Коротко: CLT в сейсмоопасных районах имеет высокий потенциал при правильной системе устойчивости, рассеяния энергии и защите от влаги/огня. Ниже — конкретные конструктивные решения, архитектурные приёмы и перечень необходимых исследований/норм.
Конструктивные решения (обеспечивают безопасность и долговечность)
- Система поперечной жёсткости: жёсткий центральный ядро (бетон/сталь) или замкнутые рядовые стеновые панели — для контроля боковых перемещений и уменьшения крутильных эффектов.
- Гибридные схемы: CLT панели + монолитный/преднапряжённый железобетонный/стальной сердечник или пояса жёсткости для высотных зданий. Это даёт комбинацию жёсткости и пластичности.
- Диссипативные узлы: проектировать соединения с металлическими рассыпаемыми (fuse) элементами или энергорассеивающими болтовыми/пластинчатыми демпферами; избегать «жёстких» клеевых соединений как единственной линии защиты.
- Разработать систему «rocking»/контролируемого отрывa стен с возвратом и демпферами (контролируемая усталостная деформация вместо хрупкого разрушения).
- Жёсткие и равномерно распределённые плиты-перекрытия (диафрагмы) для передачи усилий; усиленные узлы пересечения стен и перекрытий (с обвязкой металлическими накладками/штифтами).
- Механические крепления + клеевые швы с сертифицированными требованиями к прочности в условиях влажности и температуры; проектировать по принципу «первичный рассеиватель — вторичная защита».
- Устойчивость к пожару через огнестойкую защиту: обшивка ГКЛ/минеральной ватой; учитывать остаточную несущую способность после обугливания: $d_{\text{eff}}=d-{\beta }_{0}t$, где типично ${\beta }_0\approx 0.65\text{мм/мин}$ для мягкой древесины (использовать нормативные значения).
- Детали для контроля влаги: приподнятый цоколь, вентилируемые фасады, паро- и гидроизоляция, капиллярные барьеры; контролируемая влажность материала ($\mathrm{MC}\le 12\%$).
- Антикоррозионная и биозащитная обработка там, где нужно; избегать контактa с грунтом без защитного слоя.
Архитектурные приёмы
- Чёткая симметрия планов и выравнивание стен по вертикали для минимизации крутильных моментов.
- Размещение тяжёлых ядёр (лифтовые/лестничные шахты) в центре для снижения инерционных сил.
- Деление объёма на сборные модули (меньшие панели), упрощающие контроль качества и замену элементов после событий.
- Минимизация больших перепадов этажности и больших балконных выносов, которые увеличивают рычаги.
- Использование фасадных систем, допускающих усадку/деформацию без передачи больших сил на несущие элементы.
- Планировка для удобного ремонта/замены демпферов и крепёжных узлов.
Оценочные/расчётные соображения (динамика, сейсмостойкость)
- Оценивать период конструкции по формуле $T=2\pi \sqrt{\frac{M}{K}}$ и проектировать так, чтобы рабочие периоды не совпадали с критическими характеристиками грунта/спектра.
- Базовая сейсмическая сила: $V=\frac{S_a(T)}{g}W$ — учитывать уменьшение за счёт демпфирования и базовой изоляции.
- Учитывать эквивалентное демпфирование древесины ($\xi$) в расчётах (типично $\xi \approx 5\%-10\%$ для деревянных панелей в зависимости от соединений и заполнения).
Какие исследования и испытания необходимы перед широким внедрением
- Полномасштабные испытания на циклическую нагрузку: стеновые панели, узлы, тяжёлые панели-перекрытия, целые этажные сборки на шейкинг-стэнде с имитацией проектных спектров.
- Циклические тесты соединений (шпильки, пластины, болты, клеи) до предела усталости; измерение гистерезисной характеристики и энергии рассеяния.
- Тестирование «пожар + сейсм»: остаточная несущая способность после типового пожара с последующим динамическим воздействием.
- Долговременные исследования: влияние климата/влажности/цикла замораживания/оттаивания и циклического нагружения (крейпинг, изменение модулей упругости).
- Исследования взаимодействия CLT — железобетон/сталь в гибридных системах (композитные узлы).
- Моделирование и верификация численных моделей (нестационарная динамика, нелинейность соединений) с экспериментальными данными.
- Разработка методик контроля качества на производстве (точность раскроя, влажность, прочность клея).
Какие нормы и изменения в нормах требуются
- Разработать национальные/региональные сейсмические приложения для CLT в стандартах (аналогично EN 1995/Eurocode 5, но с расширениями по сейсмике и соединениям).
- Ввести требования по циклической пластичности/энергоёмкости соединений и их проверке.
- Нормы по проектированию пожаро-сточной остаточной прочности для панелей и узлов (формулы расчёта эффективного сечения).
- Правила по долговечности: требования к классам службы, повышение контроля на влажность и защиту от биологического разрушения.
- Требования к сертификации поставщиков CLT, производственных линий и типов клеёв/соединителей.
- Включение методов испытаний как обязательной части проектной документации для высотных гибридных решений.
Практические рекомендации по высоте и стратегии внедрения
- В сейсмоопасных регионах разумная граница для чисто CLT без жёсткого сердечника — примерно $\sim 8-12$ этажей; выше — комбинированные решения с центральным ядром или металлическими/Бетонными элементами ($\sim 20-30$ этажей) возможны при подтверждённых испытаниях и мониторинге. (Точные лимиты зависят от сейсмичности, грунта и проектных требований.)
- Применять поэтапное внедрение: сначала низко- и среднеэтажные объекты с мониторингом, затем гибридные высотные проекты после накопления практики и данных.
Краткий итог
- CLT жизнеспособен в сейсмоопасных зонах при системном подходе: жёсткое ядро / гибридность, энергорассеивающие соединения, защита от влаги и огня, строгий QC и полноценные испытания.
- Необходимы нормативные дополнения (сейсмоположения для CLT), циклические испытания узлов и комплексные исследования «пожар+сейсм+долговечность» перед широким распространением.