сейсмостойкий фундамент частного дома
Сейсмостойкий фундамент частного дома
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!
9.5. Повышенная сейсмичность региона
Из газеты «Строительный эксперт», декабрь 1998 г., №23
«…Особенно остро проблемы, связанные с надежностью домов, возникают при строительстве в районах с повышенной сейсмической активностью. Для России – это Дальний Восток и Северный Кавказ. Для многих стран СНГ сейсмические районы – это вся их территория или существенная её часть.
Взять под квалифицированный контроль всё индивидуальное строительство, конечно, невозможно. Другой путь – создание весьма привлекательных строительных технологий, позволяющих в любых условиях обеспечить высокий запас надежности возводимых зданий с комфортным проживанием в них… К такой технологии можно отнести ТИСЭ….»
Нас интересует природа землетрясений, их физические параметры и степень влияния на сооружения.
Основными причинами землетрясений являются перемещения блоков и плит земной коры. По сути, кора Земли – это плиты, плавающие на поверхности жидкой магматической сферы. Приливные явления, обусловленные притяжением Луны и Солнца, беспокоят эти плиты, отчего по линиям их стыка накапливаются высокие напряжения. Достигая критической величины, эти напряжения сбрасываются в виде землетрясений. Если очаг землетрясения находится на материке, то в эпицентре и вокруг него возникают сильные разрушения, если же эпицентр находится в океане, то перемещения коры вызывают цунами. В зоне больших глубин это еле заметная волна. У берега её высота может достичь десятков метров!
Нередко причиной колебаний грунта могут быть местные оползни, сели, провалы техногенного характера, вызванные созданием полостей (горные выработки, забор воды из артезианских скважин…).
Рис. 183. Сейсмоизолирующий фундамент с арматурными скобами: 1 – опора; 2 – скоба; 3 – ростверк; 4 – полость с песком
При строительстве дома в сейсмоактивных зонах гидроизоляцию по соединению ростверка со стенами не делают (для исключения их относительного смещения). По технологии ТИСЭ гидроизоляцию выполняют по стыку ростверка с фундаментными столбами (два слоя рубероида на битумной мастике).
При строительстве смежных сооружений, крыльца, элементов отмостки и т. п. следует постоянно обращать внимание на то, чтобы лента фундамента не касалась их своей боковой поверхностью. Зазор между ними должен быть не менее 4 – 6 см. При необходимости допускается подобный контакт (с крыльцом, каркасом легких щитовых пристроек, веранды) из соображения, что после разрушения землетрясением они будут восстановлены.
Это не фундамент, но…
При строительстве в сейсмоакивных районах применение кровли из глиняной или пескобетонной черепицы должно быть обоснованным.
Многие японские дома индивидуальной постройки, имеющие легкий каркас, покрыты добротной глиняной черепицей. В условиях плотной японской застройки такие дома хорошо переносят тайфуны. Однако при землетрясении под тяжестью черепичной крыши дом рушится, погребая жителей под своей непомерной тяжестью.
В настоящее время на строительном рынке появилось много «легких» кровельных материалов, хорошо имитирующих черепицу. Легкая кровля – это минимальные инерционные нагрузки для соединения крыши со стенами и исключение обрушения кровли от излишнего ее веса.
Как строят сейсмостойкие дома. 7 вопросов, волнующих жителей Ташкента
Что нужно знать о сейсмостойкости жилых домов? Ответы на актуальные вопросы — в нашем материале.
Что происходит?
За последние месяцы жители Ташкента не раз ощущали землетрясения, в связи с чем у многих наблюдается повышенный интерес к теме сейсмостойкости зданий. Совместный проект «Газеты.uz» и Murad Buildings рассказывает о том, что происходит во время землетрясения, как строятся сейсмостойкие дома и какие элементы отвечают за безопасность дома.
Почему трясет?
Поверхность земной коры делится на несколько огромных частей, которые называются тектоническими плитами. Эти плиты находятся в постоянном движении относительно друг друга. При столкновении и деформации плит высвобождается энергия, которая приводит к резкому разрыву пород и возникновению сейсмических волн. Происходящие в результате подземные удары и колебания поверхности Земли называются землетрясениями.
Большинство из них настолько малы и незначительны, что зафиксировать их способны лишь специальные датчики. Однако землетрясение силой, к примеру, 5 баллов является весьма ощутимым.
