Интернет-журнал о дизайне и архитектуре
29 ноября 2017 г.

Сейсмостойкие технологии мира

Сейсмостойкость – это способность здания противостоять ударам землетрясения или последствиям вулканической деятельности. Сегодня мы посмотрим, какие технологии используют в России и других странах, чтобы избежать этой проблемы.

Россия

Не секрет, что в России довольно много сейсмически опасных районов: Северный Кавказ, Алтай, Саяны, Курилы, Камчатка, Приамурье, Байкальская зона.

На этих территориях проблема землетрясений была всегда более заметна, даже в эпоху малоэтажного строительства. Наши предки знали секреты: кладка старинных башен на Кавказе напоминает пирамиды Мачу-Пикчу в Перу – такая же тщательная подгонка камней и, зачастую, сухая кладка. Плюс расположение, по большей части, на скальной породе. Там, где грунт был рыхлый, «поили землю», т.е. заливали до такой степени, пока земля не переставала принимать жидкость.

В XX в.  с развитием строительства многоэтажные дома стали не редкость, но возникла проблема их сейсмостойкости. Справедливости ради нужно сказать, что примерно 80% зданий в России на данный момент – несейсмостойкие. Даже в Чечне, где многое отстроено заново, уровень запаса сейсмостойкости не дотягивает на 2–3 балла по шкале Рихтера.

Из жилого фонда самые опасные постройки – кирпичные многоэтажки, поскольку при подземных толчках такие стены разлетаются на мелкие фракции и заваливают людей. Так что же можно сделать в этой ситуации?

В Усть-Лабинске поставили эксперимент и стали усиливать фундамент, закладывая запас прочности для 4–5ти этажных зданий, как для 9-ти этажных. К тому же начали использовать новые виды «эластичного» бетона.

Эластичный бетон

Много высоток возведено в Екатеринбурге – «Исеть», «Высоцкий» и т.д. Однако город находится на тектонических разломах и относится к сейсмически опасному району. При строительстве высоток был использован бетон повышенной прочности и арматура больших диаметров, плюс увеличена плотность армирования стен. Все здания – каркасного типа с применением железобетона на плите из бетона.

Башня «Исеть», Екатеринбург

По тому же принципу была построена башня «Федерация» в Москве. Ну, Москва, скажете вы…какие там подземные толчки! Однако на деле, до столицы долетают отголоски землетрясений на Карпатах, поэтому здесь тоже могут ощущаться толчки 2 балла по шкале Рихтера.  В таких районах, как Москва, заметны даже не сами толчки, здесь срабатывает сейсмоусиление, т.е. если здание возведено на рыхлых породах, то тряска увеличивается, и к каждым 5 этажам небоскрёба можно смело добавлять 1 балл.

Башня «Федерация», Москва

Комплекс «Москва-Сити» спасает то, что он возведён на скальном известняковом грунте, который считается одной из самых прочных и сейсмоустойчивых почв. К тому же в центре башни проходит железобетонный прямоугольник, который позволяет зданию не отклоняться при сильном ветре.

«Москва-Сити»

Технологии не стоят на месте, и российские инженеры перенимают опыт своих зарубежных коллег, чаще всего смотря на своего соседа по Курилам – Японию.

Азия

Японию и ее соседей с завидной регулярностью то потряхивает, то сдувает ураганами.  Однако и в самой Японии, и в Гонконге, и в Тайване продолжают строительство высоток, применяя новейшие технологии и вырабатывая свод новых правил. К слову, именно Япония сформулировала простейшие правила строительства сейсмоустойчивых зданий, которые подойдут любой стране.

Самое главное – принцип равномерного распределения жёсткости конструкции и массы. Однородность обеспечивают укреплённые сборные элементы и антисейсмические швы, в пределах которых плиты стен могут двигаться без риска разрушить здание. Ручная кирпичная кладка зданий возможна только для построек не выше 5 этажей, а формы зданий должны быть простыми и симметричными: квадрат, прямоугольник, круг и шестигранник.  А как же интересные архитектурные формы, скажете вы? Японцы не запрещают полёт фантазии, но в этом случае здание должно быть составлено из нескольких, но сути, автономных блоков.

Японские технологии развиваются одними из самых первых, и многие страны берут их на вооружение. Из последнего:

 - «плавающий фундамент», когда между основанием и зданием есть прослойка из свинцово-резиновой подушки, позволяющей фундаменту «ходить» под зданием при сильных толчках, не увлекая основную постройку за собой. В последнее время также добавили воздушную подушку с сенсорами. При первых признаках сейсмической активности компрессор поднимает здание на несколько сантиметров, благодаря чему оно изолируется от толчков;

- сплавы с эффектом памяти, способные  при тряске менять форму, а потом возвращаться в первоначальное состояние;

- амортизатор в виде маятника у вершины здания, который сдерживает постройку, заставляя её двигаться в обратном направлении. По этому принципу построен небоскрёб «Тайбей 101» в Тайване.

