Анализ сейсмоустойчивости жилого здания серии 1-307С

Шишкина Е. А., Хорошман Л. М. Анализ сейсмоустойчивости жилого здания серии 1-307С // ПАРАДИГМА: сетевой научный РИНЦ-журнал // 2025, №10.2

Введение

Большую опасность для населения, в случае землетрясения, представляют мелкоблочные жилые дома, построенные по индивидуальным проектам и крупноблочные жилые дома серии 1-307С и 1-306С 50-60-х годов постройки, не имеющие необходимой прочности.

С 1956 года на Камчатке начали строить первые полносборные крупноблочные дома. В 1959 году появился первый типовой проект крупноблочного 4-этажного дома серии 1-307С, который разработали в Москве. Здания изначально были рассчитаны на сейсмическую нагрузку 7–8 баллов. У них толстые стены, которые связывались друг с другом железобетонными круглопустотными плитами. Планировка квартир была не удобная, кухни маленькие по площади. Поэтому эти дома в народе прозвали «хрущебами» [4].

Обследование крупноблочных зданий

На Камчатке строились 4-этажные крупноблочные здания двух серий: 1- 307С (проект «СоюзморНИИпроекта», 1957 г.) и серия 1-306С (проект «СибзНИИЭП», 1962 г.). Первые дома проектировались по строительным нормам СН8-57 на 7/8 баллов, вторые – по СНиП II-А.12-62 на 8 баллов.

При строительстве в сейсмических районах по верху сборных ленточных фундаментов из бетонных блоков следует укладывать слой цементного раствора марки 100 или мелкозернистого бетона класса B10 толщиной не менее 40 мм и продольную арматуру диаметром 10 мм из трех, четырех и шести стержней при расчетной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно [3].

Но все дома серии 1-307С и 1-306С возводились из вулканического шлакобетона объемным весом порядка 1800 кг/м3. Марка бетонов наружных стен - М50, внутренних - М100, а также в обоих домах блоки не армированы.

В обеих сериях блоки лестничных клеток связаны друг с другом металлическими связями. Внешне серии 1-307С и 1-306С не сильно отличаются друг от друга, за исключением конструкции кровли, которая в серии 1-306С вентилируемая, так что серии можно различать только по проектной документации, если имеется, или по году постройки, имеющемуся в паспорте БТИ: примерно до 1968 г. строились дома серии 1-307С, после – по серии 1-306С. В 1976 году институт «Камчатскгражданпроект» переработал серию 1- 306С на 9 баллов, так что с конца 70-х годов дома начали строиться 9-балльными. Внешне эту серию можно отличить от старых серий более совершенной планировкой и большим количеством балконов, в том числе спаренными балконами.

В модернизированной серии все блоки армированы. Кроме того, в серии имеются расчетные металлические и железобетонные связи (шпонки), которые соединяют все блоки в единую конструкцию. Эти дома не перенесли ни одного крупного землетрясения, так что не имеют повреждений, поэтому такие здания, если нет никаких внешних признаков деформаций, считаются 9-балльными.

Жилые дома 7–8 балльной серии строились, в основном, в южной и центральной частях Петропавловска, 8-балльное жилье – в районе5-7 километров, 9-балльные здания – в новых микрорайонах Горизонт и Северо- Восток [4].

Обследование крупноблочного здания начинается с поиска проекта, паспорта БТИ, наличия инженерно-геологических материалов, поиска материалов по повреждению здания во время землетрясений 1959 и 1971 г.г., составления схематических планов (в случае перепланировок или пристроек), материалов по сейсмоусилению здания после землетрясения 1971 года, фотографирования фасадов объекта, осмотра строительной площадки [1].

Анализ поведения крупноблочного здания при 7-балльном землетрясении 1971 года

На каждое поврежденное здание после землетрясения составлялся Паспорт или карточка по его сейсмостойкости, которые необходимо искать в архивах институтов или в сводном отчете в КамчатТИСИЗе, шифр 42-7160 или в Институте вулканологии. В карточках повреждения оценивались по шкале MSK-64.

При 7-балльном землетрясении 1959 года было обследовано несколько зданий серии 1-307С и выявлено, что дома выдержали землетрясения «без значительных повреждений».

Результаты обследования крупноблочных домов после 7–8-балльного землетрясения 1971 года приведены в таблице 4.

Одно и то же здание могло быть обследовано двумя или тремя организациями.

В данной таблице приведены данные по повреждениям крупноблочных домов обеих серий, без разделения, однако можно заключить, что 7–8-балльных домов серии 1-307С было значительно больше, так как дома 306 серии начали строиться всего за три года до землетрясения 1971 года.

Следует заметить, что в данных крупноблочных домах имеются скрытые резервы, выявленные при более сильных землетрясениях. Так, например, при землетрясении 1971 года наиболее пострадали два дома по ул. Пограничная 95 и 97, расположенные на площадке с явно неблагоприятными геологическими условиями (обводненные с поверхности грунты с торфяными прослойками). То есть здесь проявилось землетрясение силой порядка 8 баллов, а здания имели средние повреждения не более 3,0. Были трещины по швам всех блоков, особенно, на нижних этажах, а также смещения до 3 см угловых блоков, но по телу ни один блок не треснул и не выпал. Кроме того, в п. Тиличики в 2006 году произошло землетрясение силой ~ 8,5 балла. Все мелкоблочные 2–3-этажные здания имели повреждения порядка 3,5/4 баллов. Однако, четыре крупноблочных 4–5-этажных дома, построенные из блоков серии 1-306с с минимальными антисейсмическими мероприятиями (поскольку ранее с. Тиличики было 6-балльным) и расположенные на обводненном участке, выстояли без обрушения какой-либо части дома, и имели средние повреждения порядка dср.=3,0/3,5.

