• Общество
• 20 Февраля, 2024

ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ

Технологии сейсмостойкого строительства ставятся во главу угла при возведении зданий в Алматы. В мегаполисе, находящемся в сейсмической зоне, требуется строго следовать строительным нормам и правилам, совершенствовать конструкторские методы. Понимание этого существует на протяжении всего периода городского строительства, и каждый исторический этап отмечен знаковыми инженерными решениями. 

Верные идеи

Вопросы прочности зданий в зоне, подверженной землетрясениям, встали перед градостроителями Семиречья во второй половине XIX века. В тот период Верный (нынешний Алматы) утверждался как региональный урбанистический центр, из военного укрепления превращался в город. Чтобы придать капитальность и представительность сооружениям, их возводили из кирпича. Здания строили в несколько этажей. Визуально они представляли собой капитальные сооружения.
Тем не менее, происшедшее в 1887 году разрушительное землетрясение фактически превратило город в руины.
«Кто не был свидетелем землетрясения 18 мая 1887 года, не может себе представить, даже приблизительно, ужасы этого дня... Было волнообразное колебание, были вертикальные толчки и, наконец, вращательное движение, а все это вместе было больше, чем достаточно, для уничтожения самого прочного здания», – приводила слова городского архитектора французского происхождения Павла Гурдэ (1846–1914) газета «Русский Туркестан».
Извлекая уроки из произошедшего, в городе было решено строить рубленые деревянные здания – посчитали этот материал более практичным и надежным в зоне сильных землетрясений. Вместе с тем особое внимание уделялось фундаменту. Специальная комиссия рекомендовала строить дома на каменных основаниях, с устройством подвалов и укреплением стен по углам вертикальными брусьями, стянутыми болтами. 
В то же время не утихала полемика о переносе города в более безопасное место. В итоге, насиженное место все же менять не стали. Тем более, что новый верненский градостроитель Андрей Зенков (1863–1936) считал, что с применением специальных технологий в городе можно будет возводить прочные многоэтажные здания. 

«Незачем переносить – строили неправильно, вот и снесло. А мы построим как следует – и будет стоять век. Ни одно землетрясение не шелохнет», – приводил слова Зенкова в романе «Хранитель древностей» писатель Юрий Домбровский.
В проектировании Свято-Вознесенского кафедрального собора Зенков на практике воплощал технологии сейсмостойкости. Он не только выступил соавтором – вместе с Константином Борисоглебским – архитектурного проекта здания, но и стал конструктором сооружения, курировал весь процесс строительных работ. 
В архитектурно-строительном плане Свято-Вознесенский собор стал самым прогрессивным зданием города начала XX века (период строительства 1904–1907). При его конструировании и возведении впервые в строительной практике региона были приняты во внимание прогрессивные технологии того времени: применялись железобетонные конструкции, антисептики для обработки древесины. В качестве основного строительного материала использовали стянутые металлическими брусьями панели из тянь-шаньской ели. При возведении фундамента приняли решение заменить кирпичный цоколь армированным бетонным: решение, предложенное Андреем Зенковым, обеспечило надежную основу православного храма.
При высоте 54 метра здание собора стало самым внушительным архитектурным сооружением города.
Испытанием на сейсмоустойчивость для здания стало разрушительное землетрясение в декабре 1910 года. Здание выдержало сильные толчки, лишь немного просел угол колокольни и вышибло стекла.
Таким образом, собор стал образцом сейсмостойкого строительства того времени. Примененные в нем технологии использовали и при строительстве других зданий города. 
«Языком архитектуры Вознесенского кафедрального храма были сформулированы стратегия и тактика архитектурно-градостроительного развития не только новой столицы Семиречья, но и всего русского Туркестана», – писал доктор исторических наук, кандидат архитектуры Артемий Туманик.
Между тем в отсутствие единых норм одноэтажные дома возводились по-разному, все зависело от финансовых возможностей домовладельцев, а также их стремления сделать дом устойчивым на случай землетрясения.

