Краткий обзор опыта сейсмостойкого строительства в России

Примерно 25% территории России, на которой расположены 27 субъектов Федерации с населением около 20 млн. человек, подвержено воздействию землетрясений интенсивностью 7 баллов и выше. Степень опасности сейсмического воздействия зависит не столько от его силы, сколько от размеров ущерба, социального, экономического, экологического, который может возникнуть в результате человеческих потерь, разрушений зданий, сооружений, хозяйственных объектов, инженерной инфраструктуры. Очевидно, что последствия двух одинаковых по интенсивности землетрясений в безлюдном горном районе и на густонаселённой территории будут совершенно различны. Поэтому для оценки степени сейсмического риска территорий существует некий обобщённый показатель – индекс сейсмического риска, который учитывает наряду с силой землетрясения такие факторы, как плотность населения, возможность разрушения жилых, общественных и производственных зданий, инженерных сооружений, возникновения спровоцированных землетрясением пожаров, наводнений, горных обвалов, оползней.

Крым, Краснодарский и Ставропольский края, Кавказские республики, не являясь в сейсмологическом отношении наиболее опасными регионами России, тем не менее, имеют в совокупности самый высокий индекс сейсмического риска. Это обусловлено высокой плотностью населения, развитой хозяйственной и инженерной инфраструктурой, прогнозируемым большим объёмом работ по устранению социальных, экономических, экологических последствий возможных землетрясений. Из-за притока населения, в крупные и крупнейшие города сейсмоопасных регионов становятся самыми уязвимыми в этом отношении. На этих, урбанизированных территориях, постоянно происходят землетрясения небольшой интенсивности, значительно меньшие, чем расчётные по картам общего сейсмического районирования территории страны, но опасные своей повторяемостью, поскольку многократно повторные воздействия приводят к «усталости» материалов конструкций. Энергия толчков оценивается магнитудой от 1 — 2 до 3,6, что не всегда замечают люди, но всегда «фиксируют» конструкции зданий и сооружений.

В 70-х годах XX века, руководством СССР уделялось большое внимание разработкам надежных, эффективных и экономичных систем защиты зданий от землетрясений. В частности, по целевым программам финансирования успешно велись работы по изучению и внедрению кинематических систем сейсмоизоляции зданий и сооружений:

  • в Советской республике Казахстан — под руководством Черепинского Ю.Д.; Черепинского Ю.Д. Курзанова А.М. Назина В.В.;
  • в РСФСР — под руководством Курзанова А.М.;
  • в автономной республике Крым — под руководством Назина В.В.

На основании этих разработок были спроектированы и построены сотни зданий в Казахстане, Украине и Российской Федерации. Однако, в связи с распадом Советского Союза и незавершенной правовой базы, полномасштабное внедрение разработок по применению систем сейсмоизоляции зданий, сошло на нет.

На фоне разрушительных землетрясений и результатов их последствий, происходящих в России и в сопредельных государствах, Правительство Российской Федерации предприняло усилия по реализации подготовительно-организационных мероприятий совершенствования нормативно-правовых актов и внедрения сводов правил, для формирования базовых основ применения в проектировании активных форм сейсмозащиты зданий, а так же обеспечение скоординированного подхода к выполнению работ по сейсмоусилению объектов, имеющих дефицит сейсмостойкости.

С 2009 года начала действовать Федеральная целевая программа «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации», направленная на:

  • создание условий для устойчивого функционирования жилищного фонда в сейсмических районах Российской Федерации;
  • достижение приемлемого уровня сейсмической безопасности на территориях сейсмических районов Российской Федерации;
  • уменьшение возможного экономического и экологического ущерба от сейсмических воздействий.

В том же году введен в действие Федеральный закон №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», объектами технического регулирования в котором являются здания и сооружения любого назначения, а также связанные с ними процессы проектирования, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации. Этот закон распространяется на все этапы жизненного цикла объекта.

С 1 июня 2015 года вступило в силу Постановление Правительства «Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30 декабря 2009 года N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». В настоящий перечень входит п.4.1 раздела 4, СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах», применение которого на обязательной основе, обеспечивает соблюдение требований Федерального закона №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». Данный пункт обязывает применять при проектировании зданий и сооружений комплекс мероприятий обеспечивающих снижение сейсмических нагрузок на конструкции здания.

