, которые имеют наивысшую степень сейсмической опасности, заявил аудитор Счетной палаты Юрий Росляк.

Наиболее часто от землетрясений страдают Камчатка, Алтай, регионы Кавказа и Восточной Сибири. С 2014 по 2018 год было профинансировано сейсмоусиление 155 объектов, из них 18 жилых домов. В среднем ежегодно финансируется строительство и реконструкция около 30 объектов, констатировал Юрий Росляк. По мнению Счетной палаты, этой работы недостаточно, чтобы переломить ситуацию и обеспечить безопасность.

Так, проверка выявила, что не была восстановлена специальная информационная система «Сейсмобезопасность России». За это выступило большинство регионов — участников подпрограммы «Сейсмика» — 16 из 27. Однако минэкономразвития и минфин не поддержали эту идею. Жилищным законодательством также не был определен механизм переселения граждан из многоквартирных домов, сейсмоусиление которых невозможно или экономически нецелесообразно.

При этом у минстроя до сих пор нет точных данных о количестве объектов на территории России, не отвечающих уровню сейсмоустойчивости, и объеме жилого фонда, который необходимо расселить из-за невозможности сейсмоусиления.

Наиболее часто от землетрясений страдают Камчатка, Алтай, регионы Кавказа и Восточной Сибири

В минстрое подтвердили сложности с реализацией программы. Министерство предложит обследовать весь жилой и нежилой фонд, по которому можно провести сейсмоусиление, либо построить взамен новые объекты, но на это потребуются дополнительные средства, сообщил замглавы минстроя Юрий Гордеев.

Качественное обследование жилого фонда предполагает анализ всех случаев обрушения зданий за последние годы, выявления наиболее проблемных серий домов, считает Александр Моор, руководитель Всероссийского центра национальной строительной политики. «В дальнейшем все дома этих серий нужно подвергнуть взрывотехнической экспертизе, чтобы понять, какие меры принимать дальше. Возможно, часть объектов удастся отремонтировать, усилить конструкцию с учетом показателей сейсмоустойчивости, другую же часть придется признать аварийной и расселить людей», — отмечает он.

Счетная палата предложила также включить показатели, связанные с реализацией мероприятий по сейсмоусилению, в нацпроект «Жилье и городская среда». Для регионов с повышенной сейсмической опасностью предложено предусмотреть дополнительные меры господдержки, так как требование по сейсмоустойчивости делает строительство домов дороже.

rg.ru

Звукоизоляция в панельном доме

Исключительной особенностью домов из ЛСТК является то, что они очень прочные и являются абсолютно устойчивы ко многим факторам. Перечислим их:

Разберем все указанные факторы по отдельности.

Устойчивость дома к ветровой нагрузке

Процесс строительства дома всегда начинается с монтажа каркаса ЛСТК, который составляет «скелет» всего сооружения. Еще при проектировании дома подбираются такой профиль, который может выдержать трехкратную ветровую нагрузку. Эксперименты показывают, что дома, построенные по технологии ЛСТК выдерживают даже торнадо четвертой категории. При этом, говоря слово «выдерживают» подразумевается то что, пережив такие ураганные нагрузки, геометрия здания даже не изменится. Даже при сильнейших ураганах у каркасных домов из ЛСТК не срывает крышу и не обрушаются стены.

Известный пример устойчивости сооружений к ураганам произошел в марте 2008 года в Европе. Штормовой циклон «Эмма» был знаменит тем, что скорость ветра составляла 180 километров в час и вызвал серьезные разрушения. Были разрушены многие панельные дома, сносило даже автобусы. В тоже время, коттеджный поселок, который был построен на юге Германии в австрийской провинции Тироль, и оказался в эпицентре урагана, полностью выдержал удар стихии. Ни одно здание там не было разрушено, хотя многие дома потеряли окна и водосточные системы. Всё дело было в том, что все дома в этом коттеджном поселке были построены по одной технологии с применением ЛСТК. После этого случая спрос на строительство домов в Германии, Испании и Франции по этой технологии увеличился почти втрое.

