Японский писатель Торахико Тэрада сказал как-то золотые слова, которые не мешает помнить и нам: «Природная катастрофа приходит, когда о ней забываешь».
Вы читаете мой блог о строительстве, жизни и путешествиях, в которых я также интересуюсь, как живут и строят там, "где нас нет". Я Алексей Норкин, глава строительной компании "Атлант" (Краснодар), компания строит индивидуальные дома.
Недавняя трагедия Турции вызвала мои глубочайшие сожаления и сопереживания всем, кто сейчас терпит бедствие. Природная катастрофа пришла, когда о ней забыли...забыли, что дома в сейсмически активных районах необходимо строить с расчетом на испытания природой.
Мой первый серьезный конфликт с прорабом, работавшим на мою компанию, касался как раз сейсмики. Я регулярно проверяю ход дел на стройке, и от меня не ускользнули некоторые детали пренебрежения сейсмической безопасностью.
Я пытался донести до человека необходимость думать о том, что может наступить черный день, и сейсмически опасная зона Краснодара покажет себя во всей разрушительной "красе".
- Та, ну, чего там...Мы всегда так строили, и шо... ? Та, куда там падать - два этажа всего?
Самое для меня удивительное, подключился собственник, который тоже не хотел затрат на антисейсмические меры. "Беру на себя все риски!", - сказал он.
Я расторг договор строительства с хозяином этого дома и уволил прораба. Есть принципы, которые не требуют объяснений: для меня это соблюдение норм правильного строительства.
В Турции многие тоже экономили... Делали то, за что поплатился в свое время Спитак, Ленинабад, Степанакерт... а именно: мудрили с бетоном, занижали марки цемента, пренебрегали мерами сейсмической безопасностью: не армировали здания, не устанавливали сердечники, да и само строительство вели на "отвали". Они снова забыли о катастрофе, и она пришла в их дома.
В этой связи я заинтересовался опытом тех, кто успешно строит и переживает волнения земли. Задумался: почему же не рушатся при землетрясениях в активных сейсмозонах такие здания, как пагоды? В древние времена ведь не было СНиПов и нормативов по сейсмоустойчивости зданий.
Значит, плюсом к правилам строительства всегда шли секреты мастерства.
Самые старые дома мира
На кривой улице Выборга, сцепляя пошарпанными кирпичами нижний тротуар и верхний загиб улицы стоит каменное здание 16 века. Оно находится на улице Крепостной, 13 "а", и считается самым старым жилым домом России. Едва ли заслугу сохранения старого здания могут приписать русские. Он был и шведским, и финским, и только в 1940 году с переходом города в состав СССР стал считаться нашим и называться в русском вкусе - Выборг. А старые жилые деревянные дома не сохранились практически нигде в стране (музеи деревянного зодчества - это 18-19 века). Понятно, почему: дерево - материал горючий, любимый жучками, подвергающийся гниению.
В мире же сохранились порядка 20 жилых домов-долгожителей. В Японии, например, два старинных дома собственники превратили в гостиницы. Один из них СПА-отель Nishiyama Onsen Keiunkan был открыт в городе Хаякава в 705 году. Вдумайтесь! Жители государства, которое станет Россией, еще не встретили хлебом-солью Рюрика, а японцы уже имели постоялый двор, который ныне более 1 300 лет является собственностью одной семьи. Конечно, здание периодически ремонтируют, подлатывают, реновируют, - еще бы, ведь здесь жили 52 поколения этой семьи.
- Поневоле призадумаешься:
1. Как они смогли сберечь построенное еще в 705 году? То есть 1318 лет назад?
2. Как уцелело здание в Японии, где тайфуны, землетрясения и взрывы вулканов часты, как "здрасьте"?
3. Почему землетрясения обходятся мягко с древними храмовыми сооружениями? И не только в Японии, но и Корее, Бирме, Непале, Китае и пр.?
Что обеспечивает устойчивость пагод?
Из сохранившихся пагод древнейшие относятся к VI веку нашей эры. Например, пагода Сун-юэ-сы на священной горе Суншань в Хэнани (523 г.). Она напоминает початок кукурузы, имеет 15 этажей, построена целиком из кирпича, высотой в 40 м.
Конечно, ветшает и выветривается камень. Его подновляют по мере необходимости, но удивительно другое - пагоду не разрушило ни одно землетрясение!
Еще пример древнего зодчества.
В Японии рядом с древней столицей Нара есть Храм Хорюдзи, точнее, монастырский комплекс. Он немного старше китайских пагод, основан в в VII в., и получил известность как первое святилище буддистов на территории Японии, причем, деревянные здания, входящие в комплекс, признаны старейшими в мире.
Храм Хорюдзи - пятиярусная пагода. Она довольно высокая, примерно в две пятиэтажки, - 34 м, но кажется легкой, летящей. В комплекс приходят, чтобы в соседнем храме Кондо коснуться статуи Будды-целителя. Поверье гласит - так можно очистить карму. Для меня же чудом является сама пагода.