Отсюда можно заключить, что фактическая сейсмостойкость старых крупноблочных домов никак не ниже 8/8,5 баллов.

Здесь следует заметить, что поскольку для крупноблочных домов в то время не было четкой классификации повреждений, их оценивали по шкале мелкоблочных зданий. Кроме того, в паспорте, как правило, заполнялась степень повреждения отдельных, максимально поврежденных элементов (например, растрескивание швов между блоками или смещение отдельных блоков), но не общая средняя степень повреждения всех несущих элементов. Поэтому цифры, приведенные в табл. 4, можно считать несколько завышенными [1].

Этим и объясняется более высокая фактическая сейсмостойкость крупноблочных зданий, выявленная реальным землетрясением.

Сейсмоустойчивость. Плюсы и минусы

Плюсы:

• Толстые стены из пустотелых шлакобетонных блоков, которые связывались друг с другом железобетонными круглопустотными плитами. Это обеспечивает жёсткость конструкции и равномерное распределение нагрузок [6].

• Наличие «островков безопасности» – мест пересечений внутренних несущих продольных стен с внутренними поперечными. В этих местах за счёт крестообразного пересечения несущих и ненесущих стен создаётся ядро повышенной прочности, которое может выстоять даже при обрушении остальных стен [7].

• Выдержка некоторых землетрясений – например, при 7-балльном землетрясении 1959 года несколько зданий серии 1-307С выдержали его «без значительных повреждений».

Минусы:

• Опасность углов здания, особенно на верхних этажах. Сдвиг блоков из плоскости стены может привести к частичному обрушению торцевой стены и плит перекрытия.

• Трещины и разрушения стыков в менее пригруженных плитами ненесущих поперечных стенах, особенно в торцевой стене и стенах лестничной клетки. В последних стенах есть небольшая связь блоков друг с другом с помощью не очень прочных металлических пластин, которые уже при землетрясении 7,5–8 баллов начинают сильно расшатываться, откалывая вокруг себя куски бетона и штукатурки.

• Возможное появление наклонных трещин шириной до 1 см в железобетонных перемычках над входными дверями в квартиры, что может привести к заклиниванию дверей. Поэтому двери необходимо закрывать сразу же при начале колебаний силой в 6 баллов и более.

Заключение

В конечном итоге хотелось бы сказать, что старые крупноблочные дома серии 1-307С, несмотря на некоторые уязвимости, обладают значительным запасом прочности и демонстрируют лучшую сейсмостойкость, чем это могло быть зафиксировано в документации. Но обеспечение сейсмостойкости объектов Камчатского края представляет собой проблему, которая требует срочного решения.

Так Правительство Камчатского края разработало Подпрограмму, которая позволит повысить уровень сейсмической безопасности Камчатского края в условиях сложнейших климатических воздействий и потенциальных стихийных бедствий.

В рамках Подпрограммы осуществляется строительство новых, современных, сейсмоустойчивых многоквартирных домов. Несмотря на отдаленность от экономически развитых районов России, домостроительные предприятия Камчатского края применяют самые передовые технологии жилищного строительства с использованием энергоэффективных и энергосберегающих строительных материалов, конструкций и изделий.

В Камчатском крае существуют:

1. Технология и производственные мощности по выпуску деревянных домостроений, отвечающих международным стандартам;

2. Каркасно-монолитная технология с применением тяжелого железобетона для каркасов и заполнителем ограждающих и внутренних стен из полистиролбетона в несъемной опалубке из стекло-магниевого листа;

3. Монолитные здания с вентилируемыми фасадами;

4. Технология строительства монолитных домов с применением несъемной полистирольной опалубки [2].

Список литературы:

1. Приказ Министерства строительства Камчатского края от 30.06.2009 года

№43 «Об утверждении Методики по обследованию зданий типовой застройки с целью определения их сейсмостойкости и необходимости сейсмоусиления и Обоснования методики по обследованию зданий типовой застройки с целью определения их сейсмостойкости и необходимости сейсмоусиления»

2. ВЫПИСКА ИЗ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ КАМЧАТСКОГО КРАЯ «ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОСТУПНЫМ И КОМФОРТНЫМ ЖИЛЬЕМ ЖИТЕЛЕЙ КАМЧАТСКОГО КРАЯ НА 2014 - 2018 ГОДЫ» УТВЕРЖДЕННОЙ ПОСТАНОВЛЕНИЕМ ПРАВИТЕЛЬСТВА КАМЧАТСКОГО КРАЯ ОТ 22.11.2013 ГОДА № 520-П

3. «СП 14.13330.2018 Свод правил. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*»

4. Камчатка станет российским «полигоном» для оценки сесмостойкости зданий [электронный ресурс] URL: https://city-pages.info/news/novosti-kamchatki/kamchatka-stanet- rossiyskim-poligonom-dlya-otsenki-sesmostoykosti-zdaniy/

5. Дом по адресу Петропавловск-Камчатский, ул. Павлова, 3 [электронный ресурс] URL: https://dom.mingkh.ru/kamchatskiy-kray/petropavlovsk-kamchatskiy/762526

6. Строительство сейсмостойких домов - суть землетрясения, сейсмика в Крыму, опасности в СПб и Ленобласти: проектирование антисейсмических зданий, выбор стройматериалов и технологий при строительстве в сейсмоактивной зоне 3 [электронный ресурс] URL: https://www.project-home.ru/blog/stroitelstvo-sejsmostojkix-domov

7. Сейсмическая надежность разных типов домов [электронный ресурс] URL: https://www.чс-ник.kz/about-earthquakes/sejsmostojkost/item/317-sejsmicheskaya-nadezhnost- raznykh-tipov-domov