Эффективные антисейсмические мероприятия для укрепления фундаментов

Антисейсмические мероприятия для фундаментов включают в себя несколько ключевых подходов, направленных на повышение устойчивости строений к сейсмическим воздействиям. Одним из основных методов является использование гибких и прочных материалов, которые могут адаптироваться к движениям почвы, уменьшая передачи сил на конструкцию. Также важным аспектом является правильный выбор вида фундамента, который может обеспечить стабильность и минимизировать ущерб во время землетрясений.

Кроме того, современные технологии позволяют реализовать различные инженерные решения, такие как укрепление фундамента с помощью специальных систем и опор, что создает дополнительные защитные слои. Применение дренажных систем для снижения давления воды под фундаментом также играет важную роль в повышении сейсмостойкости. Таким образом, комплексный подход к проектированию фундаментов, учитывающий геологические и сейсмические условия, является залогом безопасности зданий.

Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений

Ушаков, А. С. Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений / А. С. Ушаков. — Текст : непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.). — Санкт-Петербург : Реноме, 2011. — С. 180-186. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/2/236/ (дата обращения: 07.01.2025).

В современных конструктивных решениях нельзя повысить сейсмостойкость, только повысив величины сечений, прочность, вес. Конструкция может быть более прочной, но не обязательно экономически эффективной, потому что и вес, и инерционная сейсмическая нагрузка могут увеличиться еще больше. Требуются новые эффективные методы сейсмозащиты. Подобные решения подразумевают изменение массы и жесткости, демпфирование системы в зависимости от ее перемещений и скоростей. На сегодняшний день известно более 100 запатентованных конструкций сейсмоизоляции зданий и сооружений.

Во время землетрясений конструкции фундаментов повреждаются редко. Несмотря на это, значение фундаментов в обеспечении сейсмостойкости зданий велико. Фундаменты первыми воспринимают сейсмические толчки и передают их в верхние части здания. Система «грунт-фундамент» воздействует на изменение динамических свойств здания, что соответственно изменяет величину действующих на него сейсмических нагрузок.

В основании стен сохранившихся памятников архитектуры обнаружены мягкие прокладки (на уровне верха фундаментов) из камышитовых подушек, пластических глин и других местных материалов. Зодчие Средней Азии усиливали ослабленный стык сопряжения фундамента с цоколем. Толщина шва здесь достигала высоты кирпича.

При строительстве мавзолеев в скалистом грунте котлованы заполняли рыхлой землей, песком и фундамент возводили по ним. При таком решении уменьшалась концентрация напряжений в фундаментах, а грунтовая подушка частично гасила высокочастотные колебания грунта при землетрясениях.

Применялись и другие инженерные решения, направленные на снижение воздействий колеблющихся при землетрясениях фундаментах на подземные части зданий. Были предложены катковые опоры, фундаменты со сферическими концами.

Рис. 1. Классификация систем пассивной сейсмозащиты фундаментов по принципу их работы

В системах сейсмогашения, включающих демпферы и динамические гасители, механическая энергия колеблющейся конструкции переходит в другие виды энергии, что приводит к демпфированию колебаний, или перераспределяется от защищаемой конструкции к гасителю.

В системах сейсмоизоляции обеспечивается снижение механической энергии, получаемой конструкцией от основания, путем отстройки частот колебаний сооружения от преобладающих частот воздействия. Различают адаптивные и стационарные системы сейсмоизоляции. В адаптивных системах динамические характеристики сооружения необратимо меняются в процессе землетрясения, «приспосабливаясь» к сейсмическому воздействию. В стационарных системах динамические характеристики сохраняются в процессе землетрясения.

С позиции принятой классификации ниже приводится обзор методов сейсмозащиты фундаментов сооружений, выполненный на базе зарубежного и отечественного опыта сейсмостойкого строительства.

Существующие системы сейсмоизоляции на основании принятой выше классификации подразделяются на две группы:

Приведем некоторые конструктивные примеры, иллюстрирующие принцип работы систем сейсмоизоляции.