Прочность конструкции здания при землетрясениях

Панельные дома из ЛСТК также устойчивы и к землетрясениям. Такая устойчивость достигается за счет нескольких факторов. Во-первых, фундамент для дома используется винтовой, что гарантирует устойчивость конструкции даже при 12 бальном землетрясении. Во-вторых, общий вес дома достаточно легкий, если сравнивать с кирпичными или монолитными домами, что значительно снижает инерциальность здания и они не испытывают сильных нагрузок даже при серьёзных колебаниях грунта. Прочность конструкции дома из ЛСТК настолько высока, что не позволяет изменится геометрии здания при любых воздействиях стихии.

Устойчивость здания при пожаре

Современные дома, которые создаются по инновационной технологии ЛСТК обладают целым рядом достоинств. В первую очередь они экологически чистые, во-вторую – они энергосберегающие и самое главное, они полностью пожаробезопасные, поскольку при строительстве не используются материалы поддерживающие горение.

Но пожар может возникнуть в любом доме, и они случаются и в кирпичных и в монолитных домах. И тут важнейшим фактором является устойчивость здания при пожаре. Поскольку материал дома не горит, то даже при сильном пожаре не происходит обрушение здания, что положительно сказывается на работе пожарных бригад при тушении огня и эвакуации людей. Кроме того, в виду того, что все материалы экологически чистые и натуральные, то во время пожара не выделяются вредные вещества, которые могут причинить вред тем, кто оказался в непосредственной близости от огня.

В качестве примера, посмотрите видео, в конце которого проводится эксперимент как ведет себя постройка из ЛСТК и постройка построенная по технологии СИП-панелей. Этот эксперимент доказывает насколько надежней дом получается именно из стального профиля.

Устойчивость к снеговой нагрузке

Для регионов в которых выпадает большое количество осадков в зимний период времени немаловажным фактором является устойчивость зданий к снеговой нагрузке. Технология ЛСТК в этом отношении имеет самый высокий показатель надежности. Металлические конструкции способны удерживать тонны снега даже в большепролетных зданиях: ангарах, животноводческих фермах, теплицах, складов и так далее.

При этом расчёт надежности делается для всего зимнего сезона, и в предельном варианте подразумевает, что снег не будет убираться с кровли в течение всей зимы.

Усадка дома

Технология ЛСТК позволяет строить здания, которые совершенно не подвержены такому явлению, как усадка здания. Главным образом это связано с тем, что чаще всего в качестве фундамента используются винтовые сваи, которые при правильном монтаже полностью исключают возможность усадки здания в целом.

Конструкция стен и кровли в основании имеет стальной каркас, который не изменяет своей геометрии в течение времени. Допускается только возможность уменьшения линейных размеров каркаса при больших колебаниях температур. Но как правило в жилых домах уровень температура может меняться незначительно, а с электрической системой «Комфорт» и вовсе постоянной, и потому никаких изменений в доме происходить не может.

Устойчивость дома к наводнению

При проектировании домов необходимо учитывать вероятность затопления и наводнений. И этот вопрос требует достаточно серьезного подхода. Дома по технологии ЛСТК имеют преимущества перед любыми другими технологиями строительства домов. И в первую очередь опять же из-за винтового фундамента, который приподнимает здание с одной стороны и не дает сопротивления водяному потоку. Таким образом даже при сильном наводнении водяной поток не сносит здание, но обтекает его, что приводит к тому, что не происходит гидроудара.

Если же уровень воды друг поднимается выше цоколя, то дома из ЛСТК достаточно устойчивы к намоканию. Материалы после длительного контакта с водой хоть и могут потерять свой эстетический вид, но однозначно не потеряют свою устойчивость и эффективность. После просушки дома он по-прежнему будет энергосберегающим, экологически чистым и пожаробезопасным.

profit-kr.ru