Сейсмический расчёт вентилируемых фасадов в Грузии: что требует норматив и как мы прорабатываем узлы
Грузия лежит в сейсмически активном регионе, а облицовочная панель — та часть здания, которая с наибольшей вероятностью упадёт на человека. В статье объясняется, как грузинский сейсмический норматив трактует фасады и что это значит для кронштейнов, анкеров и швов.
Откуда берётся требование
Сейсмические правила содержатся в техническом регламенте «Сейсмостойкое строительство» — приложении 3 к Постановлению Правительства Грузии № 71 от 15 января 2014 г. Он использует шкалу интенсивности MSK-64 и для каждого населённого пункта приводит расчётную интенсивность и коэффициент A. Норматив допускает уточнение этих значений по результатам микрорайонирования площадки.
Вентилируемые фасады как систему норматив не описывает. Зато в нём есть положение о ненесущих элементах (статья 6, пункт 8): парапеты, фронтоны, карнизы, заполнения стен, перегородки, оборудование, ограждения и подобные части, обрушение которых может привести к травмам, проверяются на расчётное сейсмическое воздействие вместе с их опорами. Облицовочная панель, висящая на кронштейне, — именно такой элемент, и мы применяем к ней это положение. Это наше инженерное прочтение, а не цитата: грузинского текста о фасадных системах, на который можно сослаться, нет.
Сейсмический метод норматива — спектральный. Еврокод 8 (EN 1998-1) национальной основой не является; на него можно ориентироваться как на справочный документ, см. Еврокоды в Грузии, однако интенсивность и коэффициент берутся из грузинских таблиц.
Расчётная интенсивность в основных городах
| Город | Интенсивность, MSK-64 | Коэффициент A |
|---|---|---|
| Тбилиси | 8 | 0,17 |
| Кутаиси | 8 | 0,13 |
| Батуми | 7 | 0,09 |
У Тбилиси и Кутаиси одинаковая интенсивность, но разные коэффициенты, поэтому расчётная инерционная нагрузка на панель в Тбилиси выше. Значения для других населённых пунктов берите из самого норматива и проверяйте для конкретного участка. Полное сравнение по городам — в статье Тбилиси, Батуми и Кутаиси: условия проектирования.
Что делает землетрясение с фасадом
На облицовку одновременно действуют два эффекта.
- Инерционная сила. Панель, подсистема и утеплитель имеют массу, и движение грунта толкает их горизонтально, в основном из плоскости стены. Сила растёт вместе с массой облицовки.
- Навязанное смещение. Конструкция здания деформируется. Перекрытия смещаются друг относительно друга, а стена за фасадом работает на сдвиг. Жёсткая подсистема, закреплённая на двух разных этажах, вынуждена следовать этому движению или разрушится.
Первый эффект проверяется расчётом. Второй решается проработкой узлов: система должна уметь двигаться, не потеряв ни одной панели.
Принципы проектирования
Держите массу низкой
Инерционная нагрузка пропорциональна весу, поэтому лёгкая облицовка помогает в каждом соединении. Алюминиевые кассеты, алюминиевый композит, HPL и тонкие фиброцементные плиты нагружают кронштейны намного меньше, чем природный камень или толстый керамогранит. Выбор между материалами разобран в статье выбор фасадной системы; в сейсмичном городе вес облицовки — один из критериев, а не сноска.
Крепите к конструкции, а не к заполнению
Анкеры должны попадать в элементы, которые остаются на месте во время толчков: железобетонные стены, колонны и торцы плит перекрытия. Кронштейны в газобетоне, пустотелых блоках или кладке перегородок держат нагрузку лишь до тех пор, пока цела эта кладка, а кладка — как раз то, что трескается. Если стена является заполнением, линию кронштейнов переносят на торец плиты либо анкеровку рассчитывают по фактическим результатам испытаний; см. анкеры и основания.
