Украина готовится к возможным толчкам

Мартовские события в Японии заставили вздрогнуть весь мир. Вряд ли можно найти хоть одного человека, который бы не задавался вопросом: а есть ли опасность землетрясений в месте его проживания?  И можно ли каким-то образом от него защититься?

В этом плане украинские геофизики подлили «масла в огонь», завив, что нам также следует ожидать в ближайшем будущем этого стихийного бедствия.

Можно ли строить здания, способные противостоять натиску подземных толчков? Каковы последние веяния в этом вопросе в строительной науке? Эти и некоторые другие вопросы мы задали Александру Хавкину, заведующему отделом автоматизации исследований и сейсмостойкости зданий и сооружений государственного предприятия «Научно-исследовательский институт строительных конструкций».

- Александр Климентьевич, во время последнего землетрясения в Японии почти все крупные здания остались невредимы. В отличие от землетрясения в Спитаке в 1988 году, когда разрушались, как карточные домики, даже не очень большие здания. Очевидно, причина в качестве строительства. Какие нормы применяются в Украине для сейсмозащиты зданий и сооружений?

- Здесь необходимы некоторые уточнения. Несмотря на то, что спитакское землетрясение имело магнитуду 7.2, в самом Спитаке его сила составила все 10 баллов. Геофизические исследования, проведенные в нашей стране, показали, что подобной силы землетрясений на территории Украины, даже в самых сейсмически опасных районах, ожидать не следует.

В 2006 году Министерством регионального развития и строительства Украины были приняты новые строительные нормы (ДБН – державні будівельні норми) для сейсмоопасных регионов. В документе учтены самые современные достижения в соответствующих отраслях знаний отечественной и мировой науки. Для этой цели были выполнены самые подробные геодезические исследования на всей территории Украины.

Практически в большинстве случаев строительные нормы подверглись ужесточению по требованиям к сейсмической защите при строительстве зданий. В принятых строительных  нормах учтены новые карты сейсмических районов страны – A, B и С, которые дают возможность определить сейсмичность определенного района, города и даже улицы и конкретного здания. В ДБН также указаны населенные пункты, в которых уровень сейсмичности может  быть отличным от среднего уровня по региону.

Карта А используется при проектировании и строительстве сооружений промышленного и гражданского назначения, в которых планируется скопление большого количества людей. В эту категорию попадают все жилые дома, здания общественного назначения. Карта В составлена для объектов, частичное повреждение или разрушение которых могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации на уровне региона. И, наконец, карта С – для объектов, повреждение или разрушение которых приведет к возникновению чрезвычайных ситуаций в масштабе государства. Понятно, что  в первую очередь к таким объектам относятся атомные электростанции, плотины, электростанции и другие гидротехнические сооружения.

- Так в чес конкретные отличия новых карт сейсмического районирования от тех, которыми руководствовались при строительстве ранее?

- Отличий много. Одесса, к примеру, ранее не относилась к районам, опасным в сейсмологическом плане. Ныне в области должны руководствоваться нормами, допускающими семибалльное землетрясение. То же самое можно сказать и в отношении Черновицкой области: раньше она относилась к 6-балльной зоне, однако новые геофизические исследования показали, что в этом районе возможны подземные толчки силой 7-8 баллов, в зависимости от грунтов.

Я особо подчеркиваю, что процесс районирования определяется для грунтов  2-й категории – это скальные грунты и грунты с плотным песком. Это твердые и хорошо прогнозируемые основания. А грунты 3-й категории – это мягкий песок, водонасыщенные грунты, заболоченные. В Одессе грунты по большей части относятся к 3-й категории, к тому же во многих местах есть подземные катакомбы, различные пустоты. Именно поэтому возможный уровень сейсмической опасности там повышен с 7 до 8 баллов. До 6 баллов повышен уровень сейсмичности на территориях Тернопольской, Ивано-Франковской и Львовской областей. Однако сотрудники Института геофизики имеют возможность по результатам сейсморазведки, проведенной в данном конкретном районе, изменить или уточнить показания ДБН.

Напомню, что в Украине есть такая сейсмоопасная зона, как Крым. В этом районе были проведены наиболее тщательные измерения, которые выявили возможность землетрясения мощностью 8 и даже 9 баллов.

- А как насчет Киева? Какой здесь уровень сейсмической опасности?

- Киев как был, так и остается в 5-балльной зоне. Однако согласно ДБН, при проектировании и строительстве зданий высотой более 73 метров необходимо рассчитывать строительные нормы по 6-балльному уровню.

- Какие методы повышения сейсмостойкости зданий самые эффективные?