Стационарные системы сейсмоизоляции фундаментов

Типичным приемом устройства сейсмоизоляции при наличии возвращающей силы являются здания с гибким нижним этажом. Гибкий этаж может быть выполнен в виде каркасных стоек, упругих опор, свай и т.п. Один из возможных вариантов конструктивного исполнения гибкого этажа представлен на рисунке. Конструкция состоит из гибких опор, выполненных из пакета упругих стержней небольшого диаметра, размещенных между надземной и подземной частями здания.

Рис. 2. Здание с гибким нижним этажом

Здания на резинометаллических и резинопластиковых опорах сжатия получили широкое распространение за рубежом. В настоящее время используется несколько типов резинометаллических упругих, опор сжатия: французский, новозеландский, американский и итальянский вариант опор.

Для предотвращения чрезмерной осадки зданий под нагрузкой от собственного веса, опоры выполняются жёсткими в вертикальной и податливыми в горизонтальной плоскости. Благодаря упругим свойствам резины, резинометаллические опоры обладают высокой прочностью при сжатии, растяжении и кручении. Однако стоимость самих фундаментов оказывается значительной и может достигать 30% от стоимости здания. И наряду с этим, резинометаллические и резинопластиковые опоры сжатия обладают малой временной надежностью[1,2,3]. Некоторые конструктивные примеры резинометаллических опор, представлены на рисунке 3.

Рис. 3. Антисейсмическая опора

Серьезной проблемой при проектировании сооружений на упругих опорах явилась сложность обеспечения их прочности при значительных взаимных смещениях сейсмоизолированных частей фундамента. Это послужило причиной широкого распространения кинематических опор при сооружении сейсмоизолирующих фундаментов. Принцип действия такой конструкции состоит в том, что во время землетрясения центр тяжести опор поднимается, в результате чего образуется гравитационная восстанавливающая сила. При этом колебания здания происходят около положения равновесия, и их начальная частота и период зависят от геометрических размеров используемых опор.

Необходимо отметить, что построенные фундаменты этого типа не имеют специальных демпфирующих устройств, и при длиннопериодных воздействиях силой более 8 баллов, согласно выполненным расчетам, возможно падение здания с опор. Это указывает на опасность фундаментов на кинематических опорах, если в них не предусмотрены дополнительные демпфирующие элементы.

Сейсмоизоляция, не обеспечивающая возвращающей силы, действующей на сейсмоизолированные части конструкции, реализуется путем устройства скользящего пояса. Одно из наиболее известных технических решений такого типа – сейсмоизолирующий фундамент фирмы Spie Batignolle и Electricite de France .

Конструкция антисейсмической фрикционной опоры показана на рисунке 4. Опора, поддерживающая верхнюю фундаментную плиту, состоит из фрикционных плит, армированной прокладки из эластомера (неопрена), нижней фундаментной плиты, бетонной стойки, опирающейся на нижнюю фундаментную плиту. Жесткость опор в вертикальном направлении примерно в 10 раз выше, чем в горизонтальном.

Сейсмоизолирующий фундамент фирмы Spie Batignolle является классическим примером сейсмоизоляции с последовательным расположением упругих и демпфирирующих элементов. При относительно слабых воздействиях, когда горизонтальная нагрузка на опорную часть не превосходит сил трения, система работает в линейной области; при увеличении нагрузки сила трения преодолевается и происходит проскальзывание верхней фундаментной плиты относительно нижней. При этом удается в несколько раз снизить нагрузки на оборудование и здание.

Рис. 4. Сейсмоизолирующий фундамент фирмы Spie Batignolle

Несмотря на ряд достоинств сейсмоизолирующего фундамента Spie Batignolle , рассмотренная конструкция имеет ряд недостатков. Критический анализ французского решения имеется, в нем, в частности, отмечается, при этом взаимные смещения фундаментных плит не превосходили 20 см.

В качестве конструктивных недостатков фундамента следует отметить невозможность избежать неравномерного давления на опоры при строительстве на нескальных грунтах, отсутствие средств регулирования сил трения, сложность смены прокладок во время эксплуатации.

