Сейсмостойкость
- Подробности
- 1968
- 31.01.2024
- Узакбай АЙТЖАНОВ, почетный строитель РК
Пока землетрясения предсказать и предотвратить невозможно, но можно обезопасить себя снижая разрушительные их последствия при помощи современных методов сейсмозащиты зданий и сооружений
В ночь на 23 января 2024 года в Алматы произошло землетрясение интенсивностью 5 баллов и магнитудой в эпицентре 6,7. Люди выбегали на улицы, кто босиком, а кто — едва накинув на себя верхнюю одежду. По официальным данным, пострадали 44 человека, трое из них в панике выпрыгивали из окон квартир на втором-третьем этажах.
25 января в Алматы под председательством Касым-Жомарта Токаева состоялось совещание по вопросам обеспечения сейсмической безопасности. В мероприятии приняли участие руководство администрации президента, совета безопасности, члены правительства, акимы городов и областей, а также руководители региональных департаментов по чрезвычайным ситуациям. На нем Касым-Жомарт Токаев поручил правительству, которое разрабатывает комплексный план развития сейсмологической отрасли на 2024-2028 годы, пересмотреть подходы к обеспечению сейсмической безопасности. Он также потребовал принять конкретные меры и разработать четкие критерии оценки результатов этой работы. «Необходимо кардинально улучшить сейсмологический мониторинг и прогнозирование землетрясений. Мы нацелены на создание в стране «смарт-городов», управление которыми основано на новейших технологиях, в том числе последних достижениях в области искусственного интеллекта. Особое внимание надо уделить подготовке квалифицированных сейсмологов и других специалистов», – считает президент, и тут же добавляет, что «Комплекс мер по повышению эффективности работы по обеспечению сейсмической безопасности на 2021-2023 год, принятый в 2021 году совместным приказом сразу семи министерств предусматривал внедрение автоматизированной системы раннего оповещения о сильных землетрясениях для города Алматы. Но судя по всему, бесполезными оказались 27 тысяч сейсмотренировок и 2,5 тысячи семинаров, проведенных за это время по всей стране. Выделенные на эти цели средства освоены, акт приема объектов в эксплуатацию подписан. Поручаю Генеральной прокуратуре совместно с Агентством по противодействию коррупции разобраться с этим вопросом и в месячный срок доложить, на что были потрачены средства и почему система не сработала. – указал глава государства
А система и не смогла бы сработать, даже если бы провели 100 тысяч тренировок и 5 тысяч семинаров. Потому что человечество пока не в силах спрогнозировать такие катаклизмы, как цунами и землетрясение.
Однако, первый результат совещания под председательством президента – снова выделить еще сколько-то миллиардов тенге институту сейсмологии. Ранее в ДЧС Алматы сообщали, что к концу 2023 года в Алматы завершено строительство 28 сейсмостанций автоматизированной системы раннего оповещения (АСРО). Тестирование системы продлится ориентировочно до конца первого полугодия.
От того что миллиардами закидают этот институт или МЧС, у нас что – новые технологии появятся? Институт сейсмологии – это не институт сейсмозащиты сооружений. Это две разные вещи. Институт сейсмологии, как я сказал уже, не может предсказать землетрясение, хотя изучает движения и колебания земной коры. Пока его сотрудники только фиксируют по факту результаты землетрясений. А институт сейсмозащиты сооружений работает над тем, как нам себя обезопасить. Вот куда нужно направлять средства. Но по этому поводу президент был почему-то краток, ограничившись поручением правительству и акимату жестче контролировать строительство в Алматы и усилить сейсмоустойчивость зданий и сооружений, сообщается на сайте Акорды.
Так что науку сейсмозащиты сооружений мы пустили на самотек. Того динамического развития, которое было в советское время больше нет. Тогда существовала прикладная наука сейсмозащиты сооружений и целые институты этим занимались, в том числе и КазНИСА, институт сейсмостойкого строительства и архитектуры, который сейчас превратился в экспертную лавку. Мощную инженерную школу, которая у нас была, мы просто потеряли. Научных столпов, таких как Т. Жунусов, Б.Жармагамбетов, Ж. Байнатов, С. Букейханов, В. Каро-Маде, Н. Чернов тоже нет: кто-то из них ушел в мир иной, кто-то, чтобы выжить занимается подработками. А тогда основательно готовились к возможным алматинским землетрясениям и их последствиям.
