Принципы строительства сейсмоустойчивых зданий

Землетрясение в Японии и последовавшее за ним цунами унесло жизни более 13 тысяч человек.  Можно ли было сократить число жертв?  Японская трагедия заставила профессиональное сообщество вернуться к теме строительства невосприимчивых к стихии сооружений.

Чуть более года назад профессор Университета Колорадо Роджер Билхэм опубликовал  свой доклад, в котором  говорилось, что при современном росте урбанизации и росте населения к середине XXI века потребуется более миллиарда жилых строений, а человечество столкнется с новым оружием массового уничтожения, таким оружием станет… жилой дом. Объясняя свой парадоксальный вывод, ученый ссылается на то, что власти и архитекторы не уделяли и не будут в будущем уделять должного внимания возведению сейсмоустойчивых зданий, а также укреплению уже имеющихся. Причина банальна – для строительства сейсмоустойчивых зданий требуются существенные затраты. Роджер Билхэм предрекает, что в этом веке должно произойти землетрясение, которое побьет печальный рекорд гаитянского землетрясения, в котором пострадало порядка 230 тысяч человек.

После того, как в 2010 году случилась страшная трагедия на Гаити, ученые отмечали - многих жертв можно было бы избежать, если бы на острове уделялось должное внимание строительству сейсмоустойчивых зданий. Профессор Чак ДеМетс из  Northwestern University заявил, что свою роль в огромном количестве жертв при землетрясении сыграло безответственное строительство. Дома, не рассчитанные на удар такой мощности, складывались как картонные домики, становясь могилами для людей. Случись подобное землетрясение в Калифорнии, утверждает профессор Чак ДеМетс, жертв было бы на порядок меньше.  Вывод профессора подтверждают следующие факты. Землетрясение в Армении 1988 года магнитудой 6,9 баллов по шкале Рихтера унесло жизни 25 тысяч человек, а годом спустя при аналогичном землетрясении в Калифорнии  погибли только 63 человека.  Эти цифры, как считает Чак ДеМетс, наглядно иллюстрируют огромную роль сейсмоустойчивых зданий при спасении жизней во время землетрясений.

Специалисты компании «Стройтехника» принимали участие в ликвидации последствий землетрясения и строительстве сейсмоустойчивых зданий в Армении.

Первоначально в Ленинакане (современное название – Гюмри) велось монолитное домостроение. Однако монолитное домостроение – многоступенчатая работа. Необходимо было искать новые пути решения в строительстве. И они были найдены. Специально для Ленинакана были разработаны сборные конструкции, которые выдерживали бы землетрясения до 9 баллов. Дома из сборных конструкций возводились в полтора раза быстрее, чем монолитные дома, они оказались экономичнее, и себестоимость строительства была ниже на 30%, чем у монолитных домов.

Даже спустя больше 20 лет со дня землетрясения в Армении технология не потеряла своей актуальности, хотя, без сомнения, появились и новые пути решения проблемы строительства сейсмоустойчивых зданий.

Как сообщает портал ScienceNOW, Одну из самых революционных идей предлагает группа французско-британских ученых. Они рассчитывают сделать здания… невидимыми для землетрясений. На идею домов-невидимок ученых натолкнула авиация,  стелс-технологии, которые позволяют оставаться самолетам невидимыми для радаров. Технология строится на сочетании самого материала и специальной формы поверхности. Вкупе эти свойства делают самолеты невидимыми для радаров, частью отклоняя, частью поглощая сигналы. При создании «невидимых» домов принцип такой же. Ученые рассчитали, каким должен быть «волнорез», состоящий из меди,  пластика и т.д. «Волнорезы», по мысли ученых, смогут рассеивать пагубную энергию землетрясений. Во время экспериментов ученые направляли на свои устройства волны с частотой, эквивалентной частоте волн, возникающих при землетрясениях. Устройства ученых в виде колец поглощали  и рассеивали волны, не пропуская их внутрь кольца. Не исключено, что именно эта технология ляжет в основу строительства сейсмоустойчивых домов в будущем.  Сегодня же  существует несколько технологий создания сейсмоустойчивых зданий.

