Выдержит ли твой дом землетрясение?

От нашего корреспондента в Японии

«ПОМОГИТЕ! Помогите!» 17 января 1994 года в предутренней темноте раздавались крики мужчины, находившегося на первом этаже жилого дома, в котором два верхних этажа обрушились и грудой навалились друг на друга. Во время землетрясения в Лос-Анджелесе (Калифорния, США) силой 6,6 балла по шкале Рихтера в этом здании погибли 16 человек. Всего же в этом районе катастрофа унесла жизни более 50 человек.

Землетрясение немного меньшей силы произошло 30 сентября 1993 года в штате Махараштра на западе Индии. Погибло около 30 000 человек. «Если бы это случилось в каком-то другом месте, где... дома прочные, то это не обернулось бы такой огромной трагедией»,— сказал сейсмолог Шри Кришна Синх. Большинство домов в районе бедствия были построены из глиняного кирпича.

С другой стороны, землетрясение примерно такой же силы, что в Индии, произошло в Токио (Япония) в 1985 году. Это был самый сильный толчок в этом районе за 56 лет. Однако смертельных случаев, пожаров и больших разрушений при этом не было. Почему же такая разница?

Один из ответов заключается в том, какими методами строились здания. Во многих странах, расположенных в сейсмически опасных регионах, инженеры-проектировщики обязаны строго придерживаться строительных норм, чтобы сооружения были сейсмостойкими. В качестве примера давайте посмотрим, как строят сейсмостойкие здания в Японии.

Что способствует сейсмостойкости

Японцы, сами того не подозревая, обычно строили свои здания так, что они могли выдерживать землетрясения. Поскольку большинство домов были деревянными, для их постройки использовались разнообразные соединения. Это делало конструкцию дома подвижной и гибкой при подземных толчках, но не давало дому обрушиться. До сих пор сохранились средневековые пагоды и дворцы, построенные с учетом этих принципов. Исследования этих зданий показывают, что секрет заключается в подвижности, а не жесткости их конструкции. Эта идея нашла свое применение и в современных зданиях.

При возведении высотных зданий от эффективного использования стали зависит, будет ли дом сейсмостойким или нет. Использоваться могут не только стальные фермы и балки, но и стальные арматурные стержни, которые проходят внутри бетонных колонн, перекрытий и стен, образуя прочную, но гибкую конструкцию. Сталь способствует гибкости, за счет которой во время землетрясения все части здания удерживаются вместе.

Новое исследование также сделало возможным изучить, как землетрясение приводит в движение здание. Стало понятно, что при проектировании сейсмостойкого здания очень важно учитывать частоту его колебаний. У маленького здания, или жесткой конструкции, частота колебаний больше, а следовательно и разрушительнее, чем у более высокого здания, то есть более гибкой конструкции. Помимо этого важно спроектировать здание так, чтобы частота его колебаний отличалась от частоты колебаний грунта, на котором оно стоит. Это снижает эффект резонанса, который увеличивает силу толчка.

Учитывается также и основание сооружения. Одна компания успешно провела испытания конструкции, построенной на резиновых подушках с вязкостными демпферами. Они поглощают удар и на самом деле уменьшают сейсмические эффекты в верхней части конструкции примерно на 60 процентов. В некоторых случаях необходимо вбивать сваи до более плотного подпочвенного слоя. И даже подвальный этаж может обеспечивать достаточную устойчивость, не давая зданию обрушиться.

Возведение сейсмостойкого здания

В 1989 году филиалом Общества Сторожевой Башни в Японии была возведена новая пристройка к типографии. Это шестиэтажное здание длиной 67 метров и шириной 45 метров со сплошным подвальным этажом. Чтобы сделать здание сейсмостойким, в грунт было вбито 465 бетонных свай.

Забивка свай в грунт на строительной площадке проводилась бесшумным, вибробезопасным методом. В качестве свай использовались трубы диаметром 80 сантиметров и длиной 12 метров. Вставив внутрь сваи бурильные головки, укрепленные на конце бурава, сваю поднимали вертикально над тем местом, куда ее нужно было забить. При вращении бура грунт удалялся через центр сваи, и она постепенно плотно закреплялась в узкой скважине. Для погружения на бо́льшую глубину к той части сваи, которую уже вбили в грунт, можно приварить еще одну деталь.

Достигнув желаемой глубины, головки на конце бурава выдвигались, и выкапывали у основания сваи яму большего размера. Затем бурав удаляли и под напором вливали бетон в сваю и углубление, а когда бетон затвердевал, свая прочно закреплялась в нем.

После того как все сваи устанавливались таким образом в основании, их соединяли вместе с балками, на которых будут опираться пол и стены подвального этажа. Здание с таким основанием сможет выдержать подземный толчок умеренной силы.

Выдержит ли твой дом землетрясение? Ни методы проектирования, и никакие другие меры предосторожности не могут гарантировать, что здание уцелеет во время землетрясения. Ведь толчок может быть таким, что даже спроектированное наилучшим образом здание не выдержит его разрушительной силы, как это показало ужасное землетрясение в городе Кобе (Япония) в январе этого года. Но, выбрав надежно построенное жилище, ты сможешь чувствовать себя безопаснее, если землетрясение произойдет и в твоей местности.