Проектными решениями должно быть обосновано:

  • какие применяемые материалы в конструкции здания снижают воздействия ударной волны на сооружение;
  • насколько снижается воздействие ударной волны в целом на сооружение, благодаря решениям, принятым в уровне фундамента, цокольной части или в уровне первого этажа;
  • как принятая конструктивная схема влияет на распределение воздействия ударной волны на отдельные элементы и здание в целом. Безусловно, все вышеперечисленные меры, повышают ответственность проектировщиков, строителей, организаций, проводящих экспертизу проектной документации, а также органов местного самоуправления, осуществляющих надзор за градостроительной деятельностью. Но как бы ни были хороши нормы и контроль за их соблюдением, содержание нормативных документов лишь отражает современный уровень теоретических знаний, технический и технологический уровень строительного производства, которые постоянно развиваются.

Например, в области теории расчётов конструкций основной в настоящее время является колебательная доктрина, согласно которой определяющим фактором разрушения конструкций при сейсмическом воздействии являются изгибные деформации, вызванные колебаниями сооружений от сейсмических толчков. Однако в среде как российских, так и многих зарубежных специалистов существует точка зрения, что определяющим фактором разрушения являются сдвиговые деформации, возникающие на фронте бегущей по конструкциям волны и обусловливающие большие значения поперечных сил, что не учитывается в колебательной концепции.

Другой важный фактор, который расчётным путём предусмотреть чрезвычайно трудно, состоит в том, что свойства материалов и конструкций изменяются при относительно слабых землетрясениях, происходящих значительно чаще расчётного. При этом возникают мелкие повреждения в виде трещин, часто невидимых, нарушений сцепления между арматурой и бетоном, отслаивания защитного слоя бетона с оголением арматуры, изменением условий сопряжения элементов в узлах. С течением времени повреждения накапливаются, повышая уязвимость сооружения и делая его неготовым воспринимать расчётную нагрузку.

Такой вывод подтверждается значительными повреждениями зданий, располагаемых в зонах частых, хотя и не сильных, землетрясений. Характерным примером влияния слабых, но частых воздействий, могут быть крупнопанельные дома в Петропавловске-Камчатском, которые потребовали дорогостоящего усиления ещё до ожидаемого расчётного землетрясения.
РИА Новости 31 октября 2017опубликовало в сети Интернет фрагмент из заявления Заместителя председателя Государственной думы Федерального собрания Российской Федерации VII созыва Яровой И.А. «… в Госдуме просят профильные министерства сформировать решения и предложения по ряду вопросов:

  • Установка и замена счетчиков ресурсоснабжающими организациями;
  • Освобождение от уплаты взносов на капремонт жителей домов, подлежащих сносу из-за сейсмонеустойчивости, и переход от сейсмоукрепления к строительству и предоставлению нового сейсмоустойчивого жилья;
  • Инфраструктурное обеспечение земельных участков для многодетных семей».

Обеспокоенность, Государственной думы, связанная со значительными затратами государственного бюджета, не напрасна, т.к. при прогнозировании надёжности и долговечности «сейсмоустойчивого жилья» необходимо учитывать восприятие конструкций зданий на малые, не разрушающие воздействия техногенного характера. Этим комплексом вопросов надёжности и долговечности «сейсмоустойчивого жилья» и занимались коллективы советских ученых возглавляемые Черепинским Ю.Д. Курзановым А.М. Назиным В.В., Жилые здания, возведенные более полувека назад, под их руководством не раз подтверждали положительную роль сейсмоизолирующих мероприятий, выполненных в конструкциях зданий, во время землетрясений. Сегодня, можно с уверенностью сказать, что тот колоссальный накопленный опыт в области исследований, проектирования и массового сейсмостойкого строительства подтвержден длительной и успешной эксплуатацией зданий, а результаты апробации сейсмической изоляции зданий можно успешно применять в массовом строительстве.

