ТОП-10 идей сейсмостойкого строительства от старых мастеров
Редакция Всеостройке.рф разбирается, как определяли приближение земных толчков и решали проблемы устойчивости зданий до изобретения сейсмической инженерии.
Современным инженерам очевидно, что сейсмоизоляторы, размещенные между фундаментом и конструкцией здания, меняют динамические характеристики всей конструкции. Они рассеивают энергию колебаний и снижают воздействие инерционных сил, поэтому здание с изоляцией сохраняет устойчивость даже при движении земной коры. Древние строители, вероятно, дошли до такой мысли эмпирическим путем, поэтому строили монументальные здания на каменной террасе.
Старейшим на сегодняшний день примером изоляции сейсмической базы считается мавзолей Кира Великого, построенный в Пасаргадах примерно в 530 году до нашей эры.
Первая столица Ахеменидов находится на юго-западе современного Ирана, в зоне с высокими рисками активности земной коры, поэтому от строителей требовался особый профессионализм. Задача стояла сложная: усыпальница основателя великой династии, завоевавшей половину Средиземноморья, должна была напоминать о нем даже спустя века. Нужно сказать, мастера выполнили работу на отлично — объект продолжает стоять даже спустя 2 500 лет. Сегодня он входит в структуру дворцового комплекса и находится под охраной ЮНЕСКО.
В чем секрет успеха? На уровне грунта уложен слой из гипса, извести, золы и песка. Выше располагаются не связанные с основанием блоки известняка, они скреплены между собой тонкими металлическими прутьями. Во время землетрясений основание и слои блоков вибрируют в разных направлениях, не передавая колебания на саму погребальную камеру.
На устойчивость объекта работает и невысокий профиль самой камеры. Он дополнительно уменьшает уязвимость к сейсмическим нагрузкам.
Легендарный египетский архитектор Имхотеп, автор проекта пирамиды Джосера в Саккаре, возвел первую в мире пирамиду из камня в XVII веке до нашей эры. Огромное количество пробных построек в окрестностях Мемфиса свидетельствует о том, что для своего грандиозного проекта мастер долго искал оптимальную форму — и ею стал зиккурат.
Преимущество зиккурата заключается в том, что увеличивать высоту объекта можно постепенно, делая это на протяжении многих лет и даже столетий. Как показывают археологические данные, многие пирамиды Юкатана создавали именно так, по методу матрешки, надстраивая над старыми зданиями все новые и новые уровни.
В процессе работы создатели пирамид заметили, что ступенчатая платформа распределяет массу сооружения у основания. Помимо прочего, она снижает центр тяжести и помогает противостоять опрокидывающим силам. Дополнительную устойчивость конструкции дают ярусы: они буквально гасят давление огромной конструкции на единый центр тяжести, направляя его на горизонтальные плоскости.
3. Сухая кладка в Мачу-Пикчу — пассивный виброконтроль
Инки — строители высокогорных городов в Андах — использовали метод сухой кладки. Они идеально подгоняли каменные блоки сложной формы друг под друга без какой-либо смеси.
Как это работало:
· Сложная геометрия каменных блоков создавала множество точек контакта.
· Блоки укладывались с небольшим наклоном внутрь. Самоцентрирование (батиссаж) помогало распределить нагрузку и укрепить всю конструкцию, которая не реагировала на слабые толчки.
· В случае сильных толчков камни слегка смещались, поглощая силу колебаний друг друга.
· Поскольку сила сопротивления снижалась, плавающие блоки быстро возвращались в исходное положение.
4. Ласточкин хвост — повышение жесткости узла
Если верить археологическим данным, «ласточкин хвост» придумали на Крите. После заката минойской цивилизации технологию переняли пришельцы — ахейские греки. Вместе с местными мастерами-эмигрантами в XVII веке до нашей эры она попала в Древний Египет, где стала использоваться повсеместно. Некоторые ученые предполагают, что такая технология во многом способствовала очередному расцвету египетской архитектуры в эпоху Нового Царства.
Работает ласточкин хвост так. Большая площадь контакта шипов и пазов равномерно распределяет усилие и снижает давление на отдельные точки конструкции. В свою очередь, при сильных ударах и вибрациях жесткое соединение не дает зданию разрушиться. Такая прочная система лучше сопротивляется любым колебаниям, включая движение земной коры.
В результате данный тип деревянного крепления обеспечивает жесткость каждого конкретного крепления, что в итоге положительно сказывается на сейсмостойкости зданий.