Следует отметить, что традиционные сейсмоизолирующие устройства, в том числе и сейсмоизолирующие опоры, имеют существенный общий недостаток: они расчленяют цельную систему «здание-фундамент» на отдельные части, что приводит к ослаблению системы в угоду сейсмоизоляции определенной части этой системы. При этом возникают взаимные смещения между изолированной и неизолированной частями, а для ограничения этих взаимных смещений устанавливают демпферы, рассеивающие энергию сейсмического воздействия.

Рассмотрим сооружения, которые совместно с фундаментом образовывают единую цельную пространственную многосвязную систему, которая даже при отделении от основания сохраняет геометрическую неизменяемость. Устройство сейсмоизоляции должно относиться ко всей этой цельной системе, а не к отдельной ее части.

Примером такого конструктивного решения может быть здание (сооружение), объединенное со сплошной пространственной фундаментной платформой, между которой и выроненным основанием имеется скользящий слой, снижающий трение. При этом мощная сейсмическая волна проскальзывает под платформой, т.е. существенно снижается уровень больших горизонтальных сейсмических воздействий (в том числе несимметричных, крутильных и т.п.) на платформу и тем самым на верхнее строение. Цельность и многосвязность зданий с фундаментом позволяют воспринимать и вертикальные толчки. При этом возможные горизонтальные смещения будут иметь место не между отдельными частями зданий (т.е. не нарушается цельность), а между системой («здание-фундамент») и основанием. Небольшие (порядка нескольких сантиметров) смещения могут быть допустимы при планировке территорий, а для ограничения больших смещений будут установлены упоры (демпферы, возвратные устройства и т.п.) [4].

Таким образом, скользящий слой образует сейсмоизолирующее защитное устройство, не нарушающее целостность системы «здание-фундамент». Следует указать на другие возможные виды защитных сейсмоизолирующих (экранных) устройств, находящихся вне пределов системы «здание-фундамент», например, устройство траншей (рвов) поперек динамического воздействия.

Сопротивление свайных фундаментов сейсмическим воздействиям, их высокая несущая способность во время землетрясений, а также позитивное влияние свай на динамические характеристики сооружений бесспорно. Поэтому свайные фундаменты являются целесообразным инженерным решением фундирования здания.

Эффективно применение свайных фундаментов в условиях слабых грунтов в сейсмических регионах, особенно радикального успеха можно достичь при полной прорезке сваями слабых, сильно сжимаемых слоев основания и опирании их острия в несущий слой грунта Ӏ категории сейсмичности. Что касается свайных фундаментов со сваями, погруженными в грунт ӀӀ категории, то прежде всего должно быть решено являются ли сваями-стойками забивные сваи, какова их несущая способность.

С целью снижения сейсмического воздействия фундаментов на верхнее строение сооружения предлагались различного рода изоляторы, амортизаторы и т.д. Наиболее рациональным инженерным решением, разработанным в конце прошлого столетия как зарубежными (Чили) так и советскими (Россия, Молдова) специалистами являются свайные фундаменты с промежуточной «подушкой» из инертных материалов. Отличительной особенностью таких фундаментах является отсутствие жесткой связи между ростверком и сваями. По верху свай, забитых в грунт ӀӀӀ категории по сейсмическим свойствам, отсыпается и уплотняется песчано-гравелистая «подушка» , по которой укладывается железобетонная конструкция, подобная обыкновенному ростверку и рассчитывается как балка на упругом основании.

В свайном фундаменте с промежуточной подушкой резко снижается передача на верхнее строение горизонтальной (сейсмической) нагрузки, которая распределяется (рассеивается) по подушке[5].

1. Стена здания;
2. ЖБ ростверк;
3. Песчаная «подушка»;
4. Слабый грунт;
5. Наголовник сваи;
6. Забитая свая.

Рис. 5. Свайный фундамент с промежуточной «подушкой» Адаптивные системы сейсмоизоляции фундаментов Рассмотренные выше примеры сейсмоизоляции представляют собой системы, в которых динамические характеристики сохраняются в процессе землетрясения. Наряду с этими решениями в практике сейсмостойкого строительства получили распространение адаптивные системы. В этих системах динамические характеристики сооружения необратимо меняются в процессе землетрясения, «приспосабливаясь» к сейсмическому воздействию. Конструктивный пример этой системы сейсмоизоляции представлен на рисунке 6.

