Найнебезпечніше для фундаменту - глибинні зрушення і сейсмічні струсу нижніх шарів грунту, їх тіктаніческіе розломи, які є, може бути, рідко, але свою присутність не скасували. Наприклад, така небезпека є навіть в Підмосков'ї і в інших областях Нечорноземної зони Росії. Звичайно, в Нечорноземної зоні не буває таких сильних землетрусів, які відбуваються в південних, східних і західних регіонах країни. Але в Московській області може бути відгомін землетрусів в 2-4 бали. Ці коливання нечасті, і вони в багатьох випадках не місцеві, а віддалене відлуння більш сильного землетрусу. Наприклад, сильний землетрус в сімдесятих роках в Румунії відлунням докотилося до Москви силою 1-2 бали.
Такі слабкі коливання не зможуть зруйнувати або пошкодити будівлі або споруди. Але й вони небезпечні, оскільки здатні впливати на місцевий стан грунту: від детонації можуть виникнути зсув або осідання, спучення, що, в свою чергу, спричинить за собою обрушення схилів пагорбів і ярів, зсуви, селі і лавини. Найчастіше переміщення грунтів на схилах проходить як би поволі, тобто під верхнім грунтовим шаром, скріпленим корінням рослинності. Але якщо для того, щоб розірвати дернину трав, потрібна чимала сила, то для того, щоб розірвати коріння дерев, потрібно зусилля, вимірюваний тоннами. Відбувається це легко і швидко, навіть якщо це відлуння детонації далекого від цих місць землетрусу. При цьому слабкі пласти грунту можуть або осісти на нижні, або піднятися, утворюючи при цьому провали, зсуви, осідають фундаменти будівель та споруд, деформується підстава будівель.
Особливо небезпечне таке підземне вплив для одноповерхових будівель, розташованих у сільській місцевості, де поштовхи мають різнобічну спрямованість: вгору-вниз, вліво-вправо, вперед-назад, зсув гвинтом. Як правило, граничний стан будівель підрозділяється на дві групи: перша - за втратою несучої здатності або повної непридатності до експлуатації, де можуть бути пошкодження окремих конструкцій (наприклад, конструкцій покрівельного і станового огорожі, вертикальних зв'язків по колонах, стійок фахверка тощо) і їх залишкові зміщення, які не загрожують безпеці людей або збереження цінного обладнання; друга група - за непридатністю до нормальної експлуатації, де в принципі розрахунок будівель з урахуванням сейсмічних впливів проводиться на умовні статичні навантаження, визначені за графіками спектрального коефіцієнта динамічності.
На умовні статичні впливу розраховуються всі будівлі, проектовані для сейсмічних районів, а також на вибір розрахункових сейсмічних дій, які визначаються з урахуванням характеру сейсмічного режиму в районі будівництва, а також детального і мікросейсмічних районування. Цей розрахунок є додатковим і рекомендується для особливо відповідальних будівель і споруд з прольотами структурних конструкцій більше 36 м.
Особливості розрахунку будинків з покриттями із структурних конструкцій обумовлені порівняно великими прольотами і рідким розташуванням опор. Наприклад, вертикальну складову сейсмічної дії необхідно враховувати при розрахунку структурних конструкцій (включаючи їх горизонтальні напольниеучасткі), капітальних ділянок колон, вузлів сполучення структурних конструкцій з вертикальними несучими конструкціями, кранових консольних колон. Крім того, виконуються розрахунки структурних конструкцій покриття при вигині із їх площини на вертикальні сейсмічні навантаження, вертикальних несучих конструкцій (колон) на горизонтальні навантаження в площині покриття, вузлів сполучень структурних конструкцій з колонами на спільну дію умов від горизонтальних і вертикальних сейсмічних навантажень і т. д.
Як відомо, ідея таких конструкцій пов'язана з прийнятою в нормах спектральної кривої, що представляє собою закон сейсмічних коливань грунту, що характеризує зміну максимальних зсувів (лінійний осцилятор) залежно від періоду коливань. З цієї спектральної кривої збільшення періоду коливань конструкцій дає можливість значно знизити тиск сейсмічних інерційних сил на будівлю. Тому такі явища природи, як лавини, селі, зсуви і землетруси, вимагають від проектувальників, архітекторів та інженерів-будівельників граничної уважності і самого ретельного дотримання будівельних норм і правил, зокрема СНиП II-7 «Будівництво в сейсмічних районах».
Землетрус, як відомо, характеризується короткими поштовхами, що обчислюються в частки секунди, у кілька секунд. Але цього часу достатньо, щоб зруйнувати все слабоукріплених, що не володіють особливою міцністю і гнучкістю будівлі та споруди. Дійсна причина землетрусів обумовлена переміщенням блоків земної кори, які дуже тісно пов'язані з процесами тектонічного порядку. Ці сплески-удари поширюються від точки зсуву, напливу, розлому на величезні простори у вигляді детонаційних відзвуків і смуг.