5. Деревянные детали в мечетях — антисейсмические швы
Богатый опыт персидских мастеров показал, что многочисленные деревянные колонны равномерно распределяют нагрузку кровли и в ряде случаев спасают здание от разрушений во время землетрясений.
В Северной Африке и в Малой Азии, где на стройках VII–XI веков использовались римские и византийские мраморные колонны, у основания и над капителью делали деревянные прокладки. Во-первых, они позволяли подогнать подержанные колонны с разных объектов под одну высоту. Во-вторых, также гасили колебания в случае землетрясений.
Драгоценную для региона древесину использовали и как демпфер внутри кладки. Брусья располагали выше уровня земли по всему периметру здания, но с небольшим смещением. Благодаря повышенной податливости именно в нижней части общие перемещения здания в случае землетрясения возрастают, а инерционные силы, наоборот, значительно снижаются. Во время толчков деревянные элементы колебались с разной частотой, эффективно гася взаимные смещения.
Технология действительно работала: к примеру, если судить по сохранности мечети Ходжи Зайнутдина в старой части Бухары, постройка XVI века хорошо перенесла многочисленные разрушительные землетрясения, которые регулярно происходят в регионе (только за последние двести лет здесь произошло семь крупных землетрясений магнитудой 7 баллов).
6. Турлучные дома — свайно-плетеный каркас
Примерно по такому же принципу работали турлучные дома — традиционное жилье в Средней Азии и на Кавказе. В основе строительства лежала каркасно-обшивочная технология: сначала мастера устанавливали двойной плетень из камыша, жердей и веток, засыпали его сырцом, а затем обмазывали такую основу глиной и штукатурили.
· Гибкий деревянный каркас хорошо распределяет вибрации.
· Двойные стенки создают дополнительные антисейсмические швы.
· Стены с очевидной кривизной еще эффективнее рассеивают силу колебаний.
· Легкая основа снижает вес дома, в случае его разрушения человеческие жертвы остаются минимальными.
· Постройки восстанавливаются быстро и без особых затрат, что позволяет легко решить вопрос расселения после массовых катастроф.
7. Помбалинская клетка в Лиссабоне — антисейсмические диагональные связи
После разрушительного землетрясения 1755 года, практически полностью уничтожившего Лиссабон, была создана специальная комиссия во главе с маркизом де Помбалом. Ученые мужи разработали новые принципы строительства, которые бы делали здания максимально устойчивым к сейсмическим воздействиям.
Идеальным решением снова стал каркас, или gaiola pombalina, с системой диагональных связей. Как и в Средней Азии, конструкция работала по принципу гибкой несущей системы. Она помогала гасить воздействие подземных толчков, равномерно распределяя нагрузку, а новые принципы декора зданий создали предпосылки для уникального архитектурного стиля — помбалино.
По некоторым данным, дополнительную защиту района Байша обеспечивали закопанные в землю столбы лиственницы, которые брали на себя первые толчки. За счет высоких грунтовых вод древесина с каждым годом становилась только крепче, поэтому она работает до сих пор.
8. Римский бетон — низкий модуль упругости и способность к самовосстановлению
Изобретение бетона древними римлянами полностью изменило все технологии строительства и открыло новый этап в развитии цивилизации. Смесь состояла из вулканического пепла разной фракции (пуццолана) и негашеной извести. Ингредиенты смешивались с водой прямо на строительной площадке. Застывший бетон получался немного рыхлым, поэтому хорошо гасил сейсмические колебания.
Усиливала такой эффект кладка с чередующимися слоями. В ход шло все: плинфа, полнотелый кирпич, бутовый камень, туф, обломки строительного мусора и черепки. В случае землетрясения разнородные слои вибрировали, но в целом сохраняли целостность конструкции.
Еще одно поразительное свойство римского бетона — способность к самовосстановлению — ученые обнаружили только в 2020-е годы. Оказалось, что небольшие вкрапления негашеной извести, которые раньше считали браком, по-прежнему работают на целостность построек. Под воздействием осадков известь нагревается и буквально плавится, заполняя собой образовавшиеся пустоты. Неудивительно, что памятники эллинистического времени по-прежнему украшают самые разные уголки некогда огромной империи.