5 баллов — это много или мало?
Многие путают такие понятия, как магнитуда и сила (интенсивность) землетрясения. Сейсмическая шкала магнитуд Рихтера измеряет энергию сейсмических волн, излученных очагом землетрясения (то есть под землей). По шкале Рихтера землетрясения могут иметь магнитуды от 1 до 9.
Сила сотрясений на поверхности земли определяется по 12-балльной шкале интенсивности MSK-64 (шкала Медведева-Шпонхойера-Карника). По ней толчки считаются неощутимыми при интенсивности до 3 баллов, ощутимыми, если они превышают 3 балла, сильными — до 7 баллов, разрушительными — при 8−9 баллах и катастрофическими — от 9 и выше.
Ташкентское землетрясение 1966 года имело магнитуду 5,2, но из-за небольшой глубины залегания очага оно вызвало 8−9-балльные (по вышеуказанной 12-балльной) сотрясения земной поверхности.
Как строят сейсмостойкие дома?
Жилой комплекс «Гулсарой».
Основная задача сейсмостойкого строительства — обеспечить целостность конструктивных частей здания при землетрясении силой 9 баллов. За сейсмостойкость отвечают:
Что это дает?
Во время землетрясения здание пытается повторить движение волн — некоторые части здания расширяются, а другие сжимаются, здание приходит в движение вслед за перемещением грунта. Чем резче толчки, тем больше разница в скорости смещения нижних этажей по отношению к верхним.
Основная задача сейсмостойкого строительства — это обеспечить целостность всей конструкции здания с незначительными или минимальными разрушениями при землетрясении 9 и более баллов.
Вывод: чтобы здание было надежным, нужно его правильно сконструировать, верно выбрать местоположение и затем качественно построить.
Как понять, насколько надежен застройщик и будущий дом?
Задавайте вопросы. Сколько лет компания занимается строительством и почему? Отсутствие определенного бренда должно насторожить, потому что его наличие — признак того, что компания делает ставку на будущее, а значит, дорожит своей репутацией.
Если вы все-таки обратились к молодой компании, то желательно полностью сопровождать процесс строительства на всех этапах самостоятельно. В случае, когда дом, в котором вы покупаете квартиру, уже достроен, можно съездить на другие, еще строящиеся объекты и оценить отношение к строительству в процессе. Второй вариант — запросить материалы фотохроники строительства готового дома. Профессионал, который живет своим делом, будет только рад поделиться с покупателем фотографиями проделанной работы.
Кроме того, уточните, с какими поставщиками работает застройщик, где закупается кирпич, какая используется арматура. Компания Murad Buildings имеет дело только с проверенными компаниями, теми, кто много лет на рынке, дорожат своей репутацией и живут своей профессией.
Что дальше?
Сейсмологи напоминают, что существует такое понятие, как цикличность: «землетрясения активизируются после продолжительного затишья, последнее из которых длилось в нашем регионе около 50 лет. Сейчас проявление ощутимых толчков участилось… Но даже несмотря на то, что человечество еще не научилось предсказывать землетрясения, до ближайшего смещения плит на территории нашей страны есть более 20 лет. Разрушения домов во время землетрясений нам не грозят в случае соблюдения норм строительства». Компания Murad Buildings возводит жилые комплексы, используя современные технологии, делающие дома надежными и долговечными.
Фундаменты в сейсмических районах, свайные фундаменты
В статье рассказывается об особенностях строительства фундаментов в сейсмических районах, какие требования предъявляются к свайным фундаментам в зонах сейсмического воздействия.
Содержание статьи:
Сейсмические районы – это зоны, в которых продолжаются горообразовательные процессы. С инженерной точки зрения это районы с силой землетрясения 6 баллов и выше.
Каждая точка земли в таком районе испытывает последовательное воздействие волн разного вида, поэтому колебания грунта при землетрясениях носят сложный пространственный характер. Из-за этого сейсмические силы могут иметь любое направление, быть переменными по скорости и величине.
Здания и сооружения, расположенные в сейсмических районах, подвергаются воздействию особых факторов, которые приводят к появлению дополнительных усилий в конструкциях и изменению условий их работы. Поэтому для обеспечения их надежности при проектировании и строительстве нужно учитывать силу землетрясения, которую обычно оценивают по общему разрушительному эффекту. Это касается как надземных построек, так и фундаментов.