Допустите контролируемое смещение
Обычные решения — овальные отверстия в кронштейнах и профилях, сочетание неподвижных и скользящих точек на каждой вертикальной направляющей, швы в облицовке шире, чем требовалось бы только по температурным деформациям, и вертикальный разрыв подсистемы на каждом деформационном шве здания. Те же элементы работают и на температурное расширение; основы изложены в статье деформационные швы. Для сейсмического случая просто нужен больший ход.
Добавьте вторую линию удержания для тяжёлых панелей
Там, где панель упадёт на тротуар или вход, оправданы крюк, страховочный зажим или вторичная направляющая, которая удержит панель при отказе основного крепления. Это проектное решение для опасных зон (входы, проходы, балконы над общественным пространством), а не правило для всего фасада.
Последовательность расчёта
- Возьмите из норматива расчётную интенсивность и коэффициент A для площадки; проверьте, есть ли микрорайонирование.
- Соберите массы: облицовка, подсистема, утеплитель, крепёж — на квадратный метр фасада.
- Рассчитайте горизонтальную сейсмическую силу на панель и на подсистему по методу норматива с учётом коэффициентов для ненесущего элемента и высоты точки крепления (чем выше этаж, тем больше усиление).
- Сочетайте её с собственным весом и ветром в сейсмической расчётной ситуации и проверьте крепления панелей, кронштейны, профили и анкеры, см. прочностной расчёт.
- Проверьте навязанное смещение: люфт овальных отверстий и швов между панелями должен перекрывать относительное смещение этажей, которые охватывает подсистема.
- Зафиксируйте допущения в расчётной записке, чтобы эксперт мог их проследить.
Точные формулы, коэффициенты и сочетания нужно брать из действующего текста норматива; мы их здесь не воспроизводим.
Чек-лист проектировщика
| Пункт | Что проверить |
|---|---|
| Данные площадки | Интенсивность и A для населённого пункта; отчёт о микрорайонировании, если он есть |
| Масса облицовки | кг/м² готовой системы с крепежом, а не только плиты |
| Основание под анкеры | Железобетон или кладка; испытания на вырыв, если стена неизвестна |
| Пазы кронштейнов | Ход не меньше относительного смещения этажей |
| Швы | Швы фасада совмещены с деформационными швами здания |
| Опасные зоны | Входы, проходы, общественное пространство: вторичное удержание |
| Углы и парапеты | Облицовка парапета и примыканий проверена как отдельные ненесущие элементы |
| Изделия | ETA или декларация о характеристиках на кронштейны и анкеры, см. Постановление № 476 |
Типичные ошибки
- Проверять на землетрясение основной каркас здания, а фасад оставлять как «архитектурный».
- Принимать одинаковый шаг кронштейнов в Батуми и Тбилиси, не взглянув на коэффициент.
- Анкеровать в перегородки, потому что торец плиты закрыт узлом витража.
- Овальные отверстия нарисованы на узле, но монтажник затянул их до жёсткой фиксации; в рабочих чертежах и инструкции по монтажу должно быть указано, какие точки скользящие, см. рабочие чертежи.
- Жёсткие швы между панелями с герметиком, заполняющим весь зазор, так что соседние панели сталкиваются.
- Игнорирование парапета и края кровли, где ускорение наибольшее, а опора самая слабая.
Подтверждение и испытания
В Грузии нет специального стандарта сейсмических испытаний фасадных систем. На практике проектировщик опирается на расчёт, ETA и протоколы испытаний производителя подсистемы, а также на испытания анкеров на вырыв на объекте. Спросите у поставщика, к каким нагрузкам относятся заявленные несущие способности и охватывает ли протокол испытаний циклические нагрузки или только статические. Если система испытывалась на сейсмическое смещение в проектах в Центральной Азии или Европе, такой протокол — полезный подтверждающий документ, но он не заменяет расчёта для конкретного здания.
Пришлите вместе с запросом высоту здания, несущий каркас и материал стен, и мы скажем, какие из этих пунктов определяют проект: запросить расчёт.