СТРОИТЕЛЬСТВО СЕЙСМОСТОЙКИХ ЧАСТНЫХ ДОМОВ
после знаменитого Спитакского землетрясения в Армении в 1988 году, в СССР впервые всерьез занялись разработкой сейсмостойких жилых домов. Разумеется, речь шла о многоквартирных домах, поскольку строительство частных домов было фактически под запретом. Параллельно проходило районирование страны (выделение зон) по возможным силе и характеру землетрясений.
Большая часть территории СССР ( и России) находится в относительно благополучных с точки зрения сейсмики условиях. Большие участки Европейской части России, Сибири и Дальнего Востока находятся на стабильных массивах земной коры – так называемых платформах. И здесь вероятны только очень незначительные землетрясения, силой до четырех баллов. Большинство людей подобные колебания земной поверхности просто не ощущают. Зоны повышенной сейсмической активности – это молодые горные системы. Наиболее высока такая активность на побережье и островах Тихого океана. По счастью, население этих регионов России достаточно малочисленно, но землетрясение 1995 года на Сахалине, когда полностью был разрушен небольшой город Нефтегорск – пример того, как строительные методики СССР потерпели сокрушительное фиаско при испытании землетрясением, и привели к многочисленным человеческим жертвам.
Еще один регион с повышенной сейсмической опасностью – Кавказские горы. Кавказ – горы молодые, они постепенно растут. Правда, наибольшая активность данной зоны уже позади – об этом говорят потухшие вулканы Эльбрус и Казбек. Однако, наличие горячих источников, грязевых вулканов, достаточно частые небольшие землетрясения говорят о том, что геологические процессы Кавказских гор идут в постоянном режиме.
Кавказские горы занимают значительную часть Краснодарского края, проходя через всю его территорию с северо-востока на юго-запад. Все районы, находящиеся в пределах Кавказского хребта и его многочисленных отрогов, а так же полоса Черноморского побережья относятся к потенциально опасной сейсмической зоне. По прогнозам здесь возможны землетрясения до 8-9 баллов. С севера к Кавказским горам и их предгорьям примыкает обширная равнина, занимающая большую часть края. В основании этой равнины находится жесткая кристаллическая плита, являющаяся частью большой Восточно-Европейской (или Русской) платформы. Сверху плита покрыта большим слоем так называемых осадочных пород – глин, суглинков, песков. Этот материал принесен сюда многочисленными реками за много миллионов лет. На таком основании землетрясения маловероятны, если бы не активная зона Кавказа.
Северные районы Краснодарского края в этой ситуации находятся в благоприятной сейсмической зоне. Здесь землетрясения могут достигать максимальных значений в 5-6 баллов. Однако территория Краснодара и прилегающие районы относятся к зоне потенциальных восьмибалльных землетрясений. Как формируется зона землетрясения в этих районах? Очень примитивно можно описать этот процесс следующим образом. Горы растут на несколько миллиметров в год. Край плиты, на которой находится ряд районов края ( в т.ч. и Краснодар), упирается в активную зону роста. И горы в процессе подъема как бы тащат ее вверх. Возникает напряжение. В определенный момент, когда напряжение становится максимальным, плита «срывается» вниз – так возникает землетрясение. Обычно ощущается 1-2 толчка, после чего землетрясение затухает. Ощутимые толчки происходят 1-2 раза в десятилетие. Чем более регулярно происходят мелкие, не разрушительные землетрясения, тем меньше вероятность того, что случится землетрясение катастрофическое. Малые землетрясения разряжают напряжения в земной коре, не давая накопиться разрушительному потенциалу. Как часто могут возникать крупные землетрясения на территории края? Ученые прогнозируют – раз в 5000 лет. Однако, такие прогнозы очень расплывчаты, и не хочется, чтобы прогнозируемый период пришелся именно на твою жизнь.
Как же построить здание, чтобы оно могло сопротивляться разрушительным силам Земли? Для многоэтажных зданий такие технологии детально прописаны. А как же быть с частными домами? Какие технологии при их строительстве применять? Да точно такие же, как и для высотных зданий, только применительно уже к более малым размерам.
Фундамент для дома. Фактически, все виды фундаментов для дома, выполненные по технологии, достаточно сейсмостойки. Предпочтение же нужно отдать либо плиточным, либо буронабивным их типам.
Стены. Материал стен не играет решающей роли в сейсмостойкости здания. Нужно лишь помнить, что стена должна представлять собой достаточно монолитную конструкцию. Т.е. кладку стен нужно обязательно армировать в соответствии с технологическими заданиями. Особое внимание – перемычкам над проемами. Наиболее надежны монолитные перемычки из армированного бетона. Следует помнить, что края перемычек должны заходить в толщу кладки не менее, чем на 15 см. с каждой стороны проема.