Можно и нужно вспомнить – когда строили селезащитную плотину на Медео при помощи двух взрывов (первый - на правом склоне горы 21 октября 1966, второй - 14 апреля 1967 года на левом склоне), то эти уникальные взрывы использовались и для различных исследований, в том числе, сейсмических. Например, недалеко от места взрывов построили два или три эксперементальных панельных дома, подобными потом АДК застроил микрорайоны, чтобы проверить их на сейсмоустойчивость. И они уцелели после локальных толчков, вызванных этими взрывами, и, если не ошибаюсь, стоят до сих пор.
Все-таки надо отдать должное, еще в советское время школа сейсмостойкого строительства в Алма-Ате была высочайшего уровня, расчет шел на 9 бальную интенсивность землетрясения, а в некоторых районах на 10 баллов. Надо сказать, что это - условный расчет. Но у той или иной конструкции, или того или иного материала был большой запас прочности. И поэтому мы говорим, что те панельные дома, которые в советское время строились, в частности, АДК, имеют цельную конструкцию перегородок и наружных стен, за счет чего создается определенная жесткость. Поэтому они более надежны, да и система контроля тогда была высокая.
Еще в 70-е годы сварщики на монтаже зданий в Алма-Ате за каждый обваренный узел расписывались в специальном журнале. А после обвязки каждого этажа приезжала рентген-лаборатория и делала снимки каждого узла. Если находились дефекты, узлы переделывали. И только после этого давали разрешение на установку опалубки и заливку бетона.
Но при этом нельзя забывать про период физического износа этих зданий. С годами они не набирают прочности – изнашиваются узлы, бетон, металл, у которого по формуле напряженности есть предел упругости, предел текучести, предел усталости. Эти жилые дома рассчитывались на 50 лет эксплуатации. После этого срока их должны были сносить. То есть, тогда эти здания отвечали нормам безопасности, а сейчас их надо проверять, тестировать, провести технический аудит. Для этого необходимо привлечь экспертов и специалистов из стран, имеющих опыт в этом направлении, хотя и у нас имеются лаборатории неразрушающего контроля. И по их рекомендациям сделать сейсмоусиление этих зданий или снести их.
Еще 30 лет назад в Казахстане наука работала. И этот уникальный опыт мы, к сожалению, растеряли. Тогда уже перестали делать кирпичные заполнения в зданиях повышенной этажности, появились панельные дома, потом пошло монолитное домостроение, перешли на металлоконструкции.
А в 1970-х «качалки» ставить начали, которые имитировали землетрясения. Такой серьезный подход был при строительстве 27-этажной гостиницы «Казахстан». Основную волновую нагрузку принимает на себя при землетрясении фундамент. Это обязательно надо учитывать. И при строительстве гостиницы «Казахстан», применили сплошную монолитную плиту для фундамента и монолитный сердечник здания. Вся конструкция монолитная. В чем уникальность? При волновой горизонтальной нагрузке это здание начинает колебаться по принципу «ваньки-встаньки». А если был бы ленточный фундамент в виде рамы, и на нем бы возводили колонны, то узлы на стыках при колебаниях разорвало бы. При малоэтажной застройке ленточный фундамент допустим. Но для зданий повышенной этажности - слабое звено. Пример – последние разрушительные землетрясения в Турции и Сирии (2013г.), Спитакское (Ленинаканское) в Армении (1988г.).
Что характерно, в Турции и Сирии одни здания разрушились, а другие, точно такие же, стоявшие рядом, уцелели. То же самое в Спитаке и Ленинакане. Это возможно результат безалаберности, непрофессионализма, нарушений технологии строительства или неправильного расчета и ряда других человеческих факторов преступного винегрета, увеличивающих количество жертв землетрясений.