- Мы пришли к выводу, что таковыми являются методы, использующие применение виброизоляции. Сейсмоизоляторы, которые представляют собой огромных размеров прокладки из плотной резины, устанавливаются в монолитном фундаменте строящегося здания. Такая шайба способна как минимум на 1 балл снизить сейсмичность. И уже поверх слоя резины укладывается второй монолитный слой фундамента. В Японии высотные дома не пострадали именно потому, что при их строительстве использовалась сейсмоизоляция и некоторые другие методы активной сейсмозащиты. В повседневной практике японцы активно применяют мониторинг зданий и сооружений. Именно поэтому японский опыт должен быть всесторонне изучен архитекторами всего мира, и на основании этого должны быть выработаны рекомендации при проектировании и строительстве сейсмоустойчивых зданий.

- Каким образом ваш институт осуществляет сопровождение проектирования и строительства многоэтажных высотных зданий?

- Начиная с 2007 года, научно-техническое сопровождение процесса возведения объекта должно быть выполненным на всех трех этапах – проектирования, строительства и эксплуатации. Если какая-то из норм не выполняется, у нас есть право остановить строительство. Для этих целей, например, есть таблица, которая указывает максимальную этажность зданий в соответствии с сейсмичностью конкретного региона. Для районов, в которых предусмотрена максимальная сейсмоактивность на уровне 7 баллов, можно строить здания высотой не более 12 этажей, для 8 баллов – не выше девяти этажей, для 9 баллов максимальная высота зданий составит 7 этажей. К слову, для 5 баллов высота строительных конструкций не ограничивается. Нельзя не упомянуть, что высотные здания у нас начали строить задолго до того, как появились соответствующие строительные нормы. В связи с этим все небоскребы жестко фиксировались в Министерстве строительства, а нам доставалось их сопровождение на начальных этапах – проектирования и строительства. Мы производили все необходимые расчеты прочности конструкций, осуществляли непосредственный мониторинг за процессом строительства.

- А как вы можете отследить, сколько шайб уложено в основание фундамента и какое качество используемого при строительстве бетона?

- Я подчеркиваю, мы не осуществляем функции авторского надзора. За качеством строительных работ должен следить автор проекта. Наша цель – научно-техническое сопровождение, в которое включены функции проведения дублирующих расчетов прочности конструкций. Поэтому для высотных зданий в пятибалльной зоне мы проводим расчеты в соответствии с 6-балльными нагрузками, фактически существенно перестраховываясь в отношении запаса прочности.

Перед этим мы совместно с Институтом геофизики проводим соответствующие геодезические измерения, направленные на выяснение таких характеристик, как устойчивость грунта в месте возведения объекта, наличие или отсутствие плывунов, пустот или других факторов, дающих повод отменить строительство высотного здания в конкретном месте.

- Не было ли каких-либо нарушений при строительстве стометровых колоссов?

- Нет. Грамотный проектировщик всегда внимает мнению специалистов по сейсмозащите, дабы обезопасить себя, в первую очередь.

- А что вы можете сказать об атомных электростанциях, где риск наиболее ощутим в плане последствий?

- Все ныне действующие атомные электростанции Украины проектировались во времена СССР в Москве. Все расчеты полагались на возможность 7-балльных землетрясений. Так как все наши АЭС располагаются в пятибалльной зоне, этого вполне достаточно для того, чтобы не опасаться из разрушений. К тому же у нас не может быть таких цунами, которые случились в Японии и стали непосредственной причиной выхода из строя отдельных блоков АЭС «Фукусима-1» вследствие неполадок с системой электропитания охлаждающих систем. Правда, некоторые наши атомные станции возведены не в очень удачных местах, но альтернативы атомной энергетике на данном историческом этапе не существует, поэтому без них никак не обойтись. Поэтому эксплуатация старых станций и строительство новых – неизбежно. Нужно только при проектировании учесть максимально возможное количество последствий вследствие землетрясений.

- И какие  меры планируется применить в связи с повышением сейсмичности территории страны после последнего районирования?

- Нашим институтом уже на протяжении длительного времени ставится перед Министерством регионального строительства вопрос о динамической паспортизации зданий и сооружений, расположенных в районах с повышенной сейсмоопасностью. Недавно министерство все-таки выделило средства на такое обследование опасных объектов в Крыму, Одессе и Черновцах. Это, следует понимать, начало большого объема работ по полной паспортизации всех жилых зданий и промышленных сооружений. Мы должны быть готовы к встрече стихии.

Приведем мнения других специалистов по данной проблеме.