Тому не виключена можливість відзвуків такого землетрусу в слабосейсміческіх районах, які можуть негативно вплинути на збереження тих будівель і споруд, які зведені з мінімальними запасами стійкості і міцності сейсмоізоляції або сейсмозахисту. На рис. 19 показана найбільш проста система сейсмо-захисту малоповерхового будівлі, яка використовувалася в будівництві. Крім того, нерідко використовують металеві конструкції стійок, колон, труб при посиленні ответрових навантажень.
Від раптових слабких і сильних коливань поверхні землі при землетрусах, в принципі, ніхто не застрахований. Коливання верхніх шарів грунту може статися і від обвалень більш глибинних його верств, де нерідко виявляються ємності, порожнини, тобто природні порожнечі: колишні лінзи грунтової води, зміщення шарів землі і подібні природні пересування. Нерідко причиною коливань грунту можуть бути місцеві зсуви, селі, розмиви овражій, ярів, крутих і пологих схилів пагорбів і берегів водойм - річок, озер і навіть сільських ставків. До того ж, верхні шари землі можуть бути настільки рухливі, що зміщують вниз і вгору огорожі, дерева і навіть будови. Багато глини поводяться непогодних: вони то всихають, то розбухають, отчого верхні шари землі немов дихають, опускаються то вниз по схилу, то вгору. Від таких струсів найбільше руйнуються дерев'яні та кам'яні одноповерхові будинки. Зрозуміло, на всі будівлі дуже сильно впливає землетрус.
При аналізі цих впливів та їх наслідків виробилося основне - напрямок раптово з'являються коливань, і були враховані наявні руйнування від них в різних конструктивних схемах будинків. Наприклад, що стосується дерев'яних будинків, то краще всього такі коливання витримують легкі фахверкові споруди, в яких замість стельових балок вживаються дошки на ребро.
З місцевостей, найбільш часто піддаються сильним землетрусам, в даний час залишаються Закавказзі - околиці гір, Ахалкалакі і Шемахи, Закаспійська область - Біловодськ, Красноводск, і Туркестан з Ферганської областю, потім Семиріччя й Забайкаллі. Але такі небезпечні місцевості можуть бути в будь-який час розширені, а також можуть з'явитися і нові. Так що не слід всім архітекторам і будівельникам сподіватися на постійну стабільність основ будинків і споруд. Кожне архітектурна будова, його обсяг повинні мати міцну основу, яке за всіх обставин зобов'язана утримувати у фундаменті і конструкціях стін запасні коефіцієнти на раптові земні зрушення, зрушення, зрізи, зміщення і переміщення.
З часом з численних сейсморазрушеній будівель і споруд були обрані будівельні конструкції і будівельні матеріали, які в тій чи іншій мірі витримують або чинять опір такому руйнуванню. Тобто були з часом вироблені практичні способи для боротьби з землетрусами там, де вони проявляються найбільш часто. Наприкінці XX століття ці спостереження і вивчення були використані при будівництві в Узбекистані, зокрема в районі Ташкента, при будівництві станційних споруд.
Як запобіжні заходів, наприклад, були встановлені поперечні стіни, контрфорси і закладені залізні зв'язку. Було також відмічено, що залізно-кам'яні скелетні будівлі, незважаючи на розташування їх у районі найбільших руйнувань, при висоті до 20 поверхів постраждали від землетрусів дуже мало і залишилися стояти, не вийшовши навіть від схилу прямій. Пояснюється це раціональним пристроєм їх основ і фундаментів, а також жорсткістю самого їх остова. Тому фундаменти і є тією частиною будівлі, яка безпосередньо сприймає коливання грунту і передає їх всій масі будівлі.
З огляду на те, що поверхневий шар всякого грунту здригається набагато сильніше шарів, що лежать дещо глибше його, бажано можливо більше поглиблення фундаменту і ізолювання його від поверхневого шару грунту за допомогою не пов'язаних з ним підпірних стінок. Наприклад, у випадку дуже слабкого грунту може бути вигідним пристрій суцільної залізобетонного фундаменту на пальовому підставі. Слід зазначити, що пальові підстави є одним з найбільш надійних типів для місцевостей, схильних до землетрусів, так як пов'язують будівлю з більш щільними глибоко лежачими шарами грунту.
Таким чином, при споруді важких скелетних (каркасних) будівель повинна бути досягнута міцна підгрунтя одним із звичайних способів, тобто палями, стовпами, опускними колодязями або кесонами, при цьому окремі опори повинні бути надійно пов'язані між собою.