Израильские ученые предлагают… выращивать сейсмоустойчивые дома. Как сообщает портал LiveScience, израильские ученые пришли к выводу, что некоторые деревья могут расти в условиях аэропонного культивирования, а также воздушного культивирования. Необходимые для роста дерева питательные вещества поступают не с корнями из земли, а разбрызгиваются в воздухе.  При этом данные деревья, растущие в Израиле, имеют пластичные корни и с помощью металлических рамок деревьям можно придать любую форму.  Как только дерево-дом выросло до нужных размеров, дерево укореняют в земле. Надземная часть корня, соответствующая строго заданной форме, лифгинифицируется, с возрастом становится все прочнее и крупнее. Ее можно использовать как основу под строительство экологически безопасного и сейсмоустойчивого дома.  Первый такой дом ученые планируют «сдать» через 10 лет.

Один из способов строительства сейсмоустойчивых зданий опробован в Усть-Лабинске. Здесь возводят 4-5-этажные здания на фундаменте, соответствующем дому в 9 этажей.

Для того чтобы успешно противостоять землетрясениям ученые разрабатывают новые строительные материалы. В частности, представители высшей школы из Мичигана создали новый вид бетона, получивший название эластичный бетон. Он, как следует из названия, отличается повышенной эластичностью и гибкостью. Интересной особенностью материала можно считать способность самовосстанавливаться под воздействием дождя или снега. Эти необычные свойства бетону обеспечивает добавление минералов, которые входят в состав морских раковин.  Трещины в этом удивительном бетоне, которые возникли в результате нагрузки, со временем затягиваются, и прочность материала остается неизменной.

Однако и известные с древности строительные материалы отличаются сейсмоустойчивостью. В частности, к таким материалам относится глина. В Таджикистане, кстати, построено немало сейсмоустойчивых зданий именно из этого материала с добавлением древесины эластичных сортов дерева, таких, как, например, тутовник. О технологии строительства рассказывает и.о. заведующего лаборатории Института сейсмостойкого строительства Джума Рузиев. Делается деревянная стойка, далее нижняя обвязочная балка, затем верхняя (именно так веками строили дома в Средней Азии), а потом, когда идет постепенное возведение глиняных стен, вплетаются ветки деревьев. По словам Джумы Рузиева такой дом выдержит девятибалльное землетрясение.

Описанная Джумой Разиевым технология применяется в Таджикистане, очевидно, из-за необходимости экономить на строительной технике и материалах. Другая страна из бывшей союзной республики наладила для борьбы со стихией сейсмоустойчивую арматуру. Как сообщает портал Geogia Times, в Грузии на одном из металлургических заводов сразу после землетрясения в Японии запустили линию по производству сейсмоустойчивой арматуры класса прочности 500 МПа. Продукция предприятия предназначена в первую очередь на экспорт.

Последнее землетрясение в Японии подтолкнула ученых Страны восходящего Солнца выступить по телевидению  с заявлением о том, какими должны быть сейсмоустойчивые здания. Вот эти принципы. Необходимо использовать симметричные конструктивные схемы. При строительстве требуется равномерно распределять жесткость конструкции и массу. Однородность и монолитность конструкции обеспечивается благодаря применению укрепленных сборных элементов. К особенностям строительства стоит отнести и создание антисейсмических швов - двойные стены или двойные ряды несущих стоек. Они как бы разрезают дом на самостоятельные независимые друг от друга отсеки. Не допускается при строительстве сейсмоустойчивых зданий использовать перегородки из ручной кирпичной кладки в зданиях выше пяти этажей. В качестве строительных материалов для сейсмоустойчивых зданий рекомендуются панельные блоки, изготовленные с применением вибрации в специальных заводских условиях. В растворы необходимо добавлять специальные добавки, которые повышают сцепление раствора со строительным материалом. Еще одно правило возведения сейсмоустойчивых зданий – каменные или кирпичные перегородки должны армироваться по всей длине.

Фундаменту во время строительства всегда придается особое значение, особенно если речь идет о сейсмоустойчивых зданиях. Если создать так называемые «подушки» из бетона или полимерных материалов, возникнет эффект – здание как будто скользит, «плывет» во время землетрясения, и не разламывается по тем линиям, где в случае землетрясения создается наибольшее напряжение. Предпочтительные формы объектов при строительстве в сейсмоопасной зоне – прямоугольный дом, круглый дом, квадратный дом или шестиугольный дом. Строения в виде книжек, с вытянутыми одной или двумя сторонами категорически не подходят.