Нормы и технологии

В 1930-х стало развиваться капитальное строительство: Алма-Ата получила статус столицы Казахстана (с 1929 по 1936 год – столица Казахской АССР, с 1936 года – столица Казахской ССР). Первые многоквартирные дома с коммунальными удобствами начали строить в середине 1930-х, они получили название жилкомбинаты. Большинство из них сохранилось и по настоящее время в квадрате улиц Богенбай батыра, Кабанбай батыра, Тулебаева и Желтоксан. 
Тогда же по нынешнему проспекту Абылай хана возвели целую серию административно-правительственных зданий.
В тот период, вплоть до 1950-х, еще не были разработаны СНиПы по сейсмостойкому строительству. Между тем в 1930–1940-х годах инженеры-строители учитывали специфику региона. 
В своей монографии «Архитектура города Алма-Аты» корифей архитектурной науки Малбагар Мендикулов описал конструктивные нюансы запроектированного в 1947 году здания Академии наук Казахской ССР с учетом высокой сейсмичности местности:
«По соображениям сейсмостойкости все здание разбито на шесть отдельных павильонов антисейсмическими швами; фундаменты запроектированы из рамных конструкций и представляют отдельные железобетонные башмаки, связанные между собой в верхних частях продольными и поперечными железобетонными балками. Стены всех павильонов, в силу их высоты, сложности компоновки, также запроектированы из железобетонных рам с кирпичным заполнением, которое опирается на ригеля-рандбалки; толщина стен заполнения в пределах цокольного этажа – 80 см, второго и третьего – 51 см».

Между тем технологии сейсмостойкого строительства в Советском Союзе на научной основе начали применять с 1951 года.
– Они стали обязательными с выходом «Положения по строительству в сейсмических районах ПСП 101-51». До этого пользовались ТУ 58-48 Технические условия проектирования зданий и сооружений для сейсмических районов, – пояснил журналу «Мысль» инженер-строитель, специалист в области промышленного и гражданского строительства с 56-летним стажем Александр Валеев.
Тот же период ознаменовался началом типового строительства четырех- и пятиэтажных многоквартирных домов по всему СССР. В частности, в 1956 году в тогдашней столице Казахстана был создан домостроительный комбинат, действовавший до 1990-х годов. Все время своего существования АДК входил в число крупнейших строительных организаций Казахской ССР. Предприятие мощностью 240 тысяч кубических метров сборного железобетона в год позволяло возводить прочные панельные жилые многоэтажки как в Алма-Ате, так и в регионах.
В статье ­«КазНИИСА: история сейсмостойкого строительства», размещенной на ресурсе kazniisa.kz, приводятся временные отрезки, в которые внедрялись важные инженерные решения. 
Так, возводить крупнопанельные здания в Алма-Ате стали в 1960 году, а в 1963-м началась разработка новой серии крупнопанельных домов, которая отличалась повышенной сейсмостойкостью. В частности, в них предусматривались улучшенные планировочные решения и применение монолитных стыков наружных стен. В 1966 году в Алма-Ате было построено первое крупнопанельное здание на свайном фундаменте. 
– Панельные дома, построенные из сборных железобетонных элементов (внутренние толщиной 120–160 мм из тяжелого бетона, наружные – из керамзитобетона толщиной от 24 см и более), выполненных в заводских условиях, обладают хорошим качеством изготовления. Несущие конструкции долговечны, как правило, не требуют ремонта на весь период эксплуатации. Они проектировались на срок службы 100 и более лет, – рассказал Александр Валеев.

