Здания, возводимые сегодня в сейсмически активных регионах, строятся с учетом этого фактора. А вот как быть со старыми домами? Немецкие ученые предложили оригинальное решение проблемы.

Когда ранним утром 6 апреля прошлого года в итальянском городе Л"Аквиле произошло мощное землетрясение, оно не только унесло жизни более чем 300 человек, но и разрушило или серьезно повредило почти 15 тысяч зданий, оставив без крова около 67 тысяч человек, то есть едва ли не все население города. То, что разрушения оказались столь масштабными, объясняется, прежде всего, недостаточной прочностью местных домов, многие из которых насчитывали десятки или даже сотни лет.

Текстиль прочнее камня

Конечно, сегодня при проектировании и возведении зданий в регионах с повышенной сейсмической активностью это обстоятельство учитывается, а вот как быть с теми домами, что построены давно и не обладают достаточной сейсмостойкостью? Можно ли их укрепить - быстро, эффективно и недорого? Этим вопросом задались, в частности, немецкие специалисты. Мориц Урбан (Moritz Urban) и его коллеги, сотрудники Технологического института в Карлсруэ, сделали ставку на текстильные материалы. "Мы выбрали этот путь потому, что стремимся укрепить каменную кладку, придать ей большую прочность на растяжение, но так, чтобы все здание не стало при этом слишком тяжелым, - поясняет Мориц Урбан. - Поэтому и предлагаем оклеивать несущие конструкции текстильными материалами. Текстильное волокно обладает низким удельным весом и высоким пределом прочности при растяжении".

Армированная ткань

Землетрясения вызывают деформацию несущих стен зданий. При этом могут возникать весьма значительные растягивающие усилия, которые приводят к образованию трещин в каменной кладке или даже к ее полному разрушению. Предотвратить это призван разработанный Морицем Урбаном и его коллегами специальный текстильный материал, содержащий также полипропиленовое и стекловолокно. Поскольку вектор растягивающих усилий может быть направлен в любую сторону, армирующие волокна вплетены в текстиль в четырех разных направлениях. Укрепление несущих стен зданий с помощью текстильного материала особого труда не составляет.

"В общем, это совсем просто, - говорит Мориц Урбан. - На стены наносят специальную штукатурку и в нее укладывают, утапливают ткань. Ясно, что штукатурка должна быть еще совсем мягкой, проступать сквозь ячейки текстильного материала. В раствор для прочности подмешивают эпоксидную смолу. Потом все это сверху заглаживают, а затем укладывают еще один такой же слой. Таким образом, на каменной кладке образуется слоистая структура наподобие сэндвича". Такая структура способна предотвратить разрушение стены даже в том случае, если землетрясение привело к образованию в ней множества сквозных трещин. Нечто похожее происходит с фарфоровой чашкой, если ее обмотать клейкой лентой и бросить на пол: она разбивается на несколько фрагментов, но эти осколки не разлетаются, а сохраняют форму чашки, поскольку их удерживает клейкая лента.

Дом на вибростенде

В июле нынешнего года предложенная немецкими инженерами система успешно прошла натурные испытания в Италии. Для их проведения в городе Павия на севере страны недалеко от Милана был выстроен двухэтажный дом, в точности воспроизводящий типичные для Л"Аквилы здания, подавляющее большинство которых было стерто с лица земли прошлогодним землетрясением. "У нас был огромный вибростенд размером 5 на 6 метров, так что на нем поместился весь дом целиком, - рассказывает Мориц Урбан. - Этот стенд позволял выбрать такие параметры колебаний, чтобы они максимально точно имитировали сейсмические волны, вызываемые землетрясением".

Сначала вибростенд хорошенько протряс дом в его, так сказать, стандартном виде, то есть без текстильного покрытия. "В результате здание пришло, конечно, в полную негодность, - говорит Мориц Урбан. - Оно грозило, того и гляди, просто развалиться, рассыпаться. Тогда мы укрепили его нашей штукатуркой с текстилем. И после этого дом стал гораздо прочнее, чем был изначально, до того, как претерпел разрушения в процессе испытаний".

Таким образом, предложенная немецкими инженерами технология позволяет не только превентивно укреплять дома в сейсмически активных регионах, но и стабилизировать уже поврежденные, грозящие рухнуть здания. Благодаря тому, что волокна, армирующие текстильный материал, обладают очень разными, но как бы дополняющими друг друга механическими свойствами, укрепленная таким методом каменная кладка характеризуется не высокой жесткостью, а высокой дуктильностью, то есть растяжимостью. Это и позволяет ей выстоять в условиях, когда неукрепленная стена неминуемо рухнула бы.

Что Индия, что Италия...

Столь же успешно прошли испытания и в Индии - со зданиями, типичными для этого региона. Если упрочняющее покрытие нанесено на стены дома и снаружи, и изнутри, здание легко выдерживает весьма сильные землетрясения, даже если его несущие стены возведены из очень хрупких и непрочных материалов. Такой процедуре упрочнения можно подвергнуть практически любую конструкцию, а толщина покрытия уже сегодня составляет всего лишь 1,2 сантиметра, но и это отнюдь не предел. Более того, нынешняя технология с применением жидкого раствора может уступить место нанесению на стену готового покрытия в виде рулонного материала. "Мы с самого начала ставили перед собой цель разработать что-то вроде обоев, - поясняет Мориц Урбан. - Такие обои можно было бы с помощью специального вязкого клея наклеивать прямо на обычную штукатурку".

Триумфальному выходу новой технологии на рынок препятствует одно: цена. Фактор важный, но немецкие специалисты уверены, что путем оптимизации компонентов и материалов им уже вскоре удастся снизить стоимость своего покрытия до 20 евро за квадратный метр. А это вполне приемлемая цена, ведь восстановление полностью разрушенного землетрясением дома обходится гораздо дороже - и в Италии, и в Индии.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман