Сейсмостойкость и внутренние инженерные системы

Свыше 20% территории Российской Федерации относится к сейсмоопасным зонам, в которых возможны подземные толчки, превышающие 7 баллов по шкале Рихтера. Более 5% территории России занимают чрезвычайно опасные 8–9-балльные зоны. К ним относятся Северный Кавказ, Алтай, Саяны, Прибайкалье, Становое нагорье, Якутия и весь Дальний Восток, включая Камчатку, Сахалин и Курильские острова. Остальная территория нашей страны считается умеренно сейсмически спокойной, но и на ней отголоски землетрясений могут вызвать колебания почвы до 5 баллов.

Последние исследования и наблюдения показали, что во многих районах предполагаемая оценка уровня сейсмичности занижена. Также до сих пор не разработана методика, позволяющая с высокой точностью прогнозировать, где и в какое время произойдет землетрясение. Последний пример – землетрясение в Тыве, случившееся в декабре.

По словам экспертов, наличие на территории России столь большого количества районов, где потенциально возможны разрушительные землетрясения, делает прогнозирование сейсмической активности и разработку специальных мероприятий по строительству в сейсмоопасных зонах одним из важнейших объектов внимания государства.

Как отмечает заведующий лаборатории сейсмостойкости конструкций центра исследований сейсмостойкости сооружении ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко Аркадий Грановский, в РФ нет необходимости полностью отказываться от строительства объектов в потенциально опасных с сейсмической точки зрения зонах. Например, в Китае, Японии и Чили успешно используются технологии, обеспечивающие безопасность сооружений на сейсмоактивных территориях. Одним из технических решений является повышение жесткости и устойчивости конструкций.

Также за рубежом очень широко применяется технология строительства на сейсмоизоляторах. Их основная задача – гасить динамические нагрузки у основания зданий. В нашей стране сейсмоизоляторы только начинают использоваться.

Для обеспечения безопасности зданий на сейсмоопасных территориях используются и специальные сейсмобезопасные фундаменты и особые сейсмические пояса, представляющие собой «усиления» между этажами строений. Кроме того, для укрепления зданий применяются контрфорсы – вертикальные выступающие части стен, обеспечивающие устойчивость конструкции путем создания противовеса.

В то же время у экспертов вызывает беспокойство безопасность высотных зданий, которые активно строятся в нашей стране в последние 10 лет. Чем выше здание, тем большую амплитуду колебаний оно развивает. Важно, чтобы не только конструкции таких зданий выдержали землетрясение, но и инженерные системы. Современное здание представляет собой комплекс сложных инженерных систем. Водоснабжение, отопление, холодоснабжение – во всех этих системах имеется большой объем воды, при их повреждении на начальной стадии землетрясения может значительно осложниться эвакуация людей из здания. А ведь по рекомендации МЧС при первых подземных толчках необходимо как можно быстрее покинуть здание. Также важна работоспособность системы пожаротушения. Известно, что значительный ущерб во время землетрясений вызывают возникающие впоследствии пожары. Причины их возникновения – обрыв электропроводки в зданиях во время толчков, падение нагревательных приборов, плит и т.п.

При проектировании сетей и сооружений водоснабжения для районов с сейсмичностью 7–9 баллов следует предусматривать специальные мероприятия (устройство установок аварийных насосов, электрических установок и т.п.) по обеспечению подачи воды для тушения пожаров, которые могут возникнуть при землетрясении, бесперебойную подачу питьевой воды, а также подачу воды на неотложные нужды производства.

Пожарные гидранты, а также колодцы с задвижками на трубопроводах следует располагать так, чтобы вероятность их завала в случае обрушения окружающих зданий и сооружений была наименьшей. Для этого рекомендуется пожарные гидранты и колодцы с задвижками располагать с торцов зданий.

Общие правила

При сейсмических толчках на трубопроводную сеть воздействуют нагрузки, значительно превосходящие ее собственный вес, поскольку к нему добавляются вес транспортируемой жидкости и вес теплоизолирующих и защитных материалов. Это требует увеличения жесткости всей трубопроводной структуры и организации надежного сопротивления воздействию перегрузок.

В России существуют основные правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах, которыми следует руководствоваться не только при разработке несущих конструкций, но и при проектировании инженерных сетей и сооружений [1].

При разработке проектной документации следует:

· применять конструктивные схемы, материалы и конструкции, обеспечивающие наименьшие значения сейсмических нагрузок;

· принимать объемно-планировочные и конструктивные решения, обеспечивающие, как правило, симметричность и регулярность распределения в плане и по высоте сооружения его массы, элементов жесткости и нагрузок на перекрытия;

· назначать сечения элементов конструкций и их соединения с учетом результатов расчетов по разделу 6;

· конструировать стыковые соединения, опорные элементы и узлы таким образом, чтобы они обеспечивали надежную передачу усилий и совместную работу несущих конструкций во время землетрясения;

· создавать возможность развития в определенных элементах допустимых неупругих деформаций;

· предусматривать конструктивные мероприятия, обеспечивающие устойчивость и геометрическую неизменяемость конструкций при развитии в элементах или соединениях между ними неупругих деформаций, а также исключающие возможность их хрупкого разрушения;

· располагать, по возможности, стыки элементов вне зоны максимальных усилий.