Прорывные испытания
В размещенной на ресурсе rusnauka.com статье Дильфрузы Есенберлиной и Дархана Рахметулы «История сейсмостойкого строительства зданий» описывается прорывной эксперимент. Его в 1966–1967 годах провели специалисты КазНИИСА: ученые воспользовались энергией взрыва при строительстве селезащитной плотины на Медео для оценки сейсмической стойкости зданий. В ходе эксперимента на площадке в 800 метрах от эпицентра взрыва были построены шесть типовых зданий и фрагментов в натуральную величину. В частности, строители возвели четырехэтажную крупнопанельную секцию, кирпичное здание с железобетонными включениями, два железобетонных здания с двумя типами каркасов, одноэтажное промышленное здание и двухэтажное здание – проект, применявшийся для строительства школ и детских садов. При землетрясении железобетон хорошо выдержал нагрузки и сдвиги грунта, арматура сработала на растяжение, бетон – на сжатие. Железобетонные конструкции используют при закладке фундамента, возведении несущих колонн зданий, в ригелях и плитах перекрытия.
Таким образом, во время взрыва эти здания выдержали нагрузку, равную по ускорению 10 баллам, а по смещению 9 баллам по действовавшей тогда в Союзе шкале, то есть воздействие очень большого уровня. Подобного эксперимента в мировой практике не было.
Инженерные наработки, полученные опытным путем, а также прорывные идеи архитекторов и конструкторов в 1960–1970-х годах позволили осуществить в Алма-Ате уникальный для того времени строительный проект: возвести в зоне высокой сейсмической активности высотное здание – гостиницу «Казахстан» в 26 этажей. При строительстве были применены такие технологии, как скользящая монолитная опалубка, воздвигающая стены, единое железобетонное ядро, создающее сейсмоустойчивость.
На тот момент гостиница стала самым высотным зданием в городе, возвышавшимся над общей городской застройкой. 
По официальным данным, гостиница была построена в 1977 году, но фактически была введена в эксплуатацию годом позже.
После ее возведения с помощью специальной техники было проведено тестирование на сейсмическую прочность – имитировались мощные толчки. Здание благополучно прошло испытание, специалисты доказали, что 26-этажное сооружение способно выдержать девятибалльное землетрясение.
Сам факт возведения высотки стал прецедентом – после этого в городе начали планировать здания выше пяти этажей, в том числе и жилые дома. Таким образом, в Алма-Ате появилось много жилых панельных девятиэтажек, которые позволили многим горожанам решить квартирный вопрос. Они строились вплоть до окончания работы АДК в 1990-х годах и по сей день остаются частью архитектурного облика города. 

Новейший период
Александр Валеев отметил, что за последние 25 лет вводились различные нормы по сейсмостойкому строительству. Они принимались в 1998, 2002, 2006 годах. На сегодняшний день действуют СНиПы 2017 года.
– Этот документ обеспечивает высокий уровень проектирования сейсмостойких зданий и сооружений. Правила допускают строительство зданий до 12 этажей, – уточнил специалист.
В качестве основного строительного материала используют железобетон, металл. Основные задачи строительства в сейсмической зоне – это защита жизни людей, ограничение ущерба от землетрясений, обеспечение сохранности зданий после землетрясений, эксплуатационных качеств зданий и сооружений, важных для гражданской защиты населения. 
При этом правила запрещают строить в зонах возможных проявлений тектонических разломов, на слабых грунтах. Также нельзя возводить дома на территории крутизной склонов более 15 градусов, в зонах возможного образования осыпей, обвалов, оползней и прохождения селевых потоков.
– В числе рисков современности – плотная застройка жилых комплексов: в случае ЧС она не позволит быстро эвакуировать людей, создаст сложности при укрытии от возгораний, которые неизбежно возникают после землетрясений, – пояснил специалист.
Вместе с тем Александр Валеев подчеркнул, что построенные при соблюдении действующих строительных норм и правил архитектурные сооружения должны быть рассчитаны на 9–10-балльные землетрясения.
– Важно отметить, что у нас в республике создана хорошая база для работы специалистов в области сейсмостойкого строительства, а разработки казахстанских ученых в этой сфере носят передовой характер, – заключил специалист.

Юрий КАШТЕЛЮК, 
журналист
Фото Юрия Беккера