Сейсмоусиление бетонных конструкций композитными материалами

Территория России в целом характеризуется умеренной сейсмичностью, если сравнивать ее с другими странами мира. Исключение представляет Кавказ, юг Сибири, Сахалин и Камчатка. Отдельные сейсмоопасные зоны располагаются в густозаселенной европейской части страны. В группу риска входить четверть российской территории, где проживает свыше 20 миллионов человек.

Российская практика сейсмоусиления зданий

Сейсмостойкое строительство применяется ограниченно, поскольку обходится недешево. Например, армирование бетона сейсмоустойчивой арматурой с пределом прочности в 500 МПа увеличивает стоимость постройки здания примерно на 10–30%.

В то же время попытки сэкономить из-за недооценки существующей опасности приводят к трагическим последствиям. В 1995 году землетрясение на севере Сахалина полностью уничтожило поселок Нефтегорск, погибло две трети жителей. Крупноблочные дома, построенные без учета сейсмичности, под ударом стихии рассыпались целиком, что не наблюдалось даже в армянском Спитаке в 1988 году.

По данным Минрегиона России, более 20 тысяч зданий в стране нуждаются в сейсмоусилении. На первое месте в ряду предупредительных мер выходит применение высокопрочных композитных материалов, которые не разрушаются от подземных толчков и колебаний. Такие инновационные технологии задействовались, к примеру, при реконструкции гостиничного комплекса «Сочи-Плаза».

Принцип сейсмоусиления бетона композитами

Для повышения сейсмоустойчивости прибегают к внешнему армированию бетонных конструкций композитными материалами на основе углеродного волокна. Прочное и легкое углеволокно усиливает прочность на сдвиг, сжатие и изгиб, повышает жесткость отдельных элементов.

Принцип усиления состоит в приклеивании эпоксидным составом на бетонную поверхность холстов, ламинатов или сетки из углеволокна. За счет внешнего армирования усиливают колонны с несущими стенами, укрепляют перекрытия между этажами и покрытия, которые играют роль диафрагм жесткости и перераспределяют сейсмонагрузку между вертикальными несущими элементами.

Преимущества углеволокна перед традиционными технологиями усиления

Применение композитов в местности с сейсмичностью 7–9 баллов снижает сейсмическую нагрузку в 1.5–4 раза. Становится возможным воплощать в жизнь проекты, изначально не рассчитанные на сейсмоопасные районы, либо повышать сейсмостойкость уже возведенных зданий на 1–2 балла.

В чем выгоды усиления композитами:

• Существенно сокращается трудоемкость и продолжительность работ
• Для ремонта не нужна тяжелая техника
• Затраты на антисейсмические мероприятия уменьшаются на 5–20%
• Работы проводятся без приостановки функционирования объекта и жизненно важных систем
• Снижаются расходы на восстановление после землетрясений, увеличивается межремонтный период
• Эксплуатационный период продлевается до 50 лет
• Углеволокно, в отличие от стали, не подвержено коррозии
• Архитекторы с инженерами получают свободу рук при выборе планировки и конструктивного решения, при реконструкции здания удается сохранить существующий облик

Нередко высказываются сомнения в целесообразности постройки высотных зданий в сейсмоопасных зонах. Эксперты оспаривают подобную точку зрения и утверждают, что при точном соблюдении норм сейсмостойкого строительства вероятность разрушения высотного дома ничуть не выше, чем малоэтажного. И здесь на помощь строителям приходит технология XXI века – усиление бетонных конструкций композитными материалами.