Глинобитные дома. По следам старых публикаций. Содержание.

Сейсмостойкие глинобетонные здания

При проектировании зданий и сооружений для сейсмоопасных зон необходимо учитывать, что сейсмические силы, воздействующие на объект, пропорциональны массе, а деформации значительно возрастают с увеличением высоты строения. Поэтому проектируют первый этаж кирпичным, а второй — легким с применением каркасной системы. В любом случае, не следует при устройстве кровли применять покрытие из каменных плит или кирпичей. Разрушение стен при землетрясении можно объяснить тем, что они:

— не имеют замкнутой кольцевой балки

— не обладают достаточным пределом прочности при изгибе и сдвиге, а дверные и оконные проемы ослабляют их конструкцию.

При сейсмическом воздействии силы концентрируются на углах проемов, вызывая образование трещин. Для того, чтобы уменьшить опасность разрушений при землетрясении, необходимо выполнять следующие мероприятия:

1. Здание должно быть отдельно стоящим.

2. Резонансная частота сооружения не должна совпадать с частотой колебания основания во время землетрясения. Поэтому основанием для тяжелых глиносырцовых монолитных зданий должны служить не скальные породы, а песчаные или глинистые грунты. Легкие сооружения безопаснее возводить на скальном основании.

3. Конструктивные части здания не должны располагаться на различных уровнях, а также не следует возводить их разными по высоте. Если все-таки этого избежать не удается, конструктивные части необходимо возводить отдельно стоящими, так как здания разной высоты имеют различные резонансные частоты и должны колебаться независимо друг от друга.

4. Конструктивная схема здания должна быть максимально компактной. Его круглая форма обеспечивает большую, по сравнению с прямоугольной, устойчивость.

5. Фундамент выполняет функцию жесткой круговой балки, поэтому в необходимых случаях его устраивают из железобетона.

6. Фундамент, стены и крыша должны быть прочно связаны друг с другом. Связи должны выдерживать возникающие усилия сдвига.

7. Стены должны быть устойчивыми к возникающим усилиям сдвига и изгиба. Кладку стен нужно выполнять на растворе высокой прочности, которым необходимо полностью заполнять швы.

8. Толщина несущих кирпичных стен должна составлять минимум 30 см, а высота — не превышать их восьмикратную толщину.

9. Кирпичные стены должны быть усилены через каждые 4 м с помощью столбов или колонн сечением 30X30 см.

10. Углы здания, соединения между продольными и поперечными стенами, а также дверные проемы необходимо укрепить вертикальными стойками из дерева, стали или железобетона для того, чтобы горизонтальные ускорения не могли разрушить конструктивные элементы.

11. Стены должны быть усилены кольцевой балкой, которую необходимо прочно к ним прикрепить. Дверными и оконными перемычками должна служить кольцевая балка.

12. Масса крыши должны быть по возможности небольшой.

13. При куполообразных и сводчатых крышах сдвигающее усилие должны принимать круговые балки, стойки или анкера.

На рисунке 1 показаны возможные варианты укрепления углов здания.

Рис. 1 Возможные варианты укрепления углов здания

Существуют два основных принципа проектирования зданий на устойчивость к землетрясениям. Первый и наиболее распространенный принцип заключается в том, что на основе расчета конструктивных элементов зданий и их соединений создается прочное и устойчивое сооружение, которое выдерживает напряжения и деформации от воздействия сейсмической нагрузки.

Второй принцип проектирования состоит в том, что создают гибкую каркасную систему здания. Кинетическая энергия сейсмического удара рассеивается в результате деформации здания. Этот подход является наиболее дальновидным. Кроме того, он позволяет минимизировать материалы и затраты. Если каркасная стена, укрепленная жесткими связями, может разрушиться. То в случае с гибкой каркасной системой без связей ни один конструктивный элемент не испытывает перегрузки, поэтому деформации обычно происходят без разрушения стены.

Очевидно, что во втором случае стеновой материал, уложенный в каркасную конструкцию здания, должен быть не хрупким. Таким образом глиноплетневые стены менее подвержены разрушению по сравнению с кирпичными.

Влияние формы здания на устойчивость при землетрясении

В рамках исследовательской работы, проведенной в Кассельском университете, были изготовлены модели зданий различной формы, которые подвергались сейсмическим воздействиям аналогичным при землетрясении. Разработанная методика испытаний включала в себя применение груза массой 40 кг, подвешенного на направляющей длиной 5,5 м. Этим грузом воздействовали на модели глиносырцовых зданий. Сравнительные исследования квадратной и круглой форм зданий показали, что последняя обладает более высокой устойчивостью к землетрясениям. После четырех ударов две стены модели квадратного здания были разрушены, тогда как круглая модель не разрушилась даже после семи ударов.

Сайд Сибтан построил в Афганистане несколько домов, устойчивых к землетрясениям. Эти здания имеют выпуклые наружные стены, углы которых дополнительно усилены опорами. Достигнутая устойчивость домов к землетрясениям не уступает устойчивости круглых зданий.

Монолитные глинобетонные стены, армированные бамбуком

Технология возведения монолитных глинобетонных стен, армированных бамбуком, была разработана в 1978 г. в рамках научно-исследовательской работы, проведенной лабораторией FEB, и внедрена при участии университета (UFM), а также Центра экологических технологий (СЕМАТ) в Гватемале.

Рис. 2 Монолитные глинобетонные стены, армированные бамбуком

В ходе реализации проекта монолитные глинобетонные стены, армированные бамбуком, возводили высотой на весь этаж при ширине 80 см. Во время строительства использовалась Т-образная металлическая опалубка, шириной 80 см, высотой 40 см и толщиной от 14 до 30 см. Устойчивость отдельных элементов стены обеспечивалась бамбуковой арматурой толщиной 2—3 см и Т-образной формой стенового элемента.

Арматура стеновых элементов была связана с бамбуковыми кольцевыми балками, находящимися в верхней части конструкции стены и в бутобетонном цоколе. Стеновой элемент имеет ребро жесткости, благодаря которому устойчивость конструкции к горизонтальным ускорениям при землетрясении в четыре раза выше по сравнению с обычной 14-сантиметровой стеной. После высыхания монолитного глинобетона между стеновыми элементами появлялся вертикальный 2-сантиметровый зазор, который затем зачеканивали глиняным раствором. Деформационный шов обеспечивает независимые колебания каждого стенового элемента во время землетрясения. При землетрясении деформационные швы раскрываются, стеновая конструкция деформируется и рассеивает сейсмическую кинетическую энергию, не вызывая при этом разрушений. Нагрузку от крыши несут опоры, которые установлены в 50 см от стен с внутренней стороны (рис. 3).

Рис. 3 Опоры крыши

Таким образом, крыша является независимой от стеновых конструкций. Для защиты наружных стен от атмосферных воздействий глинобетонная поверхность покрашена двумя слоями известковой краски, которая состоит из 1 мешка гидравлической извести, 2 кг поваренной соли, 1 кг квасцов, 1 кг жирного глинистого грунта и около 40 литров воды (Минке, 1980 г.).

Глинобитные дома. Все документы