Воздушные пустоты в высокопрочном растворе (соединяет сборные железобетонные конструкции) снижают сейсмостойкость зданий, выяснили исследователи Уральского федерального университета. Результаты моделирования специалисты опубликовали в журнале Computer Modeling in Engineering Sciences.
«Наш анализ сосредоточен на дефектах заполнения раствора в объеме муфтового соединения арматурных стержней в соединениях типа GSC для сборных конструкций. Такой распространенный строительный дефект возникает вследствие нарушения технологии заполнения объема муфты раствором. Безусловно, подобные соединения также могут содержать другие типы дефектов раствора: рассредоточенные пустоты, расслоение или отслоение на границе контакта раствора с телом муфты, но мы сосредоточились на наличии воздушных пустот, обусловленных неполным заполнением раствором объема муфты. Такие достаточно простые технологические дефекты существенно снижают механические характеристики конструкций и устойчивость сооружений», — поясняет соавтор работы, инженер кафедры промышленного, гражданского строительства и экспертизы недвижимости УрФУ Шотин Сяо.
Так, при наличии даже 10 % воздушных пустот в строительном растворе коэффициент пластичности (критически важный показатель сейсмостойкости зданий) снижается минимум на 26 %. А пустоты в верхней части муфты ухудшают сцепление между раствором и арматурой в муфте, что ускоряет развитие пластических деформаций в соединении и негативно влияет на конструктивные характеристики.
«Моделирование показало, что пустоты на верхнем участке соединительных элементов (муфт) действуют как сильные концентраторы напряжений, ускоряют растрескивание бетона, увеличивают пластическую деформацию в арматурных стержнях и в конечном счете ухудшают целостность конструкции», — перечисляет руководитель научной группы, директор института строительства и архитектуры УрФУ Никита Фомин.
Расчеты также показали, если на верхнем участке муфты не будет хватать 30 % раствора, несущая способность колонны каркаса здания снижается на 31,63 %. При таком дефекте не только теряется прочность конструкции, но и возникает хрупкость соединения, что крайне опасно при сейсмических событиях, добавляют исследователи.
«Сегодня по всему миру переходят на скоростное и относительно дешевое строительство гражданских зданий из сборного железобетона. И такие дефекты — воздушные пустоты в растворах для соединений — к сожалению, довольно распространенная проблема, которая возникает, например, из-за неполного заполнения раствором узлов соединений или соединительных элементов (муфт). Такие скрытые дефекты со временем становятся причиной раннего образования трещин и более быстрого деформирования стали во время землетрясения», — добавляет Никита Фомин.
Напомним, сборные железобетонные конструкции все чаще применяются в современном строительстве благодаря таким преимуществам, как сокращение сроков строительства, высокое качество сборных конструкций и снижение объема строительных отходов. Один из эффективных методов соединения — технология GSC, при которой арматурные стержни соединяются в стальных муфтах при помощи высокопрочного раствора, который нагнетают в муфты.
Справка
По данным Геологической службы США (USGS), только в 2023 году в мире произошло около 15 тыс. землетрясений магнитудой от 2,5. Наиболее известными из них стали землетрясения в Турции и в Сирии в феврале 2023-го в результате которых погибли более 55 тыс. человек.
В июле 2025-го у восточного побережья Камчатского полуострова произошло восьмое в мире по силе (магнитудой 8,8) зарегистрированное землетрясение с двумя сильными (магнитудой 7,4 и 7,8) афтершоками в сентябре. Тогда обошлось без жертв и серьезных разрушений, здания выдержали сейсмическую нагрузку.