Яркий пример - 2 января 2010 года на Гаити случилось землетрясение магнитудой 7 баллов, погибли 220 тысяч человек. Ровно через полтора месяца в Чили случилось землетрясение магнитудой 8,8 — погибли 802 человека.
Землетрясение на Гаити, по мнению обозревателя «Новой газеты» Юлии Латыниной, довольно страшная иллюстрация того, что количество жертв зависит не от силы толчка, а от социальных условий: «То есть социальные условия - это то, что на порядок уменьшает или на порядок увеличивает количество жертв. Землетрясение на Гаити той же амплитуды, что и в Спитаке, и в Нефтегорске. Надо сказать, что у всех этих землетрясений приблизительно одинаковые социальные причины катастрофы: в Спитаке, Нефтегорске и на Гаити дома строились по технологиям, совершенно не приспособленным для строительства в сейсмической зоне.»
В соседней Доминикане, которая находится на том же острове Эспаньола (Гаити), что и Гаити, подобных жертв и разрушений не было. По данным на 2020 год по уровню ВВП Доминикана занимает 65 место из 189 стран, в то время как Гаити – 142.
То есть, люди на Гаити погибли не из-за землетрясения, а из-за того, что жили в трущобах. Дома в Порт-о-Пренс представляли из себя чудовищные лачуги и попадали они потому, что строят их без учета сейсмики из бетонного сора.
В чем же заключаются сейсмозащита зданий и сооружений? Это, основанные на международном опыте, строительные нормы и правила расчета конструкций зданий, начиная от фундамента, кончая несущими конструкциями. Здесь технологий не так уж и много.
Например, Вознесенский собор в парке Панфиловцев, который строился инженером Андреем Зенковым по проекту архитектора Константина Борисоглебского прошел испытания ужасным землетрясением в январе 1911 года - помещение благополучно уцелело: немного просел угол колокольни и вышибло стекла. Какие там применены технологии? Это деревянная конструкция. При землетрясении за счет шарнирных, то есть, гибких соединений деревянных деталей друг с другом, узлы несущих конструкций работают более устойчиво.
Надежны при землетрясении здания из металлоконструкций. Но и здесь могут возникать проблемы, так как перекрытия делают из железобетона, а наружные ограждающие конструкции - из стекла или штучных материалов. И риск повреждений здесь – из-за падения этих ограждающих конструкций (хотя существуют виды технологий для их укрепления) или элементов облицовки фасадов.
Технологии монолитного домостроения позволили проектировать и строить здания и сооружения повышенной этажности. Так, в Алма-Ате 70-х, появились первые 12-ти этажные дома из монолитного железобетона, 27 этажная гостиница. Теперь благодаря монолиту, в Алматы можно строить здания в 20-30 и более этажей.
Конструкторы, которые рассчитывают подобные здания, у нас пока еще есть. За каждый объект или жилой комплекс я отвечать не могу, но, во всяком случае, проезжая мимо того или иного высотного здания вижу, что почти везде - фундамент в виде сплошной плиты и диафрагмы жесткости присутствуют. К счастью нормы разработанные в основном в советское время, позволяют делать правильные расчеты при проектировании многоэтажных зданий, что вселяет уверенность их в сейсмоустойчивость. По крайней мере, в результате достаточно сильного землетрясения 23 января ни одно из них не пострадало.
В том же Токио строят высотные здания в несколько десятков этажей, и они выдерживают землетрясения гораздо большей силы, чем было у нас. Они используют гравитационные, так называемые, шарнирные системы сейсмозащиты, когда фундамент и группы этажей работают самостоятельно, отдельно друг от друга. Это очень дорогая технология. Но никакая технология не может быть дороже человеческой жизни.
Был у нас в этом плане уникальнейший ученый Валерий Александрович Каро-Маде, к сожалению, ему не дали развернуться, возможно за его активную поддержку и защиту студентов, участников декабрьского восстания 1986 года. Мы с ним несколько работ по гравитационным системам сейсмозащиты сооружений опубликовали. Он один из моих преподавателей по сопротивлению материалов. К сожалению, ни одна из его разработок в нашем государстве не реализовалась. Очень интересные идеи по этому поводу были и у профессора Жумабая Байнатова. Но не востребованность в период стихийного формирования рынка и турбулентности в экономике, не позволили воплотиться в жизнь многим идеям в области сейсмозащиты сооружений.