Рис. 6. Пример конструктивного решения зданий с выключающимися связями В нижней части здания между несущими стойками нижнего этажа установлены связевые панели, отключающиеся при интенсивных сейсмических воздействиях, когда в спектре воздействия преобладают периоды, равные или близкие к периоду свободных колебаний сооружения.

После отключения панелей частота свободных колебаний падает, период колебаний увеличивается, происходит снижение сейсмической нагрузки. При низкочастотном воздействии период свободных колебаний здания со связевыми панелями значительно ниже величин преобладающих периодов грунта, поэтому резонансные явления проявляются слабо и связевые панели не разрушаются.

Применение выключающихся связей наиболее эффективно в том случае, когда уверенно прогнозируется частотный состав ожидаемого сейсмического воздействия. В качестве недостатков необходимо отметить, что после разрушения выключающихся связей во время землетрясения необходимо их восстановление, что не всегда практически осуществимо.

Кроме того, как известно, в некоторых случаях в процессе землетрясения в его заключительной стадии происходит снижение преобладающей частоты воздействия. В следствии этого возможно возникновение вторичного резонанса и потеря несущей способности конструкций здания.

В этом случае требуется применение конструктивных мероприятий, что приводит к дополнительным затратам на строительство. Выводы В настоящей статье были аналитически рассмотрены современные методы сейсмоизоляции фундаментов зданий и сооружений.

Многие из представленных моделей требуют дальнейших корректировок в расчетах и проектировании, теоретических и практических испытаний[9]. Расчеты, выполненные Я.М. Айзенбергом [8], показали, что относительные горизонтальные сейсмические перемещения перекрытий в сейсмоизолированных зданиях существенно ниже, чем в неизолированных зданиях.

Соответственно, повреждения при сильных землетрясениях в сейсмоизолированных зданиях значительно ниже, чем зданий неизолированных. Меры по сейсмозащите позволяют значительно снизить экономические потери. При правильном проектировании системы сейсмогашения и сейсмоизоляции фундаментов и здания в целом способны повысить надежность сооружения, сохранность оборудования, комфорт для жителей, а также самое главное — отсутствие необходимости восстановительных работ после сильных землетрясений.

1. Поляков С.В., Килимник Л.Ш., Черкашин А.В. Современные методы сейсмозащиты зданий. – М.:Стройиздат, 1989. -320с.
2. Берковская Д.А. Мероприятия по антисейсмической защите конструкций зданий (Франция). // Строительство и архитектура Серия 14.1977. Вып.9, с. 10-12.
3. Тыркина О.В. Конструктивные решения и методы расчета зданий на сейсмоизолирующих опорах из хлорпренового каучука (Франция). // Сейсмостойкое строительство. Реф. сб. Сер.14. – М.: ВНИИИС, 1985. Вып.14, с.1-8.
4. Абовский Н.П., Енджиевский Л.В., Наделяев В.Д. Новые конструктивные решения для сейсмостойкого строительства в особых грунтовых условиях. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2004, №3, с.30-32.
5. Баркан Д.Д., Межевой Г.Н. Исследование работы свайных фундаментов с промежуточной подушкой в сейсмических районах. / Сб.трудов НИИОСП им. Герсеванова. Вып. 67, — М.: Стройиздат, 1976.
6. Уздин А.М. и др. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. СПб, 1993. 176с.
7. Айзенберг Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов. М.: Стройиздат, 1976. 232с.
8. Айзенберг Я.М. Сейсмоизоляция высоких зданий // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. №4, 2007. С. 41-43.
9. Авидон Г.Э., Карлина Е.А. Особенности колебаний зданий зданий с сейсмоизолирующими фундаментами А.М. Курзанова и Ю.Д. Черпинского // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. №1, 2008. С. 42-44.

Основные термины (генерируются автоматически): фундамент, опор, процесс землетрясения, система, здание, опор сжатия, сейсмическое воздействие, фундамент фирмы, верхнее строение, верхняя фундаментная плита.

Строительство сейсмостойких домов

Любые здания, строящиеся в сейсмоопасной зоне, должны соответствовать региональным требованиям безопасности. И это не формальность, а безопасность.