1. Расчет фундаментов в сейсмических районах
Фундаментные конструкции и их основания рассчитываются на основное и особое сочетание нагрузок. В последнее обязательно включается сейсмическая нагрузка, которую получают при динамическом расчете всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций.
Динамический расчет учитывает:
массу отдельных элементов здания;
формы собственных колебаний;
особенности колебания сооружения;
конструктивное решение сооружения;
характер допустимых повреждений и дефектов.
Когда сейсмические нагрузки получены, выполняется статический расчет конструкций здания в предположении совместного действия сейсмической и статической нагрузки.
Отдельные категории грунтов требуют предварительного искусственного улучшения до начала строительства. Так, водонасыщенные пески разжижаются во время землетрясения и влекут провальную осадку зданий, поэтому их нужно предварительно уплотнять вибрированием).
Глубина заложения фундамента увеличивается для зданий повышенной этажности (строительство дополнительных подземных этажей).
Из-за растяжения и сжатия грунтов во время землетрясения части фундаментных конструкций могут смещаться относительно друг друга, потому в случае с бетоном рекомендуется строительство сплошных плитных фундаментов или непрерывных фундаментов из перекрестных лент. Для свайных фундаментов, подвергающихся аналогичному воздействию, в СП 24.13330.2011 также предусмотрен ряд рекомендаций.
2. Свайные фундаменты в условиях сейсмического воздействия
При проектировании свайных фундаментов (в том числе из винтовых свай), запланированных к эксплуатации в условиях сейсмического воздействия, необходимо учитывать требования раздела 12 «Особенности проектирования свайных фундаментов в сейсмических районах» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» к сейсмостойкому строительству.
Согласно нормативному документу:
заглубление свай при строительстве в подобных районах должно быть не менее 4 м.
ростверк под несущими стенами здания в пределах одного отсека должен быть непрерывным и расположен в одном уровне;
верхние концы свай должны быть жестко заделаны в ростверк.
Устройство безростверковых свайных оснований недопустимо.
Влияние сейсмических воздействий на работу свайных фундаментов учитывают с помощью понижающих коэффициентов условий работы.
В случае с фундаментом из винтовых свай, увеличение горизонтальных усилий при землетрясении, может быть нивелировано, если использовать модификации свай с двумя и более лопастями (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).
Такие конструкции демонстрируют лучшее восприятие всех типов воздействий, благодаря рассчитанным на основании данных о грунтах расстоянию между лопастями, конфигурации, шагу и углу наклона лопастей. Моделирование винтовой сваи выполняется в системах автоматизированного проектирования, которые базируются на методе конечных элементов (МКЭ).
Лучшие ответы
Сейсмостойкость классической УШП сомнительна. Японская совсем другое дело
5.1.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций, углубление подвалов реконструируемых сооружений и т. п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) сооружение расположено вблизи котлована или подземной выработки;
г) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.7.5;
д) основание сложено скальными грунтами;
е) сооружение относится к I уровню ответственности (ГОСТ 27751);
ж) увеличивается нагрузка на основание при реконструкции сооружений.
Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах а, б и в 5.1.3, следует производить с учетом конструктивных мероприятий, предусмотренных для предотвращения смещения проектируемого фундамента
5.7.1. Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Принимаемая в расчете схема разрушения основания (при достижении им предельного состояния) должна быть статически и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента или сооружения.
Из выше перечисленного следует что конструкция фундамента должна предусматривать конструктивные мероприятия ограничивающие смещения при горизонтальных нагрузках которыми являются сейсмические силы. УШП плита лежащая на поверхности, никаких мероприятий предотвращающих смещение просто нет. В обычных фундаментах таким мероприятием является простое защемление в грунте. Еще хочу пояснить, расчет по несущей способности сложен, на форумхаузе его нет и быть не может, он очень специфичен. Его производят достаточно редко. Обычно условия подбирают такие, что бы несущая способность была обеспечена с запасом.
«6.14.11 В уровне перекрытий и покрытий должны устраиваться антисейсмические пояса по всем продольным и поперечным стенам, выполняемые из монолитного железобетона или сборные с замоноличиванием стыков и непрерывным армированием. Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры.»
«Стены по верху должны иметь обвязочный железобетонный пояс, связанный с вертикальными железобетонными сердечниками.»