Подземный шторм

Можно ли защититься от землетрясений? И есть ли реальная опасность?

Катастрофическое землетрясение в Японии у всех на слуху. А тут еще украинские ученые-геофизики «обнадежили», заявив на пресс-конференции, что нам тоже следует ждать серьезных толчков.

Какую защиту от возможных подземных бурь преду­сматривает современная строительная наука? С этим вопросом мы обратились к Александру Хавкину, заведующему отделом автоматизации исследований и сейсмостойкости зданий и сооружений ГП «НИИ строительных конструкций».

Семь пишем, восемь в уме

— Александр Климентьевич, в Японии практически все крупные здания выдержали землетрясение. А вот в Спитаке (Армения) в 1988 году не такие уж и большие рушились, как карточные домики. Все дело в качестве строительства. Что делается в нашей стране для сейсмозащиты зданий и сооружений?

— Землетрясение в Армении имело магнитуду 7,2, его сила в Спитаке составила 10 баллов. В Украине, в соответствии с геофизическими исследованиями, мы не ожидаем подземных штормов с такой балльностью. Тем не менее еще в 2006 году Министерство регионального развития и строительства Украины приняло новые строительные нормы (ДБН – державні будівельні норми) для сейсмоопасных районов страны. Этот документ вобрал в себя последние достижения отечественной и зарубежной науки и основан на последних данных подробных геодезических исследований всей территории государства. В значительной своей части нынешние нормы ужесточили требования по сейсмозащите при строительстве зданий. В частности, в ДБН вошли новые карты сейсмического районирования Украины — А, В и С, позволяющие определить прогнозируемую сейсмичность того или иного региона, города, здания. Кроме того, в ДБН приведен список населенных пунктов, для которых сейсмичность может отличаться от общей по региону.

Карта А применяется при проектировании и строительстве сооружений массового гражданского и промышленного назначения. Под эту категорию подпадают все жилые дома, общественные здания. Карта В используется для объектов, повреждение или разрушение которых приведет к чрезвычайной ситуации регионального уровня. А карта С — для объектов, повреждение и разрушение которых при землетрясении могут вызвать чрезвычайную ситуацию государственного масштаба. Это плотины, электростанции, АЭС.

— В чем отличие новых карт сейсмического районирования от тех, которыми пользовались строители прежде?

— Если раньше, допустим, Одесса не относилась к сейсмоопасному району, то отныне там должны проектироваться объекты, рассчитанные на землетрясение 7 баллов. Так же и Черновицкая область: ранее считалось, что она находится в 6-балльной сейсмической зоне, однако новые исследования показали, что там могут произойти колебания земли силой 7 и даже 8 баллов в зависимости от грунтов. Подчеркну, что районирование и список населенных пунктов определяются для грунтов 2-й категории – скальных, плотных песков. Это достаточно твердые и прогнозируемые основания. А 3-я категория – рыхлые пески, водонасыщенные грунты, болотистая почва. Учитывая, что в Одессе грунтовые условия обычно плохие, под многими зданиями есть катакомбы, пустоты, выработки, то, как правило, объекты должны проектироваться с расчетом не на 7 баллов, а на 8. Возможная сейсмичность повышена до 6 баллов в Тернопольской, Львовской и Ивано-Франковс­кой областях. Однако ДБН предполагают возможность уточнения сейсмичности конкретной площадки по результатам сейсморазведки, проводимой специалистами Института геофизики.

Есть в нашей стране и такая сейсмоопасная зона, как Крым. Полуостров подвергся особо тщательному изучению, оказалось, что там есть районы, где можно ожидать подземного шторма в 8 и 9 баллов.

— А к какому уровню сейсмичности отнесена столица?

— Киев остался в 5-балльной сейсмозоне. Однако при проектировании высотных сооружений — свыше 73,5 метра — необходимы расчеты по защите при сейсмических воздействиях интенсивностью 6 баллов.

«Шайбу, шайбу!» Антисейсмическую

— Какие известны методы повышения сейсмостойкости зданий?

