Землетрясение силой в 10 баллов не проблема для перекрытий МАРКО

Примерно треть территории России относится к сейсмоопасным регионам, где возможны землетрясения от 7 до 12 баллов по шкале Рихтера. Вот некоторые из этих регионов:

* Северный Кавказ и Причерноморье. Эти территории расположены на стыке Аравийской и Евразийской литосферных плит, что делает их особенно подверженными землетрясениям.

* Алтай. Этот регион внутриконтинентальной части России также известен своей высокой сейсмической активностью. Здесь землетрясения могут достигать магнитуды 7,0–7,5 и интенсивности до 9 баллов.

* Озеро Байкал. Землетрясения в этом регионе обусловлены движением двух плит: Евразийской — с запада рифтовой зоны и Амурской — с востока. Из-за этого в центре Байкальской рифтовой зоны, где расположено озеро, происходят подземные толчки.

* Курило-Камчатский регион также характеризуется высокой сейсмической активностью, связанной с деятельностью вулканов.

* Сахалин. Этот остров расположен на стыке Тихоокеанской и Евроазиатской литосферных плит, что делает его сейсмически опасным регионом.

* Крым. Полуостров находится на периферии Средиземноморско-Гималайского пояса, который известен своей тектонической и сейсмической активностью.

Особенности конструкции перекрытий МАРКО давали нашим специалистам уверенность в их высокой сейсмостойкости. Но для специалистов, которые проектируют объекты в сейсмоопасных регионах, нашей уверенности явно недостаточно.  Для них важно опираться на выводы и заключения, которые выдают специализированные организации, занимающиеся испытаниями и сертификацией оборудования и сооружений на сейсмическую надёжность. Пожалуй самой значимой в этой области организацией является Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК). 

В марте 2023 года было принято решение проводить оценку сейсмостойкости перекрытий МАРКО именно в этом институте. Об особенностях процесса проведения сертификационных испытаний и их результатах в этой статье. 

Оборудование для оценки сейсмостойкости перекрытия МАРКО .

Для моделирования динамических воздействий использовалась специальная виброплатформа (схема на картинке слева), состоящая из двух жестко связанных между собой блоков. Правый на схеме блок — это подвижная платформа, на которую монтируется испытуемый образец. Размер платформы (4х6м) определяет максимальные габариты испытуемого образца.  Фотография платформы представлена на картинке справа. 

В качестве источника динамического воздействия на испытуемый образец используется инерционно-резонансная вибромашина ВИД 50.  Вибромашина состоит из двух блоков, которые в сумме развивают инерционную силу до 110 тонн. Частота колебаний вибромашины регулируется в диапазоне от 0,5 до 20 Гц.  Частотный диапазон регистрируемый при землетрясениях 0.005–10 Гц. 

Проблемы выбора конструкции испытуемого образца.  

Любое перекрытие не существует в отрыве от несущих конструкций здания или сооружения, в котором это перекрытие смонтировано. Несущие конструкции при  этом могут быть железобетонными, металлическими, сборными, блочными и даже деревянными.  Цель проведения испытаний состояла в оценке сейсмостойкости конструктивного решения перекрытия МАРКО для оценки возможности применения перекрытий в районах с сейсмичностью 9 баллов по шкале MSK-64. Очевидно, что сейсмостойкость несущих конструкций образца должна быть не ниже обозначенного значения. Другими словами — стены образца при испытаниях не должны разрушиться раньше перекрытия. 

Однозначно прочными могли бы стать железобетонные монолитные стены. Но проблема в том, что в сочетании с такими стенами перекрытия МАРКО используются крайне редко. Чаще всего, особенно в частном домостроении, перекрытия монтируются на стены из газобетона. Еще одно важное обстоятельство — газобетон в подавляющем большинстве случаев используется для заполнения межбалочного пространства несъемной опалубки перекрытий МАРКО.  Уверенности в том, что газобетон может быть использован для  формирования стен экспериментального образца, добавляли результаты испытаний сейсмостойкости стен из газобетона производства ООО «Байкальский газобетон» из Иркутска. Указанные испытания были проведены ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко в 2014 году и дали положительный результат. Фрагмент заключения представлен на картинке справа.

Обратите внимание на следующий абзац из заключения — «После динамического воздействия были зафиксированы незначительные повреждения, при которых сохраняется возможность выполнения стенами ограждающих функции, обеспечивается безопасность жизни и здоровья проживающих, сохранность ценного оборудования». 

Газобетонные блоки для стен и перекрытий экспериментального образца с необходимыми характеристиками, а именно прочность В3,5 и плотность D600, нам в очередной раз помог приобрести завод BONOLIT.  На заводе мы нашли и клей для монтажа блоков. 

Главный конструктор компании Дмитрий Хлиманович разработал полный комплект технической документация для монтажа несущих стен и перекрытий опытного образца. При разработке в значительной мере были использованы рекомендации альбома технических решений завода Байкальский газобетон.  На картинках представлены чертежи конструкции перекрытия для образца  Для повышения сейсмостойкости перекрытий в конструкции использованы три встроенных ригеля. 

 

Фотофиксация процесса монтажа опытного образца

В галерее в хронологической последовательности представлены фотографии, отражающие процесс монтажа опытного образца. Масса полученного образца примерно 50 тонн. Для проведения испытаний образец необходимо поднять и переместить на платформу. Мостовой кран в корпусе где проводятся испытания с таким весом не справится. Пришлось арендовать кран грузоподъемность 100 тонн. 

Результаты испытаний и выводы

Собственно испытания по времени проходили не более часа. Основное время было потрачено на подготовку к испытаниям. С помощью крана грузоподъемностью 100 тонн образец подняли и переместили на испытательную платформу. С использованием мощных шпилек образец закрепили на платформе. В разных точках перекрытия и стен установили датчики, позволяющие фиксировать перемещение конструкции в разных плоскостях и возникающие при этом ускорения.

Моделирование колебаний земной коры производилась за счет передачи на платформу колебаний от машины ВИД-50.

Интенсивность колебаний повышалось ступенчато — от меньшей нагрузки к большей. После нагрузки проводился визуальный осмотр образца и фиксировалось его состояние. Последняя (пятая) ступень в испытании соответствовала уровню сейсмичности более 9 баллов. На картинке представлена таблица интенсивности землетрясений MSK 64.  Сейсмостойкость перекрытий МАРКО находится между 9 и 10 баллами. Короткое видео позволит понять особенности процесса проведения испытаний.

Этот вывод обусловлен тем, что осмотр образца после последнего самого интенсивного воздействия не выявил никаких трещин, деформации, перекосов. Дальнейшее повышение интенсивности опасным для целостности платформы, на которой установлен образец. Считаю возможным обратить внимание на высокую частоту собственных колебаний конструкции перекрытия, которое свидетельствует  о его значительной жесткости.

На картинке представлены выводы по результатам испытаний. Главный вывод перекрытие марка могут быть использованы для строительства объектов в регионах сейсмичностью 9 баллов. По этой ссылке желающие могут ознакомиться с документом под названием «ПРОТОКОЛ по теме: «Статические и динамические испытания монолитного перекрытия на сейсмоустойчивость 8— 9 баллов по шкале MSK 64» , в котором представлен отчет о проведении испытаний и Заключение по их результатам.

 

Валерий Мартынюк — автор технологии МАРКО