Підземний шторм

Чи можна захиститися від землетрусів? І чи є реальна небезпека?

Про катастрофічний землетрус у Японії говорять усі. А тут ще українські вчені-геофізики «обнадіяли», заявивши на прес-конференції, що нам теж слід чекати на серйозні поштовхи.

Який захист від можливих підземних бур передбачає сучасна будівельна наука? Із цим запитанням ми звернулися до Олександра Хавкіна, завідувача відділу автоматизації досліджень та сейсмостійкості будинків і споруд ДП «НДІ будівельних конструкцій». 

Сім пишемо, вісім про себе

— Олександре Климентійовичу, у Японії фактично всі великі будинки витримали землетрус. А от у Спітаці 1988 року не такі вже й великі падали, наче карткові. Уся річ у будівництві. Що робиться в нашій країні для сейсмозахисту будинків і споруд?

— Землетрус у Вірменії мав магнітуду 7,2, його сила в Спітаці становила 10 балів. В Україні, відповідно до геофізичних досліджень, ми не очікуємо підземних штормів із такою бальністю. Проте­ ще в 2006 році Міні­стерство регіонального розвитку та будівництва України ухвалило нові будівельні норми (ДБН — державні будівельні норми) для сейсмонебезпечних районів країни. Цей документ увібрав у себе останні досягнення вітчизняної та закордонної науки й ґрунтується на останніх даних докладних геодезичних досліджень усієї території держави. У значній своїй частині нинішні норми посилили вимоги із сейсмозахисту під час спорудження будинків. Зокрема, до ДБН увійшли нові карти сейсмічного районування України — А, В і С, які дозволяють визначити прогнозовану сейсмічність того або іншого регіону, міста, будинку. Крім того, у ДБН наведений список населених пунктів, для яких сейсмічність може відрізнятися від загальної в регіоні.

Карта А застосовується під час проектування та будівництва споруд масового цивільного та промислового призначення. Під цю категорію підпадають усі житлові будинки, громадські будинки. Карта В використовується для об’єктів, ушкодження або руйнування яких призведе до надзвичайної ситуації регіонального рівня. А карта С — для об’єктів, ушкодження та руйнування яких під час землетрусу можуть спричинити надзвичайну ситуацію державного масштабу. Це греблі, електростанції, АЕС.

— У чому відмінність нових карт сейсмічного районування від тих, якими користувалися будівельники раніше?

— Якщо раніше, скажімо, Одеса не вважалася сейсмонебезпечним районом, то відтепер там мають проектувати об’єкти, розраховані на землетруси 7 балів. Так само й Чернівецька область: раніше вважалося, що вона перебуває в 6-бальній сейсмічній зоні, однак нові дослідження показали, що там можуть статися коливання землі силою 7 і навіть 8 балів залежно від ґрунтів. Зауважу, що районування й список населених пунктів визначаються для ґрунтів 2-ї категорії — скельних, щільних пісків. Це досить тверді й прогнозовані основи. А 3-тя категорія — розсипчасті піски, водонасичені ґрунти, болотистий ґрунт. З огляду на те, що в Одесі ґрунтові умови зазвичай погані, під багатьма будинками є катакомби, пустоти, виробки, то, як правило, об’єкти мають проектувати з розрахунком не на 7 балів, а на 8. Можлива сейсмічність підвищена до 6 балів у Тернопільській, Львівській та Івано-Франківській областях. Однак ДБН передбачають можливість уточнення сейсмічності конкретного майданчика за результатами сейсморозвідки, проведеної фахівцями Інституту геофізики.

Є в нашій країні й така сейсмонебезпечна зона, як Крим. Півострів піддано особливо ретельному вивченню. З’ясувалося, що там є райони, де можна чекати на підземний шторм у 8 і 9 балів.

— А який рівень сейсмічності в столиці?

— Київ залишився в 5-бальній сейсмозоні. Однак під час проектування висотних споруд — понад 73,5 метра — необхідні розрахунки із захисту під час сейсмічних впливів інтенсивністю 6 балів.

«Шайбу, шайбу!» Протисейсмічну

— Які відомі методи підвищення сейсмостійкості будинків?