Сейсмика опасна для домов из кирпича и мелких блоков. Наиболее безопасные – монолитные, деревянные и дома из газоблоков, сложенные в соответствии со всеми нормативами. Их потенциал к сейсмической устойчивости закладывается ещё при проектировании, выборе конструкторских решений.

Суть землетрясения простыми словами

Основные источники сейсмической активности:

• Тектонические смещения океанических и материковых платформ. Наиболее разрушительны.
• Вулканические толчки лавы на поверхность земли. Почти незаметны, но продолжительны.
• Локальные толчки в результате горных обвалов и оползней.
• Деятельность человека: создание водохранилищ, выемки горных пород, мощные подземные взрывы – всё это благоприятствуют подвижкам земной поверхности.

Территория России в основном сейсмически-спокойна. Землетрясения происходят в горах и на стыках тектонических плит: зона повышенного риска на Кавказе, Алтае, Камчатке, в Крыму, Поволжье, Сибири.

Интенсивность подземных толчков измеряется в балах, описывает силу землетрясения, величину подвижек земной поверхности:

• Малоощутимое – до 3 баллов. Регистрируются приборами, еле заметно на верхних этажах высотных зданий.
• Умеренное – до 7 баллов. Возможны оползни, трещины на дорогах. В домах сложно устоять на ногах, падает мебель. Люди в страхе выбегают на улицу.
• Сильное – до 8 баллов. Серьёзные повреждения зданий – порывы трубопроводов, трещины в стенах, обрушение дымовых труб. Паника.
• Очень сильное – до 10 баллов. Обрушение зданий, плотин, дамб, мостов, разрывы подземных коммуникаций, трещины в грунте.
• Катастрофа – 12 баллов и более. Разрушение всех типов наземных и подземных сооружений. Изменение рельефа земной поверхности.

Поэтому специалисты работают над снижением сейсмических нагрузок, стараясь исключить повреждения домов даже в эпицентре землетрясения. Правила строительства регулируются СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах.

Сейсмически активный Крым

Микроземлетрясения в Крыму регистрируют с завидной регулярностью. Полуостров постоянно «живёт» режиме колебаний. Его трясет ежегодно по многу раз, но сила толчков слабая – всего лишь 2-3 бала и практически не ощущается.

Но даже из-за небольшой тряски в стенах зданий накапливается усталость, возникают микротрещины, чреватые преждевременному обветшанию. Поэтому большинство строений серьезного землетрясения не выдержат.

Фактическая сейсмика в Крыму достигает 7 — 9 балов, но серьезные толчки происходят нечасто, примерно раз в 100 лет. Сложно строить прогнозы о ближайшем сильном землетрясении, оно может произойти завтра, а может и через много лет. При этом территория Крымского полуострова обширна, если возле какого-то побережья случится природный катаклизм, то на противоположном его могут даже не заметить.

Опасности в Санкт-Петербурге и Ленинградской области

Санкт-Петербург расположен в сейсмической зоне с вероятными воздействиями до 6 баллов по шкале MSK-64. Город расположен на территории, которой несвойственны тектонические сдвиги.

Ощутимые толчки исключительная редкость, и происходили от макросейсмического эффекта при землетрясении в Карпатах, где землетрясения случаются крайне редко, амплитуда колебаний невелика.

Однако в Ленобласти всё же наблюдаются незначительные, но постоянные подвижки грунта. Южный берег Финского залива плавно опускается, а северный поднимается на 1 мм в год, что провоцирует рост разломов в районах Красного Села и Ленинского проспекта.

В целом, Ленинградская область не сейсмоопасный район, но под всей её территорией преобладают суглинистые неустойчивые грунты. При значительном землетрясении, они значительно усилят разрушающий эффект.

Как разрушаются дома

При подземных толчках фундамент здания движется вместе с грунтом, а верхние этажи по инерции задерживаются. Чем резче смещения нижних этажей по отношению к верхним, тем больший ущерб получает здание.

Разрушение начинается с появления трещин, падающих кусков штукатурки. При усилении толчков повреждаются углы дома. Ломаются вентиляционные и дымовые трубы, обрушиваются парапеты и козырьки над подъездами.

