Фасады в сейсмических районах: крепление облицовки

Фасад в сейсмическом районе проектируют так, чтобы при землетрясении облицовка не отрывалась от здания и не падала на людей. Для этого снижают массу облицовки, рассчитывают крепления и подсистему на сейсмические нагрузки, оставляют зазоры, позволяющие элементам смещаться вместе с каркасом, и повторяют в облицовке деформационные швы здания.

Главный критерий — надёжность механического крепления каждого элемента при расчётной сейсмичности площадки. Лёгкие материалы, такие как стеклофибробетон, упрощают задачу, но расчёт нужен для любой облицовки.

Статья для архитекторов, конструкторов и застройщиков, работающих на Северном Кавказе, в Крыму, на Дальнем Востоке, в Сибири и других районах повышенной сейсмичности. Другие вопросы проекта — в разделе Проектирование и выбор фасада.

При землетрясении на фасад действуют нагрузки, которых нет в обычных условиях:

Инерционная нагрузка на элемент тем больше, чем он тяжелее и чем выше он расположен на здании: верхние этажи колеблются с большей амплитудой. Поэтому крупные карнизы и парапетный декор на верху высотного здания — самые ответственные узлы.

К сейсмическим добавляются обычные нагрузки: собственный вес, ветер, температурные деформации. Расчёт выполняется на их сочетание.

Для ориентира: сейсмичность площадки выражается в баллах шкалы MSK-64, и расчёт на сейсмические воздействия обязателен для площадок с расчётной сейсмичностью 7 баллов и выше. В Дагестане, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии и других республиках Северного Кавказа значительная часть территорий относится к районам с сейсмичностью 7–9 баллов, поэтому для фасадов там сейсмический расчёт — стандартная часть проекта.

Основной нормативный документ для проектирования в сейсмических районах России — СП 14.13330 «Строительство в сейсмических районах». Сейсмичность площадки определяется по картам общего сейсмического районирования и уточняется изысканиями. Требования к фасадным системам вытекают из общих положений норм и из документов о пригодности конкретной системы.

Практически это означает:

• подсистема навесного фасада должна быть допущена к применению в сейсмических районах и рассчитана для конкретной площадки;

• облицовочные элементы крепятся механически — только клеевое крепление тяжёлой облицовки на высоте недопустимо;

• анкеры в основании испытываются на вырыв, их несущая способность подтверждается;

• декор и навесные элементы рассчитываются на сейсмическое воздействие вместе с креплениями;

• облицовка не должна перекрывать деформационные и антисейсмические швы здания.

Конкретные значения коэффициентов и требования к узлам определяет проектировщик по действующим нормам и документам производителя подсистемы.

Способ крепления облицовки в сейсмическом районе выбирают по массе и размеру элемента и по основанию:

• Плиты на подсистеме НВФ (керамогранит, камень, панели СФБ) крепятся кляммерами или скрытыми креплениями на направляющие; подсистема имеет подвижные узлы, компенсирующие смещения.

• Декор из стеклофибробетона — карнизы, наличники, пилястры — крепится через закладные детали, заформованные в изделие, к подсистеме или к несущим конструкциям. Тонкостенные элементы из СФБ существенно легче каменных, что снижает инерционную нагрузку.

• Натуральный камень большой толщины крепится на анкерах, штырях и кронштейнах из коррозионностойкой стали; клей может применяться только как дополнительная мера.

• Консольный декор (карнизы с большим выносом, балконные элементы) дублируется страховочными креплениями.

Крепления проектируют одновременно с изделиями: положение закладных, их количество и тип зависят от формы элемента. Поэтому удобнее, когда изделия и узлы разрабатывает одна организация. У ГК «Техноформа» проектный отдел выпускает рабочую документацию на подсистему и облицовку, а изделия изготавливаются на собственном производстве.

Сравнение облицовки для сейсмического района по массе и креплению:

Деформационные швы здания — температурные, осадочные, антисейсмические — разделяют каркас на независимые блоки. При землетрясении блоки смещаются друг относительно друга, и если облицовка непрерывно перекрывает шов, она будет разрушена.

• Облицовку и подсистему разрывают по оси каждого деформационного шва здания.

• Шов закрывают компенсирующим элементом, который допускает смещение: гибким профилем, накладкой, закреплённой с одной стороны.

• Декор — карнизы, пояса — делится на шве на отдельные элементы.

• Между элементами облицовки оставляют зазоры, ширина которых назначается расчётом; заполнять их жёстким раствором нельзя.

Архитектурно деформационный шов удобно совместить с композиционным членением: пилястрой, сменой материала, углом ризалита. Тогда он не читается как дефект.

Отдельного внимания требуют примыкания облицовки к окнам и витражам. Оконные блоки и облицовка крепятся к разным конструкциям и при колебаниях смещаются по-разному. Узел примыкания проектируют с зазором и эластичным уплотнением, чтобы обрамление окна из СФБ или камня не давило на раму и не выкрашивалось при перекосе проёма.

Ширину швов между плитами на подсистеме также назначают с учётом расчётного перекоса этажа.

Для фасада в сейсмическом районе заказчику и технадзору нужны:

1. документ о пригодности фасадной системы (техническое свидетельство или иное) с указанием допустимости применения в сейсмических районах;

2. расчёт подсистемы и креплений на сочетание нагрузок, включая сейсмические, для конкретной площадки;

3. рабочая документация: КМД подсистемы, раскладка облицовки, узлы креплений и деформационных швов;

4. протоколы испытаний анкеров на вырыв в основании;

5. паспорта и протоколы испытаний облицовочных изделий;

6. исполнительная документация: акты скрытых работ по анкеровке и подсистеме, исполнительные схемы.

Эти документы понадобятся и при прохождении экспертизы, и при приёмке фасада.

Типичные ошибки, которые выявляют при проверке фасадов в сейсмических районах: крепление тяжёлых элементов только на клей; облицовка, перекрывающая деформационный шов; анкеры в пустотелом камне или слабом кирпиче без испытаний; жёсткое заполнение швов раствором; консольный декор без страховочных креплений; подсистема, не допущенная для сейсмических районов. После землетрясения фасад осматривают: проверяют крепления, трещины в изделиях и смещения элементов, повреждённые узлы восстанавливают до следующего сезона.

Объекты ГК «Техноформа» расположены преимущественно в сейсмически активных районах Северного Кавказа. ЖК «Доминанта» в Махачкале — 4 корпуса по 18 этажей, 14 000 м² СФБ и 13 000 м² керамогранита, проектирование и монтаж, 11.2022–10.2024.

МЖК «Анжи-Сити» в Махачкале — 16 этажей, 18 000 м² облицовки из стеклофибробетона, проектирование и монтаж, 09.2022–12.2024. Остальные объекты — в разделе проекты Техноформы. Как узлы и декор увязываются в модели здания, рассказано в статье BIM и 3D-моделирование фасадов.