— На нашу думку, один із найефективніших — застосування віброізоляції. Сейсмоізолятори — величезні «шайби» із щільної гуми, армовані сталлю, — установлюються в монолітному підмурку будинку й дозволяють знижувати сейсмічність мінімум на 1 бал. Поверх шару шайб укладається друга монолітна плита, на якій споруджується будинок. У Японії багатоповерхові споруди фактично не зруйновані, бо там було використано сейсмоізоляцію та інші методи активного захисту. Японці широко застосовують моніторинг конструкцій та будинків. Тому якісні й кількісні характеристики того, як японські об’єкти поводилися під час підземної бурі, буде ретельно вивчено й осмислено архітекторами всього світу, у тому числі й нашими.

— Як ваша організація здійснює супровід проектування та спорудження висотних об’єктів?

— Із 2007 року науково-технічний супровід будівельних об’єктів має виконуватися на всіх етапах — проектування, будівництва та експлуатації. Якщо споруда не відповідає вимогам норм із поверховості або іншим критеріям, ми маємо право зупинити будівництво. Зокрема, є таблиця, у якій зазначено, яка має бути поверховість будинків у регіоні з тією або іншою сейсмікою. Для зони з максимальною сейсмічною активністю 7 балів припустима висота будинків 12 поверхів, для 8 балів — не вище 9, для 9 — максимум 7 поверхів. Для 5 балів висота об’єктів не обмежується. До речі, споруджувати висотні будинки в нас почали раніше, ніж з’явилися якісь норми в цій галузі. Тому всі хмарочоси фіксувалися в Міністерстві будівництва, ми їх супроводжували і під час проектування, і під час зведення: проводили дублюючі розрахунки міцності конструкцій, спостерігали за будівництвом.

— Але ж ви не завжди можете простежити, скільки шайб-сейсмоізоляторів покладено в підмурок чергової висотки? Або яка якість бетону?

— Не треба плутати супровід і авторський нагляд. За спорудженням будинку повинен спостерігати автор проекту. А науково-технічний супровід дещо ширше: ми проводимо дуб­люючі розрахунки конструкцій. І для висотних будинків навіть у 5-бальній зоні вони виконуються з урахуванням землетрусу в 6 балів — ми закладаємо істотний запас міцності. А насамперед разом з Інститутом геофізики ми проводимо геодезичні дослідження, щоб знати, наскільки стійкий ґрунт на будівельному майданчику, чи нема пливунів, карстових пустот та інших протипоказань для висотного будівництва.

— Порушень під час будівництва стометрових велетнів не було?

— Ні. Якщо проектувальники грамотні, вони завжди прислуховуються до думки фахівців із сейсмічного захисту, щоб убезпечити насамперед себе.

АЕС із запасом міцності

— Перейдемо до об’єктів підвищеної сейсмонебезпеки — атомних електростанцій…

— Усі АЕС України проектували в Москві. Розрахунки виконувалися на 7-бальну сейсміку. З огляду на те, що наші АЕС розташовані в зонах із максимальною сейсмічністю  5 балів, такого запасу міцності досить, щоб із ними нічого не сталося. Тут не може бути цунамі, як у Японії, але ж саме воно, зруйнувавши системи охолодження, які стояли окремо, призвело до аварії на «Фукусімі-1». Інша річ, що місця, де «посадили» деякі наші станції, обрано не дуже вдало: Чорнобильська розташована на місцевому геологічному розламі, Рівненська — на карстах. Але оскільки альтернативи атомній енергетиці нема, ми змушені експлуатувати й будувати АЕС. При цьому, звичайно, ураховувати всі гіпотетичні наслідки можливих землетрусів.

— Яких заходів буде вжито у зв’язку з підвищенням небезпеки землетрусів?

— Ми давно ставимо перед Мінрегіонбудом питання про проведення динамічної паспортизації будинків і споруд у сейсмонебезпечних регіонах. І недавно міністерство виділило кошти на обстеження деяких об’єктів у Криму, Одесі, Чернівцях. Це початок великої роботи із суцільної паспортизації житлових і промислових будинків. Ми маємо бути у всеозброєнні на випадок підземних бур.

Компетентно

Віктор Балога
Міністр МНС

— Українські АЕС спроектовані й побудовані так, що можуть витримати землетрус у 6 балів — максимальний, що може статися на території нашої держави. Про це сказано у висновках експертів МАГАТЕ, фахівців ЄС та українського «Енерго­атому» за підсумками кількаразових усебічних перевірок.