Армопояса. По окончании кладки каждого этажа, заливается монолитный армированный пояс – сплошная железобетонная балка по несущим стенам. Размеры этой балки в сечении должны быть не менее 15х15 см. Такой пояс удерживает стены при землетрясении от сваливаний внутрь строения или наружу. Если у вас одно- двухэтажный этажный дом, то для создания сейсмической защиты можно обойтись только армопоясами.
Пространственный монолитный каркас. Если же вы строите частный дом выше двух этажей, рекомендуется возводить при его строительстве монолитный железобетонный каркас. Т.е. до начала работ по кладке, выводится корпус здания из монолитных колонн и перекрытий, а уж затем пустоты заполняются кладочным материалом с обязательным порядным армированием. Ряд архитекторов с целью повышения сейсмостойкости создают т.н. сейсмостойкое ядро здания. Т.е. часть здания в центре отливается сплошным монолитом, а к нему привязываются все основные конструкции. Идея неплохая, но, во-первых, дорогостоящая, а, во-вторых, с нашей точки зрения – избыточная. Хотя некоторые идут еще дальше. И проектируют полностью монолитные дома. Но это уже явный перебор.
Достаточно большую роль в сейсмической устойчивости здания играет и его форма. Вообще говоря, оптимально в этом плане строительство круглых частных домов ( и мы такой один построили!). Но по понятным причинам строительство таких домов – эксклюзив. Из более распространенных проектов дома близкие к квадрату в плане обладают большей сейсмической стойкостью. Эркеры, нависающие элементы, балконы – сильно понижают сейсмическую стойкость сооружения и при строительстве требуют специальных решений ( а, соответственно, и затрат).
При землетрясениях колебания земной коры происходят не только вверх-вниз, но и по горизонтали. Так вот горизонтальные колебания поверхности зачастую опаснее вертикальных.
Как решение проблемы гашения горизонтальных сейсмических волн, Юрий Домбровский в своей книге «Факультет ненужных вещей» предложил окружать строение на некотором удалении рвом глубиной до основания фундамента (или глубже) и шириной не менее 1 м. Такой ров гасит горизонтальные колебания, и увеличивает сейсмостойкость здания в разы. Конечно, иметь такой ров в плане – не эстетично. Но полость может быть заполнена легким материалом (например, керамзитом), либо накрыта сверху. Стилизация под замковый ров с водой тоже подойдет.
И еще один ( не дешевый) прием повышения сейсмостойкости. Если у вас в доме запланирован бассейн, то оптимально будет расположить его по центру первого (или цокольного) этажа здания. В этом случае при землетрясении линза воды за счет встречных колебаний будет гасить сейсмические волны.
Итак, при строительстве частного дома следующие мероприятия позволят вам не бояться землетрясений:
-надежный фундамент для дома;
-армированная кладка стен;
-пространственный железобетонный каркас.
Стройте, и не бойтесь землетрясений!
Накануне 2015 г. один из клиентов заказал нам строительство частного дома с сейсмически устойчивым фундаментом (см. на фото). Этот фундамент для дома ему обошелся ровно на один миллион рублей дороже стандартного ленточного. Ну что же, за сейсмическую устойчивость здания нужно платить!
obmer
obmer Пока другие думают, мы уже измеряем!
Знайте, точные обмеры экономят ваши средства.
Некоторые особенности строительства в сейсмических зонах.
Существует масса причин, по которым, происходят землетрясения, ученые до сих пор не знают и дискутируют о многих из них. Одна из основных причин возникновения сейсмической активности – это движение литосферных плит.
Самое страшное, что есть в землетрясениях – это то, что их невозможно предсказать, есть масса методик, пытающихся это сделать, но эффективность их находится на низком уровне.
Хотелось бы остановиться на вопросе строительства в сейсмозонах. В данной статье я буду простым языком и на простых примерах рассказывать о необходимых мероприятиях при строительстве домов в сейсмических районах. Возьму для примера одно из высотных зданий в городе Сочи.
Смотрим на металлические связи под сеткой
Сочи – сейсмоопасный район, имеющий даже 10-и бальные площадки сейсмической активности, т.е. максимальные, на них строить запрещено, хотя иногда дают специальное разрешение на строительство.
Российские нормы запрещают строить дома более 16-и этажей в 9-и бальной зоне, что же делать если надо и хочется выше?
Рассмотрим пример 28-и этажного здания (на фото). Подобные здания выходят за рамки строительных норм и требуют специальных технических условий, в которых рассказывается и доказывается о целесообразности принятых конструктивных решений для противостояния сейсмическому воздействию.
Что происходит со зданием во время землетрясения? Если не уходить глубоко в теорию, то все просто, дом стоит на земле, земля начинает двигаться, причем двигается она как в горизонтальном, так и вертикальном направлении с разными ускорениями, частотами и амплитудами. Если собрать карточный домик. Или как я домик из CD на тетрадке – будем считать ее землей, а потом резко дергануть, то, в общем можно сказать, что мы сымитировали землетрясение.
Обычное состояние здания
Резкое смещение основания, вызванное сейсмическими силами
Катастрофа
5 секунд и готово.
Из-за того, что здание имеет большую массу оно стремиться остаться на месте. Здание инертно к резким сейсмическим колебаниям, а земля при этом двигается, если конструкция здания, оказывается, не достаточно прочна для восприятия подобного воздействия, то происходит катастрофа. Масса плит перекрытий и их продольная жесткость несопоставимы с жесткостью поперечных стен, перекрытия просто выламывают опоры под собой (стены и колонны), происходят разрушения и всякие гадости.
Поэтому, в нашем, 28-и этажном здании применяют комбинированную систему, поперечные сейсмические усилия воспринимают поперечные железобетонные стены, а продольные усилия – металлические крестообразные связи, расположенные по фасаду здания.
а теперь смотрим ниже
Никогда не упадет
Здания, которые строятся в сейсмических зонах имеют совершенно другие нормы проектирования, в этих нормах изначально заложены диафрагмы жесткости, связи, ограничения этажности, чего нет в обычных зданиях. Существует еще много разных технологий и методов по снижению сейсмического воздействия на здание, или технологий не позволяющих проводить к катастрофам.
На мой взгляд, хоть наука и занимается вопросами землетрясений, но она еще обладает очень малым количеством информации. Наблюдения за территориями сейсмостойкого строительства ведутся очень не давно (около 100 лет) и в основном все здания запроектированы на эмпирические данные, которые должны идти в запас прочности и надежности по отношению к реальным. Предсказывать и говорить о том, какое будет землетрясение, когда, с какой частотой, ускорением, амплитудой и т.д. – это очень и очень условный прогноз. Строители и ученые уже не раз ошибались и с определением бальности площадок (Нефтегорск), и с определением характера землетрясения (Спитакское и Калифорнийское землетрясения).
Поэтому, только серьезный запас прочности, точность, четкость и правильность всех сделанных работ начиная от обследования площадки строительства и заканчивая качеством залитого бетона, могут являться гарантами безопасности, в высотных зданиях, построенных в сейсмической зоне.
Строительство в сейсмических районах России. Антисейсмические швы.
Строительство в сейсмических районах России. Антисейсмические швы.
Россия в целом характеризуется умеренной сейсмичностью. Исключение составляют регионы Северного Кавказа, юга Сибири и Дальнего Востока.
В европейской части России высокой сейсмичностью характеризуется Северный Кавказ, в Сибири – Алтай, Саяны, Байкал и Забайкалье, на Дальнем Востоке – Курило-Камчатский регион и остров Сахалин.
Треть всех землетрясений России приходится на Камчатку.
Строительство сейсмостойкого здания обходится дороже аналогичного по площади, высоте и планировке здания.
Проектированию сейсмостойких зданий имеет свою специфику.
При проектировании и строительстве жилых и общественных зданий и сооружений их следует разделять антисейсмическими швами в случаях, если:
— здание или сооружение имеет сложную форму в плане;
— смежные участки здания или сооружения имеют перепады высоты 5 м и более, а также существенные отличия друг от друга по жесткости и (или) массе.
Допускается устройство антисейсмических швов между высокой частью и 1-2-этажными пристраиваемыми частями зданий путем шарнирного опирания перекрытия пристройки на консоль высокой части. Глубина опирания должна быть не менее суммы взаимных перемещений и минимальной глубины опирания с обязательным устройством аварийных связей.
Для случаев, когда устройство осадочного шва не требуется, допускается не устраивать антисейсмические швы между зданием и стилобатом при расчетном обосновании совместности их работы и выполнении соответствующих конструктивных мероприятий.
Не допускается устройство антисейсмических швов внутри помещений, которые предназначены для постоянного проживания или длительного нахождения МГН.
В одноэтажных зданиях высотой до 10 м при расчетной сейсмичности 7 баллов антисейсмические швы допускается не устраивать.
