Проект дома сейсмическая зона

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 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. ( Мы примитивно воссоздали данную модель в домашних условиях – ЗДЕСЬ) Обычно ощущается 1-2 толчка, после чего землетрясение затухает. Ощутимые толчки происходят 1-2 раза в десятилетие. Чем более регулярно происходят мелкие, неразрушительные 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. Мы уже писали о фундаментах для частных домов ЗДЕСЬ. Фактически, все виды фундаментов для дома, выполненные по технологии, достаточно сейсмостойки. Предпочтение же нужно отдать либо плитным, 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, см. здесь). 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. Этот фундамент для дома ему обошелся ровно на один миллион рублей дороже стандартного ленточного. Ну что же, за сейсмическую устойчивость здания нужно платить!

Сейсмостойкость дома из газобетона

Землетрясения — это колебания земной поверхности, вызванные, чаще всего, движением тектонических плит. Каждому жителю нашего региона знакомо это неприятное ощущение: когда земля начинает «уходить» из под ног, стены домов и мебель приходят в движение, а по городу мощной волной прокатывается страшный гул. Последнее сильное землетрясение произошло в нашем городе 27 августа 2008 года. Эпицентр толчков тогда находился в районе села Утулик на Байкале. Больше всего от того землетрясения пострадали прибайкальский город Слюдянка и пос. Култук. Серьезных разрушений не было лишь потому, что в Слюдянке нет многоквартирных домов высотой более четырех этажей. Однако, разбитая посуда, попадавшая мебель, повсеместно разрушенные печные трубы принесли существенный материальный урон местным жителям. По наблюдением Байкальского Филиала Геофизическо службы СО РАН, сила Култукского землетрясения в г. Слюдянка составила 7,5 баллов. В г. Иркутске сила данного землетрясения оценивалась уже в 6 баллов.

Хотя подобные землетрясения наносят весьма ощутимый урон, их нельзя назвать катастрофическими. Однако все помнят о недавней катастрофе в Японии, где землетрясение и вызванная им волна цунами разрушили огромные районы страны, вывели из строя систему охлаждения АЭС Фукусима-1 и стали причиной гибели 10 тыс. человек. Одно из сильнейших землетрясений в истории произошло в 2008 г. в Китайской провинции Сычуань. Сила толчков в эпицентре составила 11 баллов. Без крова осталось более 6 млн человек. Огромный урон был нанесен промышленности.

Наш регион за недолгую историю наблюдений тоже перенес немало землетрясений силой до 10 баллов. Одно из них — Цаганское землетрясение 1862 г. В результате него на оз. Байкала под воду ушло 230 км2 суши и образовался залив «Провал».

Еще триста лет назад землетрясения не представляли серьезной угрозы для местных жителей. Территория Прибайкалья была слабо заселена, а традиционные жилища аборигенов — одноэтажные деревянные дома могли выдержать земные колебания за счет упругости древесины и небольшой массы. В современных домах дерево уступило место каменной кладке и бетону. Эти материалы обладают значительно большей прочностью, однако зачастую не способны сопротивляться периодическим колебаниям, которые возникают в результате подземных толчков. Причина в том, что с ростом прочности материала, растет и его масса. При нормальных условиях эксплуатации вес всех конструкций здания воспринимается фундаментом, который передает его на грунт основания. При землетрясении конструкции здания начинают колебаться в горизонтальном направлении. Чем выше здание, тем сильнее будут колебания. При горизонтальном смещении конструкции получают определенное ускорение, зависящее от силы землетрясения. Ускорение, умноженное на массу, превращается в силу. Простая формула из курса школьной физики. Проблема в том, что эта сила направлена горизонтально, а при нормальных условиях эксплуатации, здание рассчитано только на вертикальные нагрузки. Получается, что если при проектировании и строительстве не учесть возможность землетрясения, то даже очень надежные конструкции могут прийти в негодность от горизонтальной нагрузки.

Именно с целью строительства сейсмостойких зданий и сооружений в середине прошлого века были разработаны первые нормативные документы в строительстве — СНиП. С тех пор требования к объектам, возводимым в сейсмически-активных районах, постоянно повышались. Эти требования регламентируют не только общие параметры здания: допустимую ширину, высоту этажа, размеры оконных проемов, но и характеристики применяемых строительных материалов. Последняя редакция нормативного документа о строительстве в сейсмических районах, вступила в силу в мае 2011 года. Надо ли говорить, что требования данного норматива являются определяющими при проектировании и строительстве любых зданий в нашем регионе?