Є такий термін — «максимальний розрахунко­­­вий землетрус», який може статися раз на 10 тисяч років. У ньому закладено сейсмічні­ характеристики конкретної території. В Україні АЕС спроектовані й побудовані виходячи з того, що максимальний розрахунковий землетрус — 6 балів. А головні споруди станцій — реакторне й турбінне відділення, спецкорпус, резервна дизельна електростанція — здатні витримати 7 балів коливання ґрунту. Проте найближчим часом буде проведене додаткове обстеження споруд АЕС на стійкість до землетрусів більше 6 балів.

Компетентно

Олександр Кендзера
Заступник директора Інституту геофізики НАНУ

— Ситуація в Україні не така, як у Японії, однак сейсмічна небезпека­ є. Ризики пов’язані із сейсмічним поясом, що проходить південними й західними околицями­ нашої території, з одного боку, з іншого —  можливі й місцеві землетруси, пов’язані з тим, що напруга все-таки передається від країв до середини, накопичується на неоднорідностях земної кори. У нас є три-чотири регіони, де можливе виникнення землетрусів: насамперед, Карпатський регіон, гори Вранча (румунські Карпати), місцеві — у районі Чернівців, Ужгорода, в Одеській області та Криму. Захист від них відбито в державних будівельних нормах. У них є додаток — карти загального сейсмічного районування. Згідно з цими картами, наші АЕС розташовані в досить добрих місцях. Вивчено сейсмічну небезпеку для ядерних реакторів, задіяних на Рівненській, Хмельницькій, Чорнобиль­ській і Пів­денно-Україн­ській атом­­них станціях. А от що до Запорізької АЕС, на жаль, там ніколи не велися спостереження, на підставі яких можна надійно оцінити сейсмічні умови. Ще до японського­ землетрусу — тут треба віддати належне Мінпалив­енерго — в Україні розробили проект, який ґрунтується на вимогах МАГАТЕ, щоб навколо кожної АЕС були системи сейсмічних станцій. А от Запорізька АЕС може собі дозволити не виконувати вимог  МАГАТЕ…

Компетентно

Юрій Німчинов
Заступник директора державного НДІ будівельних конструкцій

— Прояви землетрусу в об’єктах будівництва пов’язані з багатьма чинниками. Це тип конструктивного рішення будинку, наявність і властивості ґрунтових основ, питання, пов’язані з обводнюванням, термін експлуатації будинків — старі будівлі зруйнуються й від малого струсу.

Найбільше визначають силу руйнувань ґрунтові основи. На слабких ґрунтах землетруси проявляються, як мінімум, на один бал більше. От Київ має сейсмічну небезпеку 5 балів. Часто ставлять запитання: якщо, наприклад, станеться землетрус у горах Вранча, чи зруйнуються в Києві нові висотки? Я говорю чітко: ні, але паніка буде. Бо з дев’ятого поверху й вище землетрус може відчуватися як дуже активний, у цих місцях амплітуда коливань буде підвищена.

Ще одна проблема в тому, що висотки мають період власних коливань близько однієї секунди, а землетруси, що йдуть до нас від гір Вранча, найнебезпечніші для Києва. Вони зі збільшенням відстані від джерела збурювання збільшують період власних коливань і саме потраплятимуть у резонанс із нашими висотками. Резонанс — це погано, усі знають. Однак він не спричинить руйнувань конструкцій.

Довідка «УТГ»

У світі дві системи оцінки сили землетрусів. Десятибальна шкала Ріхтера вимірює загальну, глобальну силу землетрусу за зсувом ґрунту в епіцентрі в умовних одиницях — магнітудах. У Японії загальна сила землетрусу оцінена в 9 магнітуд. Інша система, що визначає силу коливання землі в конкретній точці, — 12-бальна шкала Медведєва-Шпонхойєра-Карника (MSK-64), використовується й в Україні. Тут бали істотно залежать від відстані до епіцентру, від його глибини, від типу гірських порід.

Таким чином, землетрус із магнітудою 6,7 може відчуватися в певних пунктах силою 5 балів, в інших — 4 бали за 12-бальною шкалою.

Причому глибокий сильний землетрус може майже не відчуватися на поверхні землі (мати інтенсивність 1—2 бали), а слабкий, який має ту ж магнітуду, спричинить більші руйнування, як, наприклад, у Ташкенті 1966 року.