Латинская Америка

Впрочем,  в последнее время экономические и технические связи крепнут не только с Востоком, но и с Западом, в частности с Южной Америкой. Есть ли чему поучиться нашим сейсмоинженерам у своих латиноамериканских коллег?

Центральную и Южную Америку трясёт с незапамятных времён и с завидной регулярностью. Больше всего страдают территории нынешней Мексики, Сальвадора, Гватемалы, Колумбии и Чили, поскольку они находятся на соединении тектонических плит.

В доколумбову эпоху землетрясения считали справедливым божьим наказанием за греховную жизнь и не обращали на них особого внимания. Первые записи и попытки анализа появились только с конкистадорами примерно с 1541 г.

С 1878 г, после землетрясения в Манисалес, становится известен стиль  temblorero: постройки из бамбука, смешанного с грязью. Дома в 2–3 этажа строили из разнородных материалов. 1-й этаж был землебитный, т.е. в качестве материала использовалась смесь сырой земли и песка. Смесь заливалась и «упаковывалась» в деревянную обрешётку. 2-й этаж был глинобитный.  Первые  этажи выполняли несущую функцию, в то время как последние обеспечивали возможность деформации, столкнувшись с напряжением от горизонтальных нагрузок от сейсмической активности и ветра. Удивительно, но подобную технологию издавна использовали и на другом конце земли, например, в Таджикистане.

Темблореро

В XX в. по всему миру начинается бум строительства небоскрёбов. В Латинской Америке первые высотки поставили ещё в 70-х гг. прошлого столетия. Например, Torre Colpatria в Боготе, Колумбия (1978 г.) построена на глинистой почве с использованием новой на тот момент технологии: 24 шахты на 50 м вниз для бетонного фундамента и усиленный стержень здания, где находятся лифты и технические зоны.

Torre Colpatria, Богота, Колумбия

И с каждым годом их всё больше и больше.

Torre Mayor, Мехико (2003) расположен практически в эпицентре землетрясения 1985 г. Здание построено из стали и бетона со стальными колоннами в железобетонной упаковке до 30-го этажа и стальными рамами выше. На здании есть 98 сейсмических демпферов – амортизаторов, встроенных в стальное крепление. Технология взята у американских военных. Нормы строительства были сильно ужесточены, поскольку Мехико стоит на дне бывшего озера и почвы, соответственно, здесь илистые. Выдерживает до 9 баллов по шкале Рихтера. Самое высокое здание до 2010 г.

Torre Mayor, Мехико, Мексика

Torre Titanium La Portada, Сантьяго, Чили (2010)  выдерживает до 8,5 баллов по шкале Рихтера. Пережило несколько землетрясений, в том числе самое первое в момент приёмки высотки. Материалы: железобетон и сталь в структуре, на фасаде – гранит, стекло и алюминий. Здание имеет 7 подземных уровней и «якорь» на глубине 50 м. Стоит на 65 сваях из бетона и стали.

Torre Titanium La Portada, Сантьяго, Чили

А как же землетрясения и жертвы? Дело в том, что помимо прекрасных высоток в Южной Америке распространено малоэтажное жильё. Плюсы невысоких построек очевидны: при разрушении завалы не столь велики. Однако на континенте очень много самостроя без чертежей, да и для получения разрешения на строительство зачастую требуется всего лишь указать руководителя проекта или архитектора. Поэтому частному сектору здесь по-прежнему приходится рассчитывать на стиль темблореро и деревянно-глинистые стены.

Итак, мы сделали краткий обзор сейсмоустойчивых технологий мира, и на поверку выходит, что основные принципы строительства  в различных уголках планеты не слишком отличаются друг от друга. Главное, провести сейсморазведку и правильно выбрать место, возвести утяжелённый центр здания, облегчить конструкции верхних этажей и установить амортизацию в том или ином виде, будь то огромный шар, подвешенный на верхних этажах, либо пластичная стена из грязи.

67
Текст: Аникина Алла

Комментарии

Оставить комментарий:

Оставить комментарий могут только зарегистрированные пользователи.

Другие статьи

11 декабря 2017 г.
22 ноября 2017 г.
27 октября 2017 г.
3 октября 2017 г.
1 сентября 2017 г.
19 июля 2017 г.
6 июня 2017 г.
22 мая 2017 г.
26 апреля 2017 г.
© 2008—2017 Berlogos.ru. Все права защищены. Правовая информация Яндекс.Метрика design Создание сайта