Виктор Балога, министр МЧС

- Наши отечественные атомные электростанции спроектированы и построены с таким расчетом, чтобы могли без последствий выдержать землетрясение мощность 6 баллов – максимально возможное на территории Украины. Это данные экспертов МАГАТЭ, специалистов из Европейского Союза и украинского «Энергоатома», подтвержденные в ходе многократных всесторонних проверок. У сейсмологов есть специальный термин – «максимальное расчетное землетрясение», вероятность которого оценивается как раз в 10 тысяч лет. Эта характеристика рассчитывается исходя из сейсмических характеристик конкретного региона. Все наши АЭС рассчитаны на землетрясения силой 6 баллов, а особо важные объекты – реактор, турбинное отделение, спецкорпус, резервная дизельная электростанция – способны выдержать 7 баллов. Несмотря на это, правительством инициировано проведение мероприятий, направленных на дополнительные обследования территорий АЭС применительно к их устойчивости к землетрясениям свыше 6 баллов.

Александр Кендзера, заместитель директора Института геофизики НАНУ

- Ситуация в Украине, мягко говоря, отличается от японской, однако сейсмические риски все же присутствуют. И прежде всего это касается сейсмического пояса, который проходит через южные и западные территории Украины. Не исключены и местные землетрясения, связанные с неоднородностью земной коры, когда напряжения передаются по линии меньшего сопротивления в отдаленные от эпицентра участки. В стране существует 3-4 региона, связанных с наибольшим риском возникновения землетрясений. Это Карпаты, область Вранча и местные – в Крыму, Черновцах, Одесской области и Ужгороде. Все меры защиты учтены в государственных строительных нормах, к которым прилагаются карты общего сейсмического районирования. Если полагаться на данные этих карт, то отечественные АЭС расположены в относительно благополучных местах. Хорошо изучен уровень сейсмической опасности для ядерных ректоров на Ровенской, Хмельницкой, Чернобыльской и Южно-Украинской АЭС. И только на Запорожской АЭС работы по оценке уровня сейсмического риска никогда не проводились. Кстати, еще до землетрясения в Японии в Украине был разработан проект, во многом благодаря усилиям Минтопэнерго, который, в соответствии с требованиями МАГАТЭ, обязывал построить вокруг каждой из АЭС сеть сейсмических станций. Почему-то Запорожская АЭС получила льготу в виде права не выполнять требования МАГАТЭ.

Юрий Нимчинов, Заместитель директора государственного НИИ строительных конструкций

- Проявления землетрясений на строительных объектах связывают с большим количеством факторов. К ним относят и тип конструкции здания, наличий и свойства грунтов в районе строительства, срок эксплуатации здания, поскольку старые сооружения могут разрушиться и от малого землетрясения.

Наибольший вклад в последствия подземных толчков вносят грунтовые основания. Если грунты слабые, это приводит к таким последствиям, как если бы землетрясение было на 1 балл мощнее. Как известно, Киев относится к 5-балльной зоне. Поэтому я часто слышу такой вопрос: если в зоне Вранча произойдет сильное землетрясение, устоят ли высотные здания в Киеве? Я могу гарантировать, что здания не разрушатся, а вот паники, на мой взгляд, не избежать. Потому что, начиная с девятого этажа и выше, амплитуда колебаний возрастет, и жители будут ощущать колебания намного острее.

Другая проблема заключается в том, что высотные здания имеют собственный период колебаний – порядка одной секунды, и в этом плане землетрясения, возникшие в зоне Вранча, наиболее опасны. Сейсмические волны по мере удаления от эпицентра подземных толчков увеличивают период собственных колебаний, и именно на подходах к Киеву они будут попадать в резонансный интервал с нашими высотками. Резонанс всегда плохо, это известно со страниц школьных учебников, но в данном случае разрушения конструкций не будет.

Справка

В настоящий момент существует две системы оценки мощности землетрясения. Принцип десятибалльной шкалы Рихтера – измерение общей силы подземных толчков, исходя из смещения грунта в эпицентре землетрясение, которое измеряется в магнитудах – специальных условных единицах. В Японии общая мощность землетрясения получила оценку в 9 магнитуд. В качестве альтернативной системы, которая призвана определить силу колебания земной коры в конкретной точке – 12-балльная шкала Медведева- Шпонхойера-Карника (MSK-64), которая официально принята в Украине. В этой системе количество баллов зависит от множества факторов – это расстояние до эпицентра события, глубина его, тип горных пород. Поэтому землетрясение, магнитуда которого составляет 6.7, в некоторых точках будет ощущаться как 4-балльное,  в других – как 5-балльное по шкале MSK-64. Глубокое сильное землетрясение вполне может совсем не ощущаться на поверхности, то есть иметь милу в 1-2 балла, и высоко расположенное, и имеющее такую же амплитуду, стать причиной огромных разрушений, что и произошло в 1966 году в Ташкенте.

По материалам eutg.net