Япония научилась на собственных ошибках и строит сейсмоустойчивые
небоскребы
От сильнейшего в истории Японии
землетрясения и последовавшего за ним цунами, по оценкам местной полиции,
разрушено и пострадало порядка 130 000 зданий. Однако самые большие из них -
небоскребы - выстояли: они оказались наиболее приспособленными к стихии.
Более двухсот тысяч человек
посмотрели на youtube ролик, где отсняты токийские
небоскребы во время мартовского землетрясения. Высоченные дома, у которых почва
уходила из-под фундамента, угрожающе шатались и раскачивались - но так и не
упали.
- Землетрясения в Японии
происходят на завтрак, обед и ужин. Тамошние ученые уделяют защите от этой
напасти особое внимание, - отмечает Мерген Абаканов, заместитель гендиректора НИИ сейсмостойкого
строительства и архитектуры Казахстана. - Они рассчитывают сейсмозащиту
оснований фундаментов, применяют каркасно-сетевые системы, ставят диафрагмы
жесткости и различные сейсмогасители.
Противостояние разрушительному
воздействию землетрясения в высотном строительстве - это целый комплекс
инженерных мер. Их смысл состоит в том, чтобы минимизировать влияние
сейсмической нагрузки, приложенной к поверхностям контакта здания с грунтом, на
верхнюю часть постройки.
Сейсмостойкие здания должны
удовлетворять нескольким основополагающим требованиям: по симметричности
конструктивных схем, по равномерности распределения масс, по соответствию
строительных материалов. Главный элемент современных высотных зданий,
позволяющий повысить их устойчивость, - стальная рама, которая разветвляется от
центральных опор - колонн, также сделанных из стали.
Выдерживать сейсмическую нагрузку стальной раме помогают специальные
технологические решения, которые не только помогают дому устоять при
землетрясении, но и позволяют эксплуатировать сооружение в дальнейшем. Их можно
разделить на две группы: первая находит приложение в нижней части небоскреба,
вторая - распределена по всей его высоте.
Конструкторские идеи, отнесенные
к первой группе, подразумевают, что между самим зданием и грунтом появляется
дополнительный объект, который позволяет гасить горизонтальные колебания почвы.
Варианты исполнения этого дополнительного объекта многочисленны: им может быть
свинцово-резиновая опора, пружинный демпфер или скользящая опора. В сейсмически неблагополучной Алма-Ате, например, несколько
панельных девятиэтажек стоят на катках: при
землетрясении грунт под жилым домом ходит ходуном, а сам дом остается на месте.
В Японии же часто применяются свинцово-резиновые опоры - цилиндры диаметром от
полутора метров из резины повышенной гибкости со свинцовым сердечником. Нижняя
часть опоры во время землетрясения перемещается вместе с почвой, верхняя же
остается на месте, позволяя зданию более-менее сохранить ориентацию в
пространстве.
Вторая группа - это идеи,
уменьшающие воздействие сейсмического нагружения по
высоте здания. Сюда входят, в частности, обязательные в высотных зданиях
диафрагмы жесткости, которые распределяют энергию между вертикальными несущими
конструкциями, и инерционные демпферы, работающие по принципу маятника: здание
наклоняется в одну сторону, а маятник тащит его обратно. Такие демпферы
установлены на небоскребе «Тайбэй 101», который в
2002 году еще на стадии строительства пережил землетрясение магнитудой 6,8.
Внутри этой башни на 88-92 этажах находится 660-тонный шар, который состоит из
41 стальной пластины и держится на восьми стальных канатах и восьми рессорах.
Он может перемещаться в любом направлении, компенсируя как сейсмические
нагрузки, так и нагрузки от сильного ветра.
- Для того, чтобы выбрать
конкретный тип сейсмогасителя, нужно знать сейсмологические
данные каждой площадки, их геологические характеристики по регистрации
ускорений, скоростей, перемещений, - рассказывает Мерген
Абаканов. -Этими измерениями
занимаются уже институты сейсмологии, а не архитекторы.
До землетрясения 1995 года в Кобе, разрушившего порядка 200 000 зданий и унесшего жизни
6434 человек, многие японские небоскребы не соответствовали требованиям
сейсмичности, принятым в 1981 году. Строители делали в башнях старого образца
слабые перекрытия из дерева и многотонные крыши, что позволяло нивелировать
воздействие сильных ветров и тайфунов. Но от землетрясения непрочные
перегородки разрушались, и находящиеся на крыше тяжелые плиты проминали здания
сверху донизу. Как показывают последние события, Япония научилась на своих
ошибках и изменила подход к строительству небоскребов.
Игорь Зеленицын