Монастырь несколько раз горел, а пагода уцелела с небольшими реставрациями. Земли, на которых стоит храм, неоднократно трясло, а она стоит, как вчера поставили. Древние понимали так: это Будда защищает свой дом. Как строитель, я узнал секрет, помогающий Будде.
Посмотрите на план - храмы имели прямоугольную форму, вход по длинной стороне - он составлял единую конструкцию наружных и внутренних колонн, связанных балками. Конструкция крыши в основном состояла из горизонтальных и вертикальных элементов, составляющих, в свою очередь, единую конструктивную систему с балками и колоннами.
Обратите внимание на консоли. Хорошо видно, что не жесткая, а подвижная конструкция, которая при напряжении может скользить туда-сюда.
Пятиэтажная пагода состоит из центральной кипарисовой колонны и пятиярусной черепичной крыши, на которую приходится основной вес. Представьте себе длинного человека в тяжелой шляпе. Удержится ли он на ногах при порывах ветра и толчках? Не слетит ли шляпа?
Рассмотрим структурные характеристики пагоды.
1. Крыша выступает над пагодой, свес карниза значительный, более 50% общей ширины здания составляют карнизы + крышу утяжеляет черепица. В среднем на каждый этаж давит 240 тонн.
2. Каждый слой из пяти существует как бы независимо от других - он помещен на нижний и сужается кверху. Этажи не соединены между собой едиными фиксирующими колоннами (ужас, подумает современный строитель, как это может держаться?)
3. В центре находится столб, называемый центральным столбом. Центральная колонна имеет атриум и не поддерживает нагрузку каждого слоя. Вес всей башни поддерживается четырьмя четырьмя опорами и 12 боковыми опорами вокруг центральной опоры.
Почему эта пятиэтажная пагода, как и другие, оказалась устойчива к землетрясениям?
Секрет кроется в центральной колонне в центре пятиэтажной пагоды.
Установив центральную опору, можно уменьшить тряску, вызванную землетрясением.
На рисунке видны моменты деформации: создается впечатление, что здание и кровля качаются вместе. Но это не так! Каждый этаж (или слой строения) совершает колебательное движение, используя карнизы и валы нижнего слоя как пружины для вращения. Когда первый слой качается вправо, второй слой качается влево, а третий слой качается вправо. Это движение японцы называют "танцем змеи", потому что слои двигаются и катятся в противоположных направлениях друг к другу.
Тонкий стержень центральной колонны смягчает наклон пятиэтажной пагоды. Эта технология сейсмического демпфирования (технология, смягчающая толчки при землетрясении) является уникальной японской технологией.
Центральная колонна действует как гаситель вибрации, и если сама башня пытается наклониться вправо, центральная колонна смещается влево и сохраняет независимость, уменьшая сотрясения при землетрясении. Если сотрясение сильное, центральные колонны сталкиваются с каркасом пола на каждом этаже, предотвращая его раскачивание до точки обрушения.
Другими словами, это «маятник» с достаточной массой, чтобы предотвратить слишком сильное раскачивание конструкции пола на каждом этаже.
Итак, вот они, пять секретов устойчивости пагод
1. Материал. Как правило, это гибкая древесина. Когда древесина подвергается воздействию силы, она изгибается и деформируется, однако разрушается далеко не сразу. После прекращения действия силы дерево принимает первоначальную форму. Благодаря своей гибкости древесина гасит напряжение от сейсмического воздействия.
2. Скольжение в пазах. Деревянные балки скрепляются вместе практически без гвоздей (посмотрите еще раз на рисунок консолей выше). Тип фиксации - установка выступов в пазы. Там нечему ломаться, т.к. ничто не мешает движению дерева в пазах при внезапном напряжении. В случае земных толчков происходит проскальзывание сопряжённых поверхностей в местах таких соединений. Это предотвращает передачу сейсмической энергии к вершине башни. Конструкция кажется шаткой, на самом деле, она гибкая, как позвоночник молодого человека.
3. "Эффектом качания". Пагода напоминает детскую игрушку, которую на востоке называют «яджиробе», с помощью которой устанавливается баланс. Все ярусы пагоды допускают незначительное раскачивание, однако, если они отклонятся слишком далеко от осевой линии, то конструкция упадёт.
4. Конструкция "коробка в коробку". Если взглянуть на пагоду сверху, то можно обнаружить, что ее конструкция напоминает бокс для еды - "дзюбаку", то есть легко складывающиеся одна в одну коробки. Тяжелая многоярусность, даже при возможных сильных разрушениях, такова, пружиня, каждый слой лишь усиливает другой. Он как бы складывается в общую коробку и выходит из нее.
5. "Танец змеи". "Коробки" скреплены вместе с помощью гнездовых шарниров. В случае земных толчков каждая из них качается медленно и независимо от других ярусов, японцы называют отклонения от оси "танцем змеи".