Антисейсмические швы должны разделять здания или сооружения по всей высоте. Допускается не устраивать шов в фундаменте, за исключением случаев, когда антисейсмический шов совпадает с осадочным.
В случае превышения расстояний между антисейсмическими швами сверх установленных расчет сооружений следует выполнять с учетом волнового характера сейсмического воздействия, неоднородности и неравномерности сейсмического воздействия в плане сооружения по методикам, согласованным в установленном порядке.
Антисейсмические швы следует выполнять путем возведения парных стен или рам, либо рам и стен.
Ширину антисейсмического шва следует назначать по результатам расчетов, при этом ширина шва на каждом рассматриваемом уровне должна быть не менее суммы амплитуд колебаний смежных отсеков здания.
При высоте здания или сооружения до 5 м ширина такого шва должна быть не менее 30 мм. Ширину антисейсмического шва здания или сооружения большей высоты следует увеличивать на 20 мм на каждые 5 м высоты.
Конструкции примыкания отсеков здания или сооружения в зоне антисейсмических швов, в том числе по фасадам и в местах переходов между отсеками, не должны препятствовать их взаимным горизонтальным перемещениям.
Конструкция перехода между отсеками здания может быть выполнена в виде двух консолей из сопрягающихся блоков с устройством расчетного шва между концами консолей или переходов, надежно соединенных с элементами одного из смежных отсеков. Конструкцией их опирания на элементы другого отсека должны быть обеспечено взаимное расчетное смещение элементов и исключена возможность их обрушения и соударения при сейсмическом воздействии.
Переход через антисейсмический шов не должен быть единственным путем эвакуации из зданий или сооружений.
Лестничные площадки, располагаемые в уровне междуэтажных перекрытий, должны надежно связываться с антисейсмическими поясами или непосредственно с перекрытиями.
По всей длине стены в уровне плит покрытия и верха оконных проемов должны устраиваться антисейсмические пояса, соединенные с каркасом здания.
В зданиях с несущими стенами высотой два этажа и более кроме наружных продольных стен должно быть не менее одной внутренней несущей продольной стены.
В уровне перекрытий и покрытий, выполненных из сборных железобетонных элементов, по всем стенам без пропусков и разрывов должны устраиваться антисейсмические пояса из монолитного железобетона с непрерывным армированием. В зданиях с монолитными железобетонными перекрытиями, заделанными по контуру в стены, антисейсмические пояса в уровне этих перекрытий допускается не устраивать.
Плиты перекры тий (покрытий) должны соединяться с антисейсмическими поясами посредством анкеровки выпусков арматуры или сваркой закладных деталей.
Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры.
Антисейсмический пояс (с опорным участком перекрытия) должен устраиваться, как правило, на всю ширину стены; в наружных стенах толщиной 500 мм и более ширина пояса может быть меньше на 100—150 мм.
Высота пояса должна быть не менее толщины плиты перекрытия, класс бетона — не ниже В15. Продольную арматуру антисейсмического пояса устанавливают по расчету, но не менее четырех стержней диаметром 10 мм при сейсмичности 7—8 баллов и не менее четырех стержней диаметром 12 мм — при 9 баллах.
Армирование кладки следует осуществлять сетками в горизонтальных швах и вертикальными отдельными стержнями или каркасами, размещаемыми в теле кладки или в штукатурных слоях. Вертикальная арматура должна быть непрерывной и соединяться с антисейсмическими поясами. Соединение вертикальной арматуры внахлест без сварки не допускается. При размещении вертикальной арматуры в штукатурных слоях она должна быть связана с кладкой хомутами, расположенными в горизонтальных швах кладки.
Вертикальные железобетонные включения (сердечники) должны устраиваться открытыми не менее чем с одной стороны и соединяться с антисейсмическими поясами.
Продольная арматура вертикальных обрамлений простенков должна быть надежно соединена с горизонтальным армированием хомутами, уложенными в горизонтальных швах кладки.
Блоки должны соединяться между собой сваркой закладных деталей или выпусков арматуры. Вертикальная арматура по торцам простеночных блоков, в том числе на глухих участках стен, должна быть соединена с выпусками арматуры из фундамента, вертикальной арматурой выше- и нижележащих простеночных блоков, в том числе блоков смежных этажей, и заанкерена в антисейсмическом поясе перекрытия верхнего этажа.
Запрещается уменьшать ширину антисейсмических швов, указанную в проекте.
Антисейсмические швы необходимо освобождать от опалубки и строительного мусора. Запрещается заделывать антисейсмические швы кирпичом, раствором, пиломатериалами и др. При необходимости антисейсмические швы можно закрывать фартуками или заклеивать гибкими материалами.