Те ж саме відноситься і до скелетних конструкціям малоповерхових будівель як в межах міста, так і в сільській місцевості. Такі фундаменти дають гарантію не тільки у випадку сейсміка, зсувів, селів, але й при весняних і дощових паводках і затоках. Вони зможуть встояти від напору стихії. Зрозуміло, фундаменти після напору стихії підлягають відповідному ремонту, але на це витрачається менше коштів і часу, ніж на відновлення будинку, який зруйнувався дощенту.
У випадку дуже глибокого залягання твердого грунту будівля може бути засноване на суцільному залізобетонному фундаменті, при цьому необхідно опустити підошву последнеготак, щоб навантаження від будівлі дорівнювала тиску прилеглих частин грунту, щоб уникнути переміщення і видавлювання його з-під будівлі під час землетрусу.
При швидкому пересуванні фундаменту в перший момент землетрусу нижня частина будівлі приймає участь в цьому русі, тоді як верхня по властивості інерції залишається на місці. При цьому в остові будівлі виникають перерізують зусилля, мають максимум у фундаменту, і згинальні зусилля, що досягають максимуму в точці спокою.
Таким чином, будівля в перший момент землетрусу може бути розглянуто як пружний брус, закріплений поблизу його вершини. Але вже в наступний момент, тобто коли будівля сприйме удар землетрусу всією своєю масою, воно починає коливатися, як брусок, закріплений у самої підошви, і, отже, зусилля, що виникли в його кістяку, будуть аналогічні звичайним вітровим зусиллям, що збільшується від вершини до підошві будівлі.
Дерев'яні будинки витримують землетрус відносно добре, особливо одноповерхові і навіть мансардні. Їх руйнування є незначними, оскільки такі будинки гнучкіше і легше, ніж кам'яні, і у них у разі надмірно великих поштовхів і переміщення грунту відбуваються розломи корінних труб і печей, камінів і теплушок. Кам'яні ж будівлі від землетрусу страждають дуже значно: руйнуються остови стін по напрямку руху хвиль. І якщо в таких стінах даної конструкції немає сполучних зв'язків - анкерів, тобто металевих зв'язків - руйнування будуть великими. Тому добре витримують хвилеподібний напір стихії тільки ті кам'яні будівлі, стіни яких посилені металевими зв'язками.
У місцевостях, де існує постійна загроза сейсміка, зводять тільки такі будинки, стіни яких посилені металевими анкерами, тобто залізобетонні. У районах сейсміка, а також в затоплюваних і підтоплюються районах не можна будувати будинки саманні, глинобитні, із сипучим стінових наповнювачем і т.п. Зрозуміло, останні будинки дешеві і зводяться з місцевих будівельних матеріалів: піску, глини, сама, жердин і хмизу. Але доцільно в даних місцевостях зводити не менше дешеві будівлі з дерева - рублені, щитові, каркасно-щитові або фахверкові (з виступаючим на зовнішні площини стін будинку дерев'яним каркасом).
При виборі місця для населених пунктів (сіл, селищ, дачних ділянок тощо) і при їх плануванні, особливо в сейсмічних місцях, слід провести повний аналіз даного району: характер відбуваються землетрусів, геологічна будова місцевості. Найбільш підходящим буде місце з твердим грунтом. Саме такий грунт, як правило, зустрічається на височинах. Дію сейсмічних ударів значно послаблюється корінними масивними породами, а також пухкими наносами, потужністю шару не менше 30 метрів Необхідно вести контроль за можливим дзеркалом паводкових і дощових розливів, щоб населений пункт не потрапив в зону затопляемості. У тому випадку якщо забудови потрапили в передбачувану зону затоплення паводковими водами річки, озера і т. п., то вдома повинні бути поставлені на високі кам'яні підкліть, стовпи і палі.
Одним з доступних прийомів для індивідуального забудовника у справі огорожі свого будинку від сейсмічної дії хвилеподібною підземної хвилі є обведення по периметру будинку із зовнішнього боку. Така обведення являє собою траншею трапецеподібні, зроблену в межах вимощення на ширину до 70-80 см (по типу закритого дренажу). Така споруда (галерея), навколишній фундамент будинку, відображає поверхневі сейсмічні хвилі, а також і механічні дії із зовнішнього боку. Крім того, в будинку доцільно робити кесонна стеля і посилювати стіни за допомогою внутрішнього каркаса.
У випадках, коли рівний майданчик з однією з сторін має лінію бровки схилу, овражья або яру, фундаментну плиту встановлюють на палях по її кутах. Якщо в плані плита прямокутна і її довжина перевищує ширину, з урахуванням навантажень на неї (об'ємний вагу будинку) та інших виникаючих зусиль, наприклад зсуву, по краях плити ставлять додатково дві-три опорні палі.