В наружных стенах трескаются и сыплются стекла, выпадают оконные блоки. Конструктивно-слабые стены теряют несущую способность, рушатся перекрытия.

Общие принципы безопасности к проектированию антисейсмических зданий

Специальные технологии сейсмоизоляции зданий развиваются в направлении эффекта «парения» дома без жесткого соединения с фундаментом, что позволяет отстроится от колебаний земли. Для этого применяют:

• амортизаторы на роликовых подшипниках;
• инерционные, пружинные опоры-демпферы;
• приподнятые основания на воздушных подушках;
• вибрационный контроль и успокоители колебаний.

Но всё это слишком дорогие технологии. Наиболее распространены более экономные, но достаточно надёжные конструктивные решения:

• основа компактных высотных зданий – железобетонный монолитный «сердечник», где арматура компенсирует нагрузки на растяжение, а бетон на сжатие;
• здания сложной формы и большой площади, либо с перепадами высот более 5 м конструктивно делятся на простые сегменты.

Практика показывает, что самые устойчивые дома с максимально простой симметричной конфигурацией, достаточной жесткостью конструкций и равномерным распределением нагрузок. В них меньше всего разрушений.

Наиболее безопасна круглая форма, далее квадрат и равносторонний многоугольник. Асимметричные пристройки, выступы, башни и другие архитектурные дополнения смещают центр тяжести, повышая сейсмическую уязвимость.

Но круглые и квадратные здания эстетически проигрывают прямоугольным и ассиметричным. Поэтому в угоду дизайну и сохраняя безопасность, при проектировании их конструктивно делят на отдельные замкнутые отсеки простой формы, объединённые антисейсмическими швами.

Для этого, в высоких зданиях большой площади и сложной формы приходится возводить двойные ряды несущих стен, парные колонны и рамы. Каждый устойчивый сегмент под воздействием подземных толчков резонирует отдельно. Шансы всего здания уцелеть при землетрясении значительно повышаются.

Но эти технологии слишком дороги и избыточны для частного домостроения на территории РФ.

Выбор строительных материалов и технологий при строительстве в сейсмоактивной зоне

Как сделать частный дом более сейсмостойким:

• Провести геодезические исследования – предусмотреть тип фундамента, что бы грунт выдерживал нагрузку от здания с запасом на экстремальные условия землетрясения.
• Желательно стремиться к облегчению здания, так как наиболее безопасны легкие малоэтажные дома с минимальной нагрузкой на грунт.
• Учесть этажность дома. Чем больше площадь, тем меньше давление на грунт. Поэтому одноэтажный дом в сравнении с несколькими этажами той же общей площади имеет больше шансов устоять.

Фундамент-плита

Плавающий фундамент – это простая, прочная монолитная конструкция, максимально устойчивая к вертикальным и горизонтальным смещениям грунта. Железобетонная плита с усиленным армированием, заливается по всей, либо чуть большей площади дома. По такой технологии можно возводить жилье даже на грунтах с низкой несущей способностью. Дому не страшны ни подвижки грунта, ни морозное пучение.

Фундамент должен стоять на амортизационной подушке из щебня и песка. Эта подушка амортизирует толчки. При этом вся конструкция «плавает» в толще грунта, отдельных частей нет и нечему смещаться относительно друг-друга. Плита под нагрузкой несущих стен «скользит», компенсируя резкие толчки.

Именно поэтому плитные фундаменты популярны в Крыму – жители дома ощущают покачивание вместо сейсмических толчков. Дом защищен от разломов, поскольку стенам передаются уже ослабленные колебания.

Стены

Конечно, в сейсмически опасных регионах предпочтительны однородные монолитные конструкции. Они исключают большинство поражающих факторов, ведь цельная стена в отличие от кладки, не способна просто рассыпаться. При этом весь архитектурный декор – выступы и балконы, также являются частью единого массива железобетонного дома с мощными несущими стенами. Для большей жёсткости внутренние перегородки также можно сделать монолитными.

Однако не все согласны жить в железобетонном доме. И для многих сейсмоопасных регионов такая перестраховка будет излишней. Поэтому практикуется строить железобетонный монолитный силовой каркас, заполненный крупноформатными блоками.