— По нашему мнению, один из наиболее эффективных — применение виброизоляции. Сейсмоизоляторы — огромные «шайбы» из плотной резины, армированные сталью, — устанавливаются в монолитном фундаменте здания и позволяют понижать сейсмичность минимум на 1 балл. Поверх слоя шайб укладывается вторая монолитная плита, на которой возводится здание. В Японии много­этажные сооружения практически не пострадали, потому что там были использованы сейсмо­изоляция и другие методы активной защиты. Японцы широко применяют мониторинг конструкций и зданий. Поэтому качественные и количественные характеристики того, как японские объекты вели себя во время подземной бури, будут тщательно изучены и осмыслены архитекторами всего мира, в том числе и нашими.

— Как ваша организация осуществляет сопровождение проектирования и возведения высотных объектов?

— С 2007 года научно-техническое сопровождение строительных объектов должно выполняться на всех этапах — проектирования, строительства и эксплуатации. Если сооружение не отвечает требованиям норм по этажности или другим критериям, мы вправе приостановить строительство. В частности, есть таблица, в которой указано, какая должна быть этажность зданий в регионе с той или иной сейсмикой. Для зоны с максимальной сейсмической активностью 7 баллов допустима высота зданий 12 этажей, для 8 баллов — не выше 9, для 9 — максимум 7 этажей. Для 5 баллов высота объектов не ограничивается. Кстати, строить высотные здания у нас стали раньше, чем появились какие-либо нормы в этой области. Поэтому все небоскребы фиксировались в Министерстве строительства, мы их сопровождали и при проектировании, и при возведении: проводили дублирующие расчеты прочности конструкций, наблюдали за непосредственным строительством.

— Но вы же не всегда можете проследить, сколько шайб-сейсмоизолято­ров уложено в основание очередной высотки? Или каково качество бетона?

— Не следует путать сопровождение и авторский надзор. За возведением здания обязан наблюдать автор проекта. А научно-техническое сопровождение несколько шире: мы проводим дублирующие расчеты конструкций. И для высотных зданий даже в 5-балльной зоне они выполняются с учетом землетрясения в 6 баллов – мы закладываем существенный запас прочности. А прежде всего совместно с Институтом гео­физики мы проводим геодезические исследования, чтобы знать, насколько устойчив грунт на строительной площадке, нет ли плывунов, карстовых пустот и других противопоказаний для высотного строительства.

— Нарушений при строительстве стометровых гигантов не было замечено?

— Нет. Если проектировщики грамотные, они всегда прислушаются к мнению специалистов по сейсмической защите, чтобы обезопасить в первую очередь себя.

АЭС с запасом прочности

— Перейдем к объектам повышенной сейсмоопасности — атомным электростанциям…

— Все АЭС Украины проектировались в Москве. Расчеты выполнялись на 7-балльную сейсмику. Учитывая, что наши АЭС расположены в зонах с максимальной сейсмичностью в 5 баллов, такого запаса прочности достаточно, чтобы с ними ничего не произошло. Здесь не может быть цунами, как в Японии, а ведь именно оно, разрушив отдельно стоящие системы охлаждения, привело к аварии на «Фукусиме-1». Другое дело, что места, где «посадили» некоторые наши станции, выбраны не очень удачно: Чернобыльская оказалась на местном геологическом разломе, Ровенская – на карстах. Но поскольку альтернативы атомной энергетике нет, мы вынуждены эксплуатировать и строить АЭС. При этом, конечно, учитывать все гипотетические последствия возможных землетрясений.

— Какие меры будут предприняты в связи с повышением опасности землетрясений?

— Мы давно ставим перед Минрегионстроем вопрос о проведении динамической паспортизации зданий и сооружений в сейсмоопасных регионах. И недавно министерство выделило средства на обследование некоторых объектов в Крыму, Одессе, Черновцах. Это начало большой работы по сплошной паспортизации жилых и промышленных зданий. Мы должны быть во всеоружии на случай подземных бурь.

Компетентно

Виктор Балога
Министр МЧС

— Украинские АЭС спроектированы и построены таким образом, что способны выдержать землетрясение в 6 баллов – максимальное, которое может произойти на территории нашего государства. Об этом сказано в выводах экспертов МАГАТЭ, специалистов ЕС и украинского «Энергоатома» по итогам неоднократных всесторонних проверок.