Раз мы живем в сейсмоактивной зоне - землетрясения неизбежны и к ним надо постоянно готовиться. Компанейщины здесь не должно быть. Испуг от нынешнего, наверняка, через месяц-другой пройдет – будем жить до следующего испуга, до следующего толчка? Президент на совещании пожурил бедного министра ЧС, который ничего не понимает в сейсмобезопасности (не стреляйте в пианиста – он играет, как умеет), покритиковал строителей за то, что они якобы строят дома на разломах.
По этому поводу я вспомнил анекдот об иностранце, который был в гостях у казахов и рассказывает, что там весь вечер пили за какого-то «АлДавай», но, говорит, так и не увидел его в лицо. Тоже самое про разломы. Пошла мода писать, что в городе на них построено столько-то зданий. Мы рисуем красные линии разломов, тем более сейчас компьютерные программы позволяют ими татуировать весь город, но никто в реале их не видел. Наши горы (северные отроги Гималаев) молодые, они продолжают формирование. Соответственно, будет движение земной коры. И как при этом движении можно сказать, что один разлом открылся, а другой – закрылся? Условность тектонических разломов, недостаточная их изученность не должна использоваться для нагнетания паники. Я считаю это страшилкой, навеянной какими-то фантастическими фильмами – якобы здание построили на разломе, и при землетрясении его разорвет, и оно туда упадет. Представьте себе состояние людей, которые живут в этих домах. Если бы эти разломы существовали, то на их местах образовались бы трещины после землетрясений, которые были в Алматы. Если с этими мерками подходить, то наш земной шар – сплошные разломы, как морщины на лбу старика. Но под морщинами находится жесткая черепная коробка. А вглубь земли люди проникли всего на 12 с небольшим километров и почти не ведомо, что там дальше.
На совещании президент сказал, что его главная цель – не критиковать, а принимать конкретные решения: «К примеру, у большинства людей не были готовы даже «тревожные чемоданчики». Этому должны обучать детей в детских садах и школах. Подобный опыт уже был в Алматы, и его необходимо возродить. Сейчас система подготовки граждан к чрезвычайным ситуациям не отвечает требованиям. Уполномоченные органы должны осуществлять комплексную разъяснительную работу среди населения. Необходимо проводить регулярные тренировки в образовательных учреждениях и государственных органах. Это очень важная работа, которую следует начать незамедлительно»
Добавлю. Для нас идеальный пример – это Япония, где ежемесячно проходят обучения детей даже дошкольного возраста, как действовать во время землетрясения. Раз уж им суждено жить на этих островах, которые постоянно трясет, у них нет других земель, и они к этому приспосабливаются, поэтому их опыт нужно использовать у себя, велосипед изобретать не нужно. Не ограничиваться – включением сирены. Как будто сирены уменьшат амплитуду колебаний.
Необходимо пересмотреть СНиПы по сейсмостойкому строительству и проектированию с учетом современных технологий. Восстановить науку о сейсмостойком строительстве. Привлечь к этому ученых, прошедших школу Толеубая Жунусова, которые пока живут среди нас, и для молодых технарей принять программу целевого обучения по сейсмозащите сооружений в ведущих мировых научно-инженерных центрах. Научно-испытательным центрам по сейсмозащите придать функции контроля и мониторинга процессов строительства. Самолеты иногда падают, но из-за этого люди не перестают летать, так и землетрясения случаются, но люди продолжают жить в потенциально опасных районах. Необходимо быть готовыми к возможным последствиям того, что человечество пока не в силах предотвратить. Здесь без взаимной ответственности граждан и власти не обойтись. Цепь: наука - конструирование – строительство – контроль (надзор) – обучение (тренинги) населения, начиная с дошкольного возраста – подготовка служб и мероприятий ЧС– работа госорганов, должна быть неразрывной и функциональной в постоянном режиме.