Сейсмостойкость в малоэтажном строительстве.

Так уж повелось, что в малоэтажном домостроении соблюдение строительных норм считается не обязательным. Во многом этому способствуют строительные компании. Некоторые недобросовестные подрядчики предпочитают закрывать глаза на требования строительных норм и правил. Такая безответственность, как правило, прикрывается высказываниями об отсутствии специальных норм для индивидуальных домов. Однако, действие СНиПов распространяется на любые объекты строительства, будь-то огромный промышленный комплекс или одноэтажный дачный дом. Принципы работы конструкций во всех зданиях одинаковы. Дело в том, что строительство с соблюдением всех правил и технологий — очень непростой процесс. Только настоящие специалисты знают и соблюдают требования СНиПов. Однако пока специалистов на этом рынке немного. Для «строителей», которые прежде всего озабочены ростом прибыли, требования нормативов как кость в горле. Стройка по правилам становится более трудной и дорогой, а на прямую прибыль она не влияет. Конечно, все подрядчики заявляют, что строят с соблюдением норм, однако, на деле, многие эти нормы даже не знают.

Специфическая особенность сейсмостойкого строительства в том, что даже очень хорошие строительные специалисты, проработавшие всю жизнь в регионах, где отсутствует угроза землетрясений, могу быть совершенно не компетентны в вопросах сейсмики. В настоящее время широко распространена практика покупки проектов через Интернет. В сети предлагается огромное множество вариантов коттеджей: каждый может выбрать себе по вкусу. Фирмы, которые занимаются продажей проектов, как правило, не готовы их переделывать и дорабатывать по вашим требованиям. То есть, все чертежи продаются «как есть». Это означает, что купив готовый проект вам будет необходимо обратиться к специалисту с целью его доработки. На этом этапе можно очень сильно разочароваться в своем выборе, так как почти все проекты, продаваемые через Интернет, не предназначены для строительства в сейсмических районах.

Большинство чертежей, распространяемых в сети, разработаны для Московской и Ленинградской областей. В этих регионах о землетрясениях знают лишь из телевизионных новостей. Естественно, что проекты, разработанные для столицы, не подойдут для строительства в Иркутске. Стоимость доработки таких чертежей на соответствие требованиям сейсмостойкости будет сопоставима с их ценой. Так что стоит как следует подумать, прежде чем покупать такой проект, готовы ли вы платить за его последующую корректировку? Некоторые интернет-продавцы, с целью увеличения продаж, убеждают потенциальных покупателей, что в доработке проекта специалистом — нет необходимости. Дом можно строить и в сейсмических районах, для этого достаточно лишь установить бетонные сердечники по углам здания и все! От покупки чертежей у таких торговцев лучше вообще отказаться. Если вам понравился внешний вид и планировки какого либо дома, то достаточно обратиться в любое местное проектное бюро, показав им картинки. Специалистам не составит труда по эскизам разработать полноценный проект, но с учетом всех местных требований.

Сейсмостойкость дома из газобетона

К сожалению, в нашей стране строительство из газобетона не имеет достаточной нормативной базы. Существующие СНиПы для каменной кладки не учитывают некоторых особенностей производства работ из блоков. Тем не менее, регламенты нормативных документов при строительстве коттеджей из газобетона необходимо соблюдать неукоснительно. Это касается и требований по сейсмостойкости.

Первая и самая важная особенность строительства домов из газобетона в сейсмоопасном районе — это характеристики блока. Согласно п. 6.14.4 СП 14.1330.2011 для несущих стен следует применять бетонные камни, сплошные и пустотелые блоки из легкого и ячеистого бетонов классов по прочности на сжатие не ниже В5, марок по средней плотности не менее D700 Газобетон относится к классу ячеистых бетонов. Следовательно, если вы хотите построить несущие стены дома из этого материала, то вам потребуется блок D700 B5. Мало того, что блок с такими характеристиками выпускают лишь немногие производители газобетона, так еще поставщики материалов повсеместно скрывают тот факт, что самый распространенный на сегодняшний день блок D500 B2,5 вообще нельзя использовать для строительства в сейсмоопасном регионе. То есть, применять его можно, но, согласно все тому же п. 6.14.4, только для строительства самонесущих стен. То есть, такой вариант подходит лишь для зданий с полным каркасом, но никак не для коттеджа.

