Главный инженер ТОО «Bazis-A Corp» Павел Бобылев вместе с заведующим лабораторией сейсмостойкости повышенной этажности АО «КазНИИСА» Жасуланом Омаровым в деталях рассказали о том, как их совместные научные разработки и освоение новых технологий сейсмостойкого строительства помогают создавать надежные здания.
Расскажите о последовательности строительства ваших объектов: какие этапы проходит проект до начала строительства?
Бобылев: Первый этап – это геологическое исследование участка для определения структуры грунтов. Для этого привлекаются специализированные компании, которые бурят скважины глубиной до 30 метров, мы работаем с лидером отрасли КазГИИЗ. Эти исследования позволяют понять структуру грунтов и то, какой балльности перед нами зона. Так, 9-балльная зона при наличии просадочных грунтов автоматически переходит в 10-балльную зону с соответствующими расчетами и обоснованием. Добавим, что кроме структуры грунта геология также дает информацию о скорости распространения в нем сейсмических волн — на основании этого инженеры разрабатывают схему каркаса.
Следующий этап – разработка каркаса здания с помощью компьютерного моделирования. Для производства расчетов мы используем несколько современных комплексных программ: «ЛИРА-САПР», MIDAS, STRAP. Все эти программы сертифицированы в странах Евросоюза.
Кроме результатов компьютерных расчетов существует также множество других антисейсмических мероприятий, которые прописаны еще советскими строительными нормами и правилами (СНиП).
Когда Казахстан обрел независимость, мы унаследовали советские нормы, которыми пользовались до 1998 года. В последующие годы нормы эволюционировали несколько раз и в современном строительстве существенно ужесточились. В 2017 появились строительные правила (СП), переработанные с учетом европейских нормативных документов, идентичные еврокодам, с учетом наших национальных сейсмических особенностей, которые действуют на сегодняшний день и которые мы соблюдаем.
После создания математической модели здания на основании строительных норм, учитывая все нагрузки и коэффициенты надежности, мы переходим к конструированию. Каждый элемент здания разрабатывается отдельно: фундаменты, стены, перекрытия. Собрав из этих элементов целое здание, мы отправляем проект на государственную экспертизу и, получив положительное заключение, можем начинать его строить.
Расскажите об этапах контроля за строительством ваших объектов: какие стороны участвуют в процессе и что именно проверяют?
Бобылев: Существуют базовые степени контроля на строительной площадке. Первая – независимый технический надзор. Одновременно с ним работает авторский надзор разработчика проекта, который следит за соответствием выполняемых работ по проекту. Кроме того, в компании Bazis-A также работает внутренний контроль качества.
Все материалы — бетон, арматура, раствор, бетонные блоки – проходят контроль качества. В частности, перед заливкой бетона арматурный каркас последовательно осматривают авторский и технический надзоры, контролируя, чтобы каркас был связан согласно проекту. Надзоры подписывают акты скрытых работ в журнал производства, регламентируемый государством, и только после этого дается добро на установку опалубки и заливку бетона.
Возвращаемся к вопросу контроля процессов. Что происходит дальше?
Бобылев: Со всеми конструкциями, как и с фундаментом, работают те же принципы контроля. Каждая конструкция описывается в акте скрытых работ, и все ответственные лица его подписывают. Эти специалисты несут за свою работу ответственность, а законодательство Республики Казахстан достаточно жестко ее регламентирует.
Верно ли, что заглубляемость фундамента зданий в Алматы составляет 10 процентов от его высоты?
Омаров: Это минимальное требование, при котором здание будет надежно закреплено в грунте. Эти 10 процентов необходимы, чтобы строящееся здание, условно, 9 этажей и выше при расчетах не опрокинулось.
Например, на видео из Турции можно наблюдать, как здание просто завалилось на бок – это результат недостаточного заглубления. Застройщик не выполнил все необходимые мероприятия, которые делаются на начальных этапах строительства. Отмечу, что компаниями уровня Bazis-A подобные требования выполняются в обязательном порядке.
АО «КазНИИСА» совместно с Bazis-A неоднократно проводило сейсмоиспытания на объектах компании – для чего это делалось?
Омаров: Мы провели порядка 6-7 натурных испытаний на объектах Bazis-A. Эта компания всегда отличалась открытостью и серьезным отношением к этому вопросу, поэтому могу с уверенностью утверждать, что в области высотного домостроения она является одной из лидирующих.
Вибродинамические натурные испытания проводятся для проверки поведения здания при сейсмическом воздействии. По результатам испытаний делаются выводы о возможности применения тех или иных конструктивных систем в сейсмических зонах. Уделяется большое внимание не только каркасу здания, но и внутренним и наружным стенам, а также фасадам. Испытания проводятся в несколько этапов: мы начинаем с малых нагрузок в 6 баллов и следим, как себя повела конструкция, есть ли какие-то повреждения. Каждый следующий этап увеличивает нагрузку, итоговый проходит при нагрузке в 9-10 баллов. Во время испытаний по большей части конструктивных элементов развешаны десятки датчиков, которые считывают показания, как ведут себя основной каркас здания и второстепенные элементы, какие у них ускорение и перемещения. Результаты испытаний позволяют определить принцип проектирования многоэтажных жилых домов и эти принципы отразить в строительных нормах РК.
Помимо натурных, АО «КазНИИСА» и Bazis-A провели много стендовых испытаний. У нашего института существует экспериментальный стенд, на котором было проведено более десятка испытаний различных материалов: кирпича, пазогребневых гипсовых перегородок, сплитерных, газо-, тепло — и пеноблоков. Итогом стали 5 альбомов, по одному на каждый материал, с научно-техническими отчетами, показывающими, как проводить с ним монтажные работы.