Есть такой термин – «максимальное расчетное землетрясение», которое может произойти раз в 10 тысяч лет. В нем заложены сейсмологические характеристики конкретной территории. В Украине АЭС спроектированы и построены исходя из того, что максимальное расчетное землетрясение – 6 баллов. А главные сооружения станций – реакторное и турбинное отделения, спецкорпус, резервная дизельная электростанция – способны выдержать 7 баллов колебания грунта. Тем не менее в ближайшее время будет проведено дополнительное обследование сооружений АЭС на устойчивость к землетрясениям более 6 баллов.

Компетентно

Александр Кендзера
Заместитель директора Института геофизики НАНУ

— Ситуация в Украине не такая, как в Японии, однако сейсмическая опасность есть. Риски связаны с сейсмическим поясом, который проходит по южным и западным окраинам нашей территории, с одной стороны, с другой — возможны и местные землетрясения, связанные с тем, что напряжение все-таки передается от краев к середине, накапливается на неоднородностях земной коры. У нас есть три-четыре региона, где возможно возникновение землетрясений: прежде всего, Карпатский регион, горы Вранча (румынские Карпаты), местные — в районе Черновцов, Ужгорода, в Одесской области и Крыму. Защита от них отражена в государственных строительных нормах. В них есть как приложение карты общего сейсмического районирования. Если исходить из этих карт, то наши АЭС расположены в достаточно хороших местах. Изучена сейсмическая опасность для ядерных реакторов, задействованных на Ровенской, Хмельницкой, Чернобыльской и Южно-Украинской атомных станциях. А вот что касается Запорожской АЭС, к сожалению, там никогда не велись наблюдения, на основании которых можно надежно оценить сейсмическую обстановку. Еще до японского землетрясения – тут нужно отдать должное Минтопэнерго – в Украине разработали проект, основанный на требованиях МАГАТЭ, чтобы вокруг каждой АЭС были системы сейсмических станций. А вот Запорожская АЭС может себе позволить не выполнять требования МАГАТЭ…

Компетентно

Юрий Нимчинов
Заместитель директора государственного НИИ строительных конструкций

— Проявления землетрясения в объектах строительства связаны со многими факторами. Это тип конструктивного решения здания, наличие и свойства грунтовых оснований, вопросы, связанные с обводнением, срок эксплуатации зданий – ветхие строения разрушатся и от малого сотрясения.

Больше всего определяют силу разрушений грунтовые основания. На слабых грунтах землетрясения проявляются, как минимум, на один балл больше. Вот Киев имеет сейсмическую опасность 5 баллов. Часто задают вопрос: если, например, произойдет землетрясение в горах Вранча, разрушатся ли в Киеве новые высотки? Я говорю четко: не разрушатся, но паника будет. Потому что с девятого этажа и выше землетрясение может ощущаться как очень активное, в этих местах амплитуда колебаний будет повышена.

Еще одна проблема в том, что высотки имеют период собственных колебаний порядка одной секунды, а землетрясения, идущие к нам от гор Вранча, наиболее опасны для Киева. Они с увеличением расстояния от источника возмущения увеличивают период собственных колебаний и как раз будут попадать в резонанс с нашими высотками. Резонанс — это плохо, все знают. Однако он не вызовет разрушений конструкций.

Справка «УТГ»

В мире две системы оценки силы землетрясений. Десятибалльная шкала Рихтера измеряет общую, глобальную силу землетрясения по смещению грунта в эпицентре в условных единицах – магнитудах. В Японии общая сила землетрясения оценена в 9 магнитуд. Другая система, определяющая силу колебания земли в конкретной точке, – 12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64), принятая и в Украине. Здесь баллы существенно зависят от расстояния до эпицентра, от его глубины, от типа горных пород.

Таким образом, землетрясение с магнитудой 6,7 может ощущаться в определенных пунктах силой 5 баллов, в других – 4 балла по 12-балльной шкале. Причем глубокое сильное землетрясение может почти не чувствоваться на поверхности земли (иметь интенсивность 1—2 балла), а мелкое, имеющее ту же самую магнитуду, вызовет большие разрушения, как, например, в Ташкенте в 1966 году.