Каркас конструктивно связан с газобетоном – объединён общим армированием, а не просто его заполняет. Иначе при серьезном толчке монолит выстоит, а стена скорее всего выпадет внутрь или наружу.

Выгоды: железобетонный каркас отлично выдерживает сдвиги грунта при землетрясениях: арматура работает на растяжение, бетон на сжатие. В отличие от мелкоформатной кладки, способной развалиться, большие блоки надёжно армируются в жб-каркас дома. А в качестве межкомнатных перегородок безопасными себя зарекомендовали легкие каркасные конструкции.

Силовой каркас

Это монолитные железобетонные включения в конструкцию здания: укрепление углов, сердечники и сейсмопояса. Оптимальный шаг вертикальных составляющих каркаса равен высоте этажа, их недостаточное количество ослабит стены.

Усиленное армирование колонн и ригелей поглощает энергию подземных толчков. Дополнительно армируют: узлы анкеровки в фундаменте, стене, обрамлении проемов, включая перемычки над ними, узлы стыков арматурных стержней соседних конструкций – всё это делается глубоко в теле будущего железобетона. Армирование объемных блоков выполняется пространственными каркасами и арматурными сетками.

Вертикальные укрепления углов, сердечники и горизонтальные сейсмопояса, включая усиливающий пояс по верху фронтонов, парапетов кровли или мансарды – замоноличиваются мелкозернистым бетоном с пониженной усадкой. Во избежание появления конденсата, промерзания – внешние поверхности железобетона утепляются пенополистиролом.

Газоблок в сейсмоактивном регионе

Преимущества газоблоков – легкость и крупный размер. Стена получается намного легче кирпичной и её проще надёжно увязать с каркасом.

В регионах с вероятной сейсмикой в 9 баллов допускается строить из автоклавного газобетона лишь 1-этажные дома.

Для строительства малоэтажных газобетонных домов в регионах повышенной сейсмической активности важно, чтобы прочность блоков на сжатие для несущих стен была не ниже B5. Поэтому для их возведения согласно п. 6.14.4 СП 14.1330.2011 требуются блоки марки D700. Но они сравнительно дороги и не везде встречаются в продаже.

В нашем случае можно применить самый легкодоступный и популярный блок D500 B2,5. Из него допускается строить только самонесущие стены, но это значит, что он идеально подходит для зданий с полным железобетонным каркасом.

Надежность газобетонного заполнения зависит от соблюдения технологии и качества работ:

• В условиях отсутствия сейсмической активности замена монтажного клея на песчано-цементный раствор грозит дому усадочными трещинами в швах и как следствие, теплопотерями. Но при землетрясении это причина разрушений. Испытания и практика показывают, что кладка на клеевой раствор в 2.8 раза прочнее.
• Каркас и заполняющая его кладка из газоблока объединяются общим армированием – не реже чем через каждые 3 ряда блоков заложена арматура, проходящая сквозь все железобетонные усиления столбов, колонны и сердечники. Либо кладка изолируется от каркаса упругим демпферным материалом.

Межэтажные перекрытия

Рекомендуются выполнить монолитные железобетонные перекрытия. Они капитально соединяются со всеми вертикальными несущими элементами: стенами, колоннами. Либо сборные перекрытия, их прочность достигается за счёт рифления боковых граней плит.

По монолитному сейсмопоясу в малоэтажном строительстве допускаются деревянные перекрытия.

Подведём итоги

Факторы, снижающие сейсмостойкость дома:

• сложная форма: выступы, перепады высот, неоднородные по материалам и толщине несущие стены;
• цокольный этаж на колоннах с широкими пролетами;
• стены из кирпича выше двух этажей.

Технологии чтобы сделать дом из газобетона более сейсмостойким:

• фундамент-плита;
• малоэтажный, квадратный дом;
• несущие стены одинаковой толщины;
• монолитные межэтажные перекрытия;
• сейсмопояс.

Самый нестандартный, но довольно эффективный и одновременно приятный метод улучшить сейсмостойкость – в геометрическом центре первого или цокольного этажа устроить бассейн. За счет встречных колебаний вода в бассейне сильно бурлит, но успешно гасит сейсмические волны, не входя с ними в резонанс.