Сегодня по этим рекомендациям работает не только Bazis-A, но и ряд других компаний. Последнее стендовое испытание проводилось осенью 2022 года: мы проверяли очередные конструкции и перегородки, которые в ближайшее время компания планирует внедрять на объектах. Также в этом году на объектах компании мы запланировали еще два натурных испытания. Первый объект построен по нормам СП 2017 года, а второй по новым нормам, идентичным еврокодам. Исследования позволят нам провести сравнительный анализ этих нормативов и сделать необходимые выводы.
Добавлю, что процесс испытания – это не только установка вибромашины с датчиками, которая создает колебания зданий. Основная задача – проверка методики проектирования, понимание, насколько методика расчетов отражает реальное поведение конструкции. Несколько раз проверенная методика проектирования не требует в дальнейшем проверять каждое здание.
На основании этих испытаний мы можем понять, есть ли у здания дополнительные резервы прочности, и прогнозировать, как оно поведет себя при реальном землетрясении.
В течение последних двух лет АО «КазНИИСА» совместно с Bazis-A проводило исследования новой для Казахстана технологии сейсмоизоляции. В чем особенности этой технологии?
Бобылев: Существует два способа сейсмостойкого строительства. Это метод сейсмоусиления — при нем здание делается максимально прочным, чтобы пережить любые толчки. Также существует метод сейсмоизоляции, который возник довольно давно, но особое распространение получил в 1960-х годах силами советских инженеров. В частности, было очень распространено строительство кинематических фундаментов Юрия Черепинского: в этом случае здание стараются изолировать от колеблющейся земли.
Технология сейсмоизоляции значительно усовершенствовалась с 60-х годов, по ней накоплено много мирового опыта. Например, в Японии по этой технологии построено более 6 000 зданий. Что интересно: методика на самом деле очень древняя, ей порядка 2,5 тысячи лет, в мире сохранились даже 500-летние храмы, в которых колонны просто стоят на камне под тяжестью своего веса. Зданий, построенных на кинематических фундаментах по технологии профессора Черепинского и на скользящих опорах сухого трения, много: только в Алматы их насчитывается около 40. В то же время по новой системе сейсмоизоляции во всем СНГ построено всего 2-3 здания – на это требуются научный подход и использование современных материалов.
При этом нельзя сказать, что здание, построенное с применением системы сейсмоизоляции, менее безопасно, чем построенное с сейсмоусилением, – это просто другой тип здания. В рамках сейсмостойкости оба метода равнозначны.
В целом это достаточно высокоинтеллектуальная технология, которую не так-то просто внедрить без привлечения квалифицированных специалистов. Поэтому мы, работая совместно с АО «КазНИИСА» целый год, смогли адаптировать под нее наши нормы и внедрить в Казахстане. В 2022 году мы успешно реализовали проект по этой системе, получив массу полезного опыта и подготовив с АО «КазНИИСА» научную базу по дальнейшему внедрению.
Строительство в каких районах Алматы требует специальных техусловий (СТУ)? Насколько безопасно жить вблизи сейсмических разломов, указанных на карте сейсморайонирования города?
Омаров: Карта, в которую за последний месяц заглянул, наверное, каждый алматинец, у нас была и ранее. В 2001 году была разработана карта территории Алматы с учетом микрорайонирования, и до 2020 года действовала именно эта карта. С учетом увеличения города и перехода Казахстана на новые нормы, идентичные еврокодам, приобрела актуальность разработка новых карт. Теперь у нас их шесть, и с учетом современных требований сейсмичность там определяется по международным стандартам. В старых нормах мы пользовались детерминистской картой, согласно которой сейсмичность определялась в баллах. Сейчас мы отошли от этой карты и определяем сейсмичность по общепринятым мировым стандартам – по вероятностным картам в пиковых ускорениях. Балльность также применяем, но в конструктивных требованиях, определяя, какой класс бетона и диаметр армирования необходимо использовать при проектировании зданий и сооружений.
Что касается СТУ, они разрабатываются под районы, которые по нормативам требуют ограничений. Например, когда на участке возможны разломы на дневной поверхности, когда используются новые материалы либо конструктивные системы, не применявшиеся ранее в Казахстане. Это также норматив, но адресного характера под конкретный объект.
Здания на разломах строить можно, но при получении СТУ, где требования гораздо жестче, чем в обычном домостроении до 12 этажей. Тут важно, насколько качественно застройщик подойдет к проекту. Если компания готова на всех этапах контролировать, проводить все необходимые мероприятия, все будет в порядке.
Вы уверены в том, что современные технологии позволят новостройкам выстоять при сильном землетрясении?
Омаров: Большое количество проведенных совместно с Bazis-A испытаний дают нам уверенность в понимании поведения конструкции при сейсмическом воздействии. Кроме того, обмен опытом с зарубежными коллегами подтверждает наши подходы и методики.
Последний вопрос, практический. Как при покупке квартиры проверить сейсмостойкость жилья?
Омаров: Покупателю очень сложно проверить качество исполнения каркаса здания, если он не специалист. Единственный вариант – работать с надежными компаниями. Если компания строит по нормативным требованиям, проходит контроль качества, дорожит своей репутацией и заинтересована в дальнейшей работе на рынке, ее здания выстоят при землетрясении.
Материал подготовлен совместно с КазНИИСА и BAZIS-AПо сообщению сайта Tengrinews