Второе важное отличие домов, возводимых в сейсмоопасном регионе, — наличие монолитных железобетонных включений в стенах здания. Так называемые сердечники и сейсмопояса. Большое число мифов и заблуждений связанно с этими элементами конструкций. Суть в том, что монолитные сердечники и сейсмопояс призваны превратить кладку в комплексную конструкцию. Говоря простым языком, в зданиях без монолитных включений, все конструкции работают сами по себе, за счет разной жесткости. Сейсмопояс и сердечники призваны объединить стены, перекрытия и фундамент в единую конструкцию. Такая комплексная конструкция лучше сопротивляется сейсмическим нагрузкам. Однако, для того, чтобы сердечники улучшали работу кладки, а не ослабляли ее, необходимо грамотно их расположить. Одно из заблуждений в том, что сердечниками необходимо обрамлять все проемы в стенах здания. Это не так. Существуют четкие критерии, по которым необходимо устраивать монолитные включения. Слишком частое расположение сердечников не только не улучшает прочность стен, но может, наоборот, ослабить кладку, разрезая ее на отдельные простенки. К тому же, каждый сердечник — это потенциальный «мостик холода», который требует дополнительного утепления. В некоторых случаях в здании может вообще не быть сердечников, если по расчету прочности стен будет достаточно для восприятия сейсмических нагрузок.

Сейсмопояс чаще всего устраивается в двух случаях: в качестве обвязки сборных плит перекрытия и как усиливающий элемент по верху фронтонов и парапетов кровли или мансарды. В первом случае — все понятно. По периметру, как правило, пустотных плит перекрытия укладывается каркас и заливается бетон. Таким образом, отдельные элементы перекрытия объединяются в единую конструкцию. Про устройство сейсмопояса по фронтонам и парапетам кровли многие забывают, хотя здесь его роль еще более важная. Дело в том, что выступающие над верхним перекрытием части стен, будь то стены мансарды или фронтоны чердака, обладают наименьшей жесткостью. В межэтажной плоскости все стены связаны жестким горизонтальным диском перекрытия. В плоскости крыши такой связи нет. Сама конструкция кровли, чаще всего деревянная, не способна усилить фронтоны. По-этой причине все стены, выступающие над верхним перекрытием более чем на 400 мм, обязательно должны быть усилены сердечниками и иметь по верху обрамление железобетонным поясом. Игнорирование этого правила может привести к тому, что даже при несильном землетрясении фронтон дома опрокинется, что приведет к разрушению кровли а, возможно и части стены.

Третья отличительная черта коттеджей из газобетона (и вообще из любой каменной кладки) в том, что перекрытие можно использовать только монолитное железобетонное, либо сборное из железобетонных плит, с обязательным устройством сейсмопояса по периметру. Деревянное перекрытие допустимо только в одноэтажных зданиях в качестве чердачного. Многие строители предлагают заказчикам устройство не только чердачного, но и межэтажного перекрытия по деревянным балкам. Это значительно дешевле, чем железобетон. Однако такое перекрытие не обладает достаточной жесткостью и не способно работать совместно со всеми конструкциями здания во время сейсмических нагрузок. Фактически, здание с деревянным перекрытием во время землетрясения работает как здание без перекрытия вообще. Как уже отмечалось выше, деревянное перекрытие допустимо только в одноэтажных зданиях и, в качестве исключения, как чердачное перекрытие двухэтажных зданий на площадках с сейсмичностью не более 7 баллов. Весь Иркутск и окрестности по картам ОСР-97 имеют сейсмичность — 7,5-9 баллов.

Есть еще множество особенностей в проектировании и строительстве домов в сейсмически опасных районах. Если же ваши потенциальные подрядчики убеждают вас в том, что все эти требования — лишь для многоэтажек, лучше не иметь дело с такими «специалистами». Помните, аргумент «все так строят» — первый признак некомпетентности строителей. Настоящие профессионалы знают, что качественных строительных объектов в нашем городе — единицы, и никогда не будут ссылаться на массовую застройку. Грамотно запроектированный и построенный дом — гарантия вашей безопасности и спокойствия на долгие годы. Землетрясения невозможно предсказать и спрогнозировать, но в ваших силах подготовится к нему. И если лозунг «Мой дом — моя крепость» для вас не пустой звук, следует подойти к вопросам сейсмостойкости вашего жилища со всей ответственностью.