Строительство зданий и сооружений в сейсмоактивных регионах требует выполнения сложных инженерных расчетов. Сейсмостойкие строения, возводимые индустриальными методами, проходят глубокие и всесторонние проработки и сложные расчеты с привлечением большого числа специалистов. Индивидуальному застройщику, решившему построить свой домик, такие дорогостоящие методы недоступны.
Технология ТИСЭ предлагает повышение сейсмоустойчивости зданий, возводимых в условиях индивидуального строительства, сразу по трем направлениям: снижение инерционных нагрузок, повышение жесткости и прочности стен, а также введение механизма сейсмоизоляции.
Высокая степень пустотности стен позволяет значительно снизить инерционные нагрузки на здание, а наличие сквозных вертикальных пустот дает возможность вводить вертикальное армирование, органично вписанное в конструкцию самих стен. По иным технологиям индивидуального строительства это выполнить довольно сложно.
Механизмом сейсмоизоляции является столбчато–ленточный фундамент, возведенный по технологии ТИСЭ.
В качестве вертикальной арматуры фундаментного столба используется пруток диаметром 20 мм из углеродистой стали, который проходит через ростверк. Пруток имеет гладкую поверхность, покрытую гудроном. Снизу он снабжен законцовкой, заделанной в тело столба, а сверху — законцовкой, выступающей из ростверка и снабженной резьбой М20 под гайку (патент РФ № 2221112 от 2002 г.). Сама опора входит в массив ростверка на 4…6 см (рис. 182, а).
Рис. 182. Сейсмоизолирующий фундамент с центральным прутком: А — нейтральное положение опоры фундамента; Б — отклоненное положение опоры фундамента; 1 — опора; 2 — пруток; 3 — законцовка нижняя; 4 — гайки; 5 — ростверк; 6 — полость с песком; 7 — отмостка; 8 — направления колебаний грунта
После бетонирования вокруг каждой из опор тем же фундаментным буром делают три–четыре полости глубиной 0,6…0,8 м и заполняют их или песком, или смесью песка с керамзитом, или шлаком. В песчаном грунте такие полости можно не выполнять.
По окончании строительства гайки прутков затягиваются тарированным ключом. Так в зоне стыка столба с ростверком создается "упругий" шарнир.
При горизонтальных колебаниях почвы столбы отклоняются относительно упругого шарнира, пруток растягивается, при этом ростверк со зданием по инерции остаются неподвижными (рис. 182, б). Упругость почвы и прутков возвращает столбы в исходное вертикальное положение. В течение всего срока эксплуатации здания к узлам натяжения арматуры столбов должен быть обеспечен свободный подход как по внешнему периметру дома, так и под внутренними силовыми стенами. После завершения строительства и после значительных сейсмических колебаний затяжку всех гаек восстанавливают тарированным ключом (М = 40 — 70 кг/м). Такой вариант сейсмо–изолирующего фундамента можно считать в какой?то степени индустриальным, так как он включает прутки и гайки, которые проще изготовить на производстве.
Технологией ТИСЭ предусмотрено выполнение сейсмоизолирующих опор и более демократичным способом, доступным застройщикам с ограниченными производственными возможностями. В качестве армирующего упругого элемента используют две скобы из прутка арматуры диаметром 12 мм с загнутыми законцовками (рис. 183). Средняя часть ветвей арматуры на длине около 1 м смазывается гудроном или битумом (в равном удалении от краев), чтобы исключить сцепление арматуры с бетоном. При сейсмических колебаниях почвы прутки арматуры в средней своей части растягиваются. При горизонтальных смещениях почвы в 5 см арматура растягивается на 3…4 мм. При длине зоны растяжения 1 м в арматуре возникают напряжения 60…80 кг/мм2, что лежит в зоне упругих деформаций материала арматуры.
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.
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.
9.6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТА ПОД СУЩЕСТВУЮЩИМ ДОМОМ
Иногда возникает необходимость в создании нового фундамента под существующим домом, возведенном на пучинистых грунтах. Предлагается вариант замены столбчатых опор под деревянным или щитовым домом, венец которого расположен над землей. Фундамент, возведенный по технологии ТИСЭ, может быть усилен таким же образом.
Если нижний венец дома хорошо сохранился и не требуется его замена, то сразу можно наметить положение новых опор, которые останутся под домом. Они не обязательно должны располагаться на месте прежних: можно и рядом, не по углам дома и не по стыку внешних стен с внутренними.
Следует также обратить внимание на опоры, расположенные не по периметру дома, а под внутренними стенами. Эти опоры можно не заменять, так как они находятся в более благоприятных условиях слабопучинистого грунта (там тепло и меньше влажность).
Для создания новых фундаментных столбов по технологии ТИСЭ сначала необходимо приготовить опалубки в виде труб. Конструкция их определяется возможностями застройщика, его средствами или фантазией. Главное — они должны иметь постоянное сечение размером от 20 до 25 см (квадратное, прямоугольное или круглое).
По длине трубы должны быть выполнены из расчета заглубления на 30 см выше глубины промерзания, а сверху они не должны доходить до венца дома на 3 — 5 см. В качестве примера приведем варианты опалубок, изготовленных из дерева, из асбоцементной трубы и из стального листа. В верхней части все они снабжаются опорной перекладиной, расположенной на уровне грунта (рис. 184).
Рис. 184. Трубы–опалубки для восстановления столбчатого фундамента: А — из досок; Б — из асбоцементной трубы; В — из листовой стали
Перед началом бурения наклонной скважины под домом желательно сначала прорисовать в уменьшенном масштабе сечение строения. Обратите внимание на то, чтобы дно скважины, пробуренной ниже глубины промерзания, пришлось под середину стены и в тоже время рукоятка бура не упиралась в стену. Для удобства можно сделать шаблон, отмечающий расстояние от стены до точки бурения и угол наклона скважины (рис. 185, а). Наметив точку бурения, приступают к работе. После того, как наклонная скважина будет пробурена на глубину промерзания, приступают к её расширению под размещение вертикальной части фундаментного столба — опалубки. Для этого в скважину заводят бур, лопатой подрубают грунт и периодически, по мере наполнения грунтом накопителя бура, поднимают его на поверхность и опорожняют (рис. 185, б).