9. Сейсмоскоп Чжан Хэна — флюгер землетрясения
Первые устройства, которые не защищали от землетрясения, а помогли обнаружить первые подземные толчки и указать их направление, появились в Европе только в XIX веке. Долгое время официальная наука утверждала, что раньше люди могли определить приближение беды только по смене погоды, странному поведению животных и птиц, морским отливам и другим косвенным признакам. Это представление изменил китайский сейсмоскоп, созданный инженером Чжан Хэном в 132 году до нашей эры.
Прибор выглядел очень декоративно: на внешней стороне почти двухметрового бронзового сосуда располагалось восемь драконов, обращенных в разные стороны света. В пасти каждого из них находился металлический шар. Под драконами сидели лягушки. В случае сейсмической активности маятник, установленный внутри сосуда, приходил в движение, кренился в сторону и выбивал шар с той стороны, откуда шли толчки. Шар громко падал в пасть лягушки, сигнализируя об опасности.
Несмотря на многочисленные научные открытия, сделанные ученым, его в скором времени лишили всех занимаемых постов и казнили. Сам сейсмоскоп не сохранился, поэтому уникальная идея была потеряна на две тысячи лет. Восстановить прибор удалось по подробному описанию из научного трактата Чжан Хэна. Сегодня реплики устройства есть в самых крупных технологических музеях Китая.
10. Сейсмические весы и другие опыты Мимара Синана
Поскольку Синан был военным инженером и участвовал во всех походах Сулеймана Великого, у него была отличная возможность изучить опыт Египта, Сирии, Персии, Аравийского и Балканского полуостровов. Лучшие технические решения он переосмыслял в своих грандиозных проектах.
Так, при строительстве грандиозного комплекса Сулейман Мимар Синан максимально серьезно подошел к подготовке фундамента. Современники великого мастера пишут, что он использовал металлические сваи, слой из гальки и сделал подземный бассейн с водой, принимающей на себя все колебания. Лишняя влага конденсировалась и выводилась по каналу прямо в Золотой Рог.
Еще одной находкой Синана считаются так называемые сейсмические весы. Нельзя определенно сказать, кто был автором изобретения и сколько ему лет. Такое решение можно встретить, к примеру, в Великой мечети Диярбакыра, построенной в VII веке на месте церкви святого Фомы. Синан мог познакомиться с сейсмическим детектором в военных походах или еще в детстве (мастер происходил из православной семьи потомственных строителей из Центральной Анатолии). Определенно известно, что такая идея использована Синаном в стамбульской мечети Соколлу Мехмеда Паши (1572 год) и мечети Мурадийе в Манисе (1586 год).
Сейсмические весы работают так. По обе стороны от полукруглой ниши — михраба — устанавливают сравнительно небольшие каменные колонны, через которые проходит металлический прут с подшипниками. Их можно привести в движение легким касанием руки. Служители мечети, вращая колонны по несколько раз в день, могли определить просадку здания. Если колонна прокручивалась легко, значит, все было в порядке. Если нужно было приложить усилие — геометрия мечети нарушилась и, возможно, пора готовиться к эвакуации.
Почему это работало и зачем изучать опыт старых мастеров?
Старые мастера использовали для расчета устойчивости не формулы (которых у них не было), а богатый практический опыт. Не все эксперименты были удачными, но до нас дошло огромное наследие, демонстрирующее развитие инженерии.
Эффективные антисейсмические решения, которые подтверждают современные симуляции, стали результатом долгих поисков, различных комбинаций высоты, ширины здания, толщины стен и параметров строительных материалов.
Некоторые технологии, открытые в древности, применялись на протяжении всей истории, другие были забыты, но получили современное воплощение. По оценкам специалистов, они выглядят как перспективное направление в концепции устойчивого развития.
Вы не авторизованы
Для публикации комментария авторизуйтесь:
Войдите, чтобы комментировать:
* Нажимая на кнопку, Вы выражаете согласие с политикой конфиденциальности и правилами обработки персональных данных
Собрали статьи, вышедшие на портале за последний месяц, с историями про людей, которые стояли у истоков крупнейших девелоперских компаний России. Приятного чтения на выходных.
Осенью окно начинает тянуть холодом по подоконнику. Пять частых мест, откуда дует, признак окна без регулировки и способ проверить прижим обычным листом бумаги.
Пекин объявил новый пакет мер: ипотеку теперь можно брать на срок до 40 лет вместо 30, а девелоперам обещают дополнительную поддержку через выпуск акций и облигаций.
Здесь целые улицы выглядят как декорации к историческому фильму, старинные особняки прячут внутренние дворики с бассейнами, а храмы украшены золотом и драконами.
30-08-2026 16:00
6 