Примером исполнения Постановления Правительства Российской Федерации № 365 от 23 апреля 2009 года, является Администрация города-курорта Сочи, где был реализован комплекс взаимосвязанных и скоординированных мероприятий направленных на развитие и совершенствование механизмов взаимодействия органов государственной власти и собственников при осуществлении инвестиционных проектов с обеспечением сейсмической безопасности. Это способствовало развитию технических средств, технологий строительства и мониторинга сейсмической устойчивости высотных зданий города. В Сочи в появились современные здания, построенные с применением различных системам сейсмоизоляции. В частности, жилые здания построенные с применением кинематических сейсмоизолирующих опор доктора технических наук Курзанова А.М. имеют натурное подтверждение надежности конструкции. Суть метода применения кинематических сейсмоизолирующих опор в том, что «качающиеся» опоры «отсекают» сейсмические волны от надземной части сооружения. Вместо бегущих волн, которые сопровождались бы взаимными сдвиговыми деформациями смежных конструктивных элементов, надземные конструкции как жёсткое целое совершают несколько возвратно-поступательных движений, не создающих в конструкциях сколько-нибудь значительных дополнительных усилий. Сейсмоизолированная часть здания не получает разрушающую энергию от земли, а ее забирает кинематическая система фундамента зданий.

Работа конструкции сейсмоизолированного фундамента проверяется организацией проведения натурных экспериментов, специальным оборудованием, позволяющим создавать условия, соответствующие расчётному воздействию землетрясения на строящееся здание. Одним из основных разработчиков оборудования и технологии по испытанию работоспособности кинематических опор в составе конструкции здания, является сочинский строитель Станислав Юрьевич Семёнов.

В результате применения кинематических опор доктора технических наук Курзанова А.М. в конструкции здания возможно:

  1. Снижая интенсивность горизонтального воздействия на каркас здания до уровня 6 баллов (менее 100 см/сек/сек), объемно-планировочные решения рассматривать, как для здание без учета сейсмики, при этом, за счет снижения металлоемкости в конструкциях здания, затраты на строительство могут понизиться на 15%-20%.
  2. На площадках сейсмичностью 7 баллов и выше при расчете расстояния между длинными сторонами сейсмоизолированных секционных жилых домов нормативные показатели СП 42.13330.2011 «не менее двух высот наиболее высокого здания» можно не применять, что позволит рационально формировать территориальную застройку. Пространство сейсмоизолированного фундамента возможно использовать под многоуровневые паркинги.
  3. Плотность сложившейся застройки, сложный рельеф и высокая базовая расчетная сейсмичность в городах, ограничивает маневр при подборе и выделении площадок для размещения общеобразовательных учреждений необходимой емкости, т.к. СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах» рекомендует высоту зданий ограничивать тремя надземными этажами.

Проектирование зданий общеобразовательных учреждений осуществляется в соответствии с «Правилами землепользования и застройки», СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения», СП 42.13330.2011 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений», СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах», СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений», СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» и др.

Совокупность применения данного перечня действующих норм и СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях» (с изменениями на 24 ноября 2015 года) на территориях сейсмичностью 7-8-9 баллов, позволяет существенно снизить капитальные затраты на строительство общеобразовательных учреждений, повысив высоту зданий с 3 до 4 этажей, использовать при «привязке» типовые проекты, выполненные для несейсмических районов РФ.

В современном административном и научном сообществе бытует мнение, что Россия существенно отстала от США, Китая, Японии и других стран, где активно развивают направление сейсмоизоляции зданий. Но это не совсем так. На XII Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию, организованной АО «НИЦ Строительство», Российской ассоциации по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий (РАСС), РААСН и Российской инженерной академии (РИА) и проходившей в Ялте, были представлены передовые инновационные разработки в сфере сейсмоустойчивого строительства. Поставлены вопросы по приведению нормативно-технической базы с исключением взаимных противоречий технических требований, установленных в документах по проектированию и строительству объектов капитального строительства в сейсмоопасных районах РФ, а также обеспечения безопасности людей и объектов в районах с высокой сейсмической активностью и обозначены пути их решения.

К сожалению, пока можно констатировать, что индустрия массового строительства перешла на экстенсивные (затратные) методы строительства, перекладывая на конечного покупателя затраты, связанные с сейсмоустойчивостью зданий, а проблема сейсмостойкого строительства, тем не менее, по-прежнему остается актуальной для жителей всех регионов, подверженных землетрясениям.

Автор: Семёнов С.Ю.

Посмотрите видео по теме.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *