Сейсмостойкость зданий, о которой во всегда благополучном в этом отношении Красноярске долгое время никто не вспоминал, в последние несколько лет регулярно становится предметом обсуждения на разных уровнях. Непонятно, почему о сейсмике вдруг заговорили: ученые призывают ужесточить нормы безопасности для города, а застройщики стали перечислять сейсмоустойчивость в списке характеристик новых домов. Так что же, пришло время пересмотреть критерии сейсмоустойчовости кирпичных, панельных и даже монолитных домов?
Единственный существующий сегодня нормативный документ для определения уровня сейсмичности в Красноярске — карты общего сейсмического районирования. Составленные в результате многолетних наблюдений, они позволяют оценить потенциальную опасность, которую колебания земной коры могут представлять для построенных объектов трех различающихся по уровню ответственности категорий.
Как следует из этих карт, Красноярск относится к числу территорий, не опасных с точки зрения сейсмичности, где максимальная сила подземных толчков может достигать 6 баллов по международной шкале. На эту цифру сегодня и ориентируются при возведении в городе объектов массового строительства. При этом надо сказать, что строить жилые дома в расчете на колебания в 6 баллов в Красноярске стали сравнительно недавно, с вступлением в силу нового СНиПа II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» в 2000 году. Все построенные до принятия новой нормы жилые и общественные объекты в городе готовились к испытанию максимум 5-балльным землетрясением.
Строительство сейсмостойких многоквартирных домов в сейсмических районах
Объекты повышенной ответственности, в категорию которых попадают больницы, школы, спортивные сооружения, насосные и трансформаторные подстанции, а также высотные здания, поднявшиеся выше 16 этажей, строятся сегодня в расчете на те же 6-балльные землетрясения.
От особо ответственных объектов — ГЭС, атомных электростанций — требуется уже повышенная стойкость перед природой, они должны выдержать силу подземных толчков уже до 8 баллов по международной шкале.
Опасными для зданий и сооружений начинают считаться землетрясения от 7 и более баллов по шкале Рихтера. Поэтому в районах, которые по прогнозам имеют более низкую сейсмичность, при проектировании и строительстве не требуется предусматривать каких-либо дополнительных мер.
Важный нюанс сейсмостойкости зданий
Если Красноярск относится к безопасным с точки зрения сейсмики территориям, и нормы строительства никогда не требовали здесь заниматься дополнительным усилением конструкций, тогда о чем говорят сторонники ужесточения требований к сейсмической безопасности домов?
Дело в том, что сейсмичность может меняться в зависимости от характера грунта. И единая 6-балльная оценка, поставленная Красноярску в карте общего сейсмического районирования, выведена для условий «средних по сейсмическим свойствам грунтов». На практике же грунты на строительных площадках в границах города могут отличаться: на одних располагаются более плотные скальные породы, на других строителям приходится работать в условиях сложного просадочного грунта.
Сейсмика! Что это такое? Как в ней строить? (Академия Байкальского газобетона vol.6)
«Площадки в городе отличаются по просадочной мощности грунта, — объясняет начальник отдела изысканий ЗАО „Институт Красноярскагропромпроект“ Владимир Попов, — поэтому в центре города на галечниках можно использовать ленточные фундаменты. На Взлетке и в Северном, где грунты сложные, дома строятся только на свайных основаниях. Соответственно, и балльность в этой части города должна расти».
Для участков с прочными грунтами балльная оценка может быть снижена на один балл. Для других, расположенных на сложных грунтах, ее показатель, наоборот, должен быть на один балл увеличен. Чтобы определить, где сила подземных толчков при землетрясении окажется больше, а где слабее, необходимо проведение работ по составлению карт для отдельных районов города.
Микросейсморайонирование — мероприятие сложное, предполагающее серьезную подготовительную работу и, значит, достаточно затратное. Действующий СНиП предполагает создание таких карт для территорий с балльной оценкой от 7 баллов. Несложно догадаться, что Красноярск с его 6 баллами для массового строительства в эту категорию не попадает. Поэтому сегодня в Красноярске специалисты, создавая проекты, не имеют возможности менять требования к сейсмической безопасности зданий в зависимости от особенностей грунта конкретной площадки.
Единственный, кто сейчас может принять более высокую балльную оценку для объекта, это сам заказчик по согласованию с проектной организацией. «Действующий СНиП это сделать позволяет, — объясняет руководитель третьей мастерской института „Красноярскгражданпроект“ Владимир Федченко. — Для нескольких коммерческих объектов в городе по требованию заказчика проводилось микросейсморайонирование площадки и менялась балльная оценка, но такие мероприятия всегда приводят к повышению цены квадратного метра».
Не так давно появилось предложение принять на местном уровне собственные регламенты, которые должны повысить уровень сейсмической безопасности строительства. Е ще в 2010 году в Законодательном собрании Красноярского края выступали заведующий кафедрой строительной механики и управления конструкциями Института градостроительства, управления и региональной экономики СФУ Наум Абовский и директор Института геологии и минерального сырья Виктор Сибгатулин. Указав на то, что Красноярский край в разработке программ по определению сейсмической безопасности отстает от других регионов, они предложили организовать работу по составлению карт сейсмоактивности в разных районах города, принять краевой закон о сейсмобезопасности и внести поправки в закон о градостроительном проектировании. По их оценке, на подготовку сейсмокарт и определение сейсмоустойчивости зданий необходимо потратить 1,41 млрд рублей. На заявление ученых первый заместитель министра строительства и архитектуры Евгений Диев возразил: «Не стоит будоражить общественное мнение необдуманными заявлениями».
Причем о том, что задумываться о сейсмической опасности нужно, никто не спорит, вопрос в том, какие конкретные действия должны последовать за заявлением. Одним строительством нескольких объектов с повышенной устойчивостью, когда большая часть горожан продолжает жить в «хрущевках», проблемы не решить.
Сейсмостойкое строительство домов
На практике повышение сейсмичности даже на балл означает ужесточение требований практически ко всем конструктивным элементам зданий. Чтобы дом получил право называться сейсмически устойчивым, при его проектировании должен учитываться целый комплекс мер, которые призваны повышать несущую способность здания.
Для повышения устойчивости дома перед колебаниями земной коры при строительстве используются специальные материалы и конструкции и применяются симметричные конструктивные схемы, благодаря которым обеспечивается равномерное распределение нагрузок на перекрытия.
Если здание возводится с учетом повышенной сейсмичности, то при проектировании все элементы в нем должны быть надежно связаны с другими, предусмотрены дополнительные соединения между конструкциями, чтобы получить уверенность, что оно не рухнет при первом же сильном подземном толчке. Случись землетрясение, жилой дом не сложится как карточный домик, а простоит достаточно долго, чтобы находящиеся в нем люди получили возможность эвакуироваться.
«Что касается конкретных технологий строительства, то здания, которые имеют внутренний монолитный железобетонный каркас, оказываются более сейсмоустойчивыми, чем построенные по любой другой технологии, — рассказывает Владимир Федченко. — Неплохо показали себя крупнопанельные дома. А вот кирпичное строительство считается более уязвимым во время землетрясения».
В тех районах, где строительство уже сегодня ведется с учетом повышенной сейсмической опасности, сейсмическая надбавка составляет заметную долю в стоимости квадратного метра. В Иркутске, где сейсмическая устойчивость новых зданий является для покупателей важным критерием при выборе жилья, за счет применения специальных конструкций стоимость жилья увеличивается примерно на 18%. Дом, который строится с учетом 8-балльной сейсмичности, возрастает в цене на 15%, повышение сейсмической устойчивости до 9 баллов означает увеличение цены объекта на 22%.
Летопись землетрясений в Красноярске
Если учет сейсмичности при строительстве способен привести к таким результатам, то стоит ли повышать величину балльной оценки для всего города? Насколько вообще велика вероятность в городе серьезных землетрясений? В пояснении к карте общего сейсмического районирования, той самой, которая определяет для Красноярска оценку в 6 баллов, содержится оговорка о том, что превышение расчетной силы в 6 баллов с 10-процентной вероятностью возможно в течение 50 лет.
Как говорят специалисты, за все время наблюдения за сейсмической активностью, то есть начиная с 1964 года и до наших дней, в Красноярске не отмечено ни одного землетрясения, сила которого доходила бы до 6 баллов по международной шкале. За всю историю города упоминание о серьезном землетрясении только одно. Если верить источнику, произошло оно в 1806 году.
«Единственное упоминание о землетрясении 1806 года содержится в одной из французских газет, — поясняет заведующий сейсмической сетью „Центра сейсмического мониторинга“ Николай Пилимонкин, — но в то время французские СМИ могли легко перепутать Красноярск, например, с Иркутском. Поэтому полностью полагаться на этот источник нельзя».
По словам специалистов, Красноярск находится в достаточно спокойной сейсмической зоне. Единственным потенциальным источником сейсмической опасности для нас остаются Главный Саянский и Восточно-Саянский разломы. Колебания земной коры, которые в последние несколько лет ощущали жители краевого центра, имеют эпицентр не здесь, а за много сотен километров от Красноярска и являются отголосками дальних землетрясений. Поэтому, хотя землетрясения в последние годы периодически напоминают о себе, сила их невелика и они не приносят никакого вреда.
«Начиная с 2003 года в течение трех лет наблюдалась достаточно сильная сейсмическая активность на территории республики Алтай, где происходили сильные землетрясения, — рассказывает Николай Пилимонкин. — Серьезное землетрясение в этом районе произошло в 2003 году, когда сила толчков в эпицентре достигала 9 баллов, до Красноярска докатилось 4 балла. Это землетрясение имело транзитный характер (его эпицентр находился в 800 км от Красноярска) и никаких повреждений объектов вызвать не могло.
Постепенно эта активность стала сходить на нет, и сейчас в этом районе наблюдается полное затишье. В марте 2009 года произошло Крольское землетрясение. Сила докатившихся до Красноярска подземных толчков составляла 2,5 балла, так что, кроме приборов, почувствовать его смогли только жители верхних этажей. В настоящий момент на территории Красноярского края наблюдается слабая сейсмическая активность, которую мы называем фоновой. В первых числах мая 2010 года произошло землетрясение на территории водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС, в эпицентре было всего 3 балла, поэтому даже до ближайших населенных пунктов никаких его отголосков не дошло».
Так что ответ на вопрос, нужно ли сейчас менять требования к безопасности зданий и повышать балльную оценку, не кажется таким однозначным. Потому что, с одной стороны, на территории города существуют сложные грунты, где сейсмическая опасность может быть выше нормативной, а с другой, происходившие за всю историю в Красноярске землетрясения не достигали силы, на которую рассчитаны уже построенные и строящиеся объекты. У изменения балльной оценки для Красноярска до 7 баллов помимо повышения безопасности зданий, которую из-за отсутствия серьезных землетрясений горожане могут и не почувствовать, может быть и второй, и на этот раз вполне ощутимый эффект — рост цены и без того недешевого в Красноярске квадратного метра.
Источник: www.sibdom.ru
Как жить в сейсмоопасной местности?
Землетрясения – вещь неизбежная, однако мало кто из проживающих в непосредственной близости от крупного геологического разлома предпринимает хоть какие-то самостоятельные меры для защиты своих семей и жилищ. А ведь правильный ответ на вопрос, готов ли ты к настоящей катастрофе, предопределяет и ответ, есть ли у тебя шанс без потерь выкрутиться из неприятной ситуации или же ты обречен утратить все, что у тебя есть.
Последние несколько лет планету явно лихорадило. То там, то здесь землетрясения вели к ущербу грандиозного масштаба. В 2005 году в Пакистане от землетрясения погибло 86 000 человек, в 2008 году в Китае — 87 000, в 2010 году на Гаити число жертв приблизилось к 100 000 человек.
При этом мы не будем говорить о двух сильнейших землетрясениях за последние 10 лет — землетрясении 2004 года на Суматре и катастрофе Тохоку в 2011 году в Японии, поскольку там львиная доля жертв была следствием цунами, достаточно редкого геологического явления, которое в глазах большей части американцев выглядит такой же экзотикой, таким же исключением из правил, как, скажем, падение астероида. Тот факт, что из 13 самых губительных катастроф человеческой истории, связанных с землетрясениями, четыре произошли только после 2004 года, говорит не столько об изменениях в геофизике, сколько в переменах, коснувшихся человеческих обычаев. Растущая плотность населения, все более густая застройка центральных городских кварталов — все это делает привычные стихийные бедствия более серьезной угрозой для городских обитателей. (Для человека в чистом поле даже самое сильное землетрясение не представляет такой уж большой опасности. Зато скученное население большого города с его плотной застройкой легко может стать жертвой подобной катастрофы.)
Стыки тектонических плит. Давление соседних плит приводит к их сдвигу и разрушению лежащих над ними слоев породы. Из этого гипоцентра расходится цепочка сейсмических волн (не следует его путать с «эпицентром» — точкой, лежащей непосредственно над ним на земной поверхности). P-волны.
Первыми на сейсмостанции приходят продольные волны сжатия (Р-волны), имеющие высокую скорость распространения. Благодаря этому эффекту мы можем получить драгоценные секунды, позволяющие принять какие-то меры до прихода настоящего землетрясения. S-волны.
Поперечные сдвиговые волны (S-волны) приводят к смещению пород в направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны. До поверхности земли они доходят существенно позже.
Подобно волнам, бегущим по поверхности океана, они возбуждают волнообразные движения земной коры, и вызывают основные разрушения зданий. «Потерять в результате землетрясения целый город из первой десятки – сейчас это трудно даже представить. Найдутся люди, готовые с уверенностью сказать, что такого не может быть никогда. Хотя я бы сказал, что сейчас никто не имеет права на подобные категорические суждения». Том Хитон, сейсмолог из калифорнийского технологического института.
Зоны особого риска
На картах сейсмической угрозы зона вдоль всего тихоокеанского побережья залита красным цветом. Это и не странно, поскольку именно там пролегают линии основных разломов и стыкуются тектонические плиты. Имеется 82-процентная вероятность, что в течение ближайших 30 лет где-то под Южной Калифорнией произойдет землетрясение силой не менее 7 баллов. Именно этот штат обречен понести три четверти ущерба, запрогнозированного на все национальные потери от землетрясений.
Строительные нормы не всегда были такими строгими, как сейчас. Особенно это касается зон с повышенной сейсмической опасностью. Можно ли оценить степень безопасности тех или иных конструкций к землетрясению?
Глядя с тротуара на какой-нибудь небоскреб, мы не можем у него запросить весь пакет строительных документов, но кое-какие выводы вы можете сделать и по внешнему виду. Стальной каркас более надежен, чем бетонный или, тем более, кирпичная кладка, а более современные небоскребы строились с учетом более жестких требований по сейсмостойкости. «При строительстве нового здания не следует тупо добиваться все большей и большей прочности, — говорит инженер-архитектор Аарон Рейнольдс. – Вам просто нужно держать под контролем те самые места, где первым делом должны выявиться разрушения». Для этого в конструкцию зачастую включают балки, содержащие ослабленные места, называемые за свою форму «собачьи кости». Эти специально ослабленные зоны поглощают колебания, отводя напряжения от сварных швов.
Но американцам следует помнить, что землетрясения угрожают не только Калифорнии. В августе 2011 года толчок силой 5,8 балла постиг город Ричмонд, штат Виргиния. Землетрясение, которое люди почувствовали на всем пространстве от Джорджии до Квебека, было в этих краях самым сильным за все последнее столетие.
На базе новых палеосейсмических данных и более сложной методики компьютерного прогнозирования Геологическая служба США (USGS) создает новые, более точные карты сейсмического риска, где красная заливка ограничивается не столь обширными зонами и концентрируется в таких участках, как, например, зона субдукции Каскадия неподалеку от северо-западного тихоокеанского побережья, разлом Уасатч рядом с Солт-Лейк-Сити и сейсмическая зона Нью-Мадрид, простирающаяся от южного Иллинойса в глубь Арканзаса (именно здесь в 1811—1812 годах были отмечены землетрясения с магнитудой 7). Последним землетрясением в регионе Лос-Анджелеса, повлекшим серьезные последствия, можно считать толчок в Нортридже магнитудой 6,7. Тогда, в 1994 году, погибло 57 человек, а материальный ущерб составил $20 млрд.
Источник: www.techinsider.ru
СНиП II-7-81 * «СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ» С КОМПЛЕТОМ КАРТ ОСР-97
// В связи со сменой парадигмы сейсмического районирования, когда вместо одной традиционной карты СР составлен комплект карт ОСР-97, характеризующих разную степень сейсмической опасности, в действующий с 1981 г. СНиП II-7-81 внесены изменения, учтенные в 5-й редакции СНиП — СНиП II-7-81 *//.
Изменение № 5 СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах»
(Введено в действие с 1 января 2000 г. постановлением Госстроя России от 27.12.99 № 91) .
1. Пункт 1.1 изложить в следующей редакции: «Настоящие нормы следует соблюдать при проектировании зданий и сооружений, возводимых на площадках сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов».
2. Пункт 1.2 дополнить абзацем следующего содержания: «Для обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений допускается применение сейсмоизоляции и других систем регулирования динамической реакции сооружения при условии проектирования их по специальным техническим условиям, согласованным с Госстроем России».
3. Пункт 1.3 изложить в следующей редакции:
«Интенсивность сейсмических воздействий в баллах (сейсмичность) для района строительства следует принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации — ОСР-97, утвержденных Российской Академией наук. Указанный комплект карт предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов и отражает 10 %- (карта А), 5 %- (карта В), 1 %-ную (карта С) вероятность возможного превышения (или 90 %-, 95 %- и 99 %-ную вероятность непревышения) в течение 50 лет указанных на картах значений сейсмической интенсивности.
Указанная на картах сейсмическая интенсивность относится к участкам со средними по сейсмическим свойствам грунтами ( II категории, согласно табл. 1). Комплект карт ОСР-97 (А, В, С) позволяет оценивать на трех уровнях степень сейсмической опасности и предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов трех категорий, учитывающих ответственность сооружений:
карта А — массовое строительство;
карты В и С — объекты повышенной ответственности и особо ответственные объекты.
Решение о выборе карты при проектировании конкретного объекта принимается заказчиком по представлению генерального проектировщика, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах».
4. Пункт 1.6 изложить в следующей редакции: «На площадках, сейсмичность которых превышает 9 баллов, возводить здания и сооружения, как правило, не допускается. При необходимости строительство на таких площадках допускается по специальным техническим условиям, согласованным с Госстроем России».
ИЗ ОБЪЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ К КАРТАМ ОСР-97
площади сейсмических зон и величина ожидаемого сейсмического эффекта
на новых картах ОСР-97 (А, В, С) существенно увеличились
Как известно, площади сейсмических зон и величина ожидаемого сейсмического эффекта на новых картах ОСР-97 (А, В, С) существенно увеличились по сравнению с картой образца 1978 года (см. также раздел «Районирование»).
Гистограмма, приведенная слева, иллюстрирует соотношение размеров площадей с разной интенсивностью сейсмических воздействий, указанной на каждой из этих нормативных карт, по отношению ко всей площади территории Российской Федерации. Процент площадей для интенсивности VI, VII, VIII и IX баллов указан внутри гистограмм, а суммарная величина по каждой из карт приведена на оси ординат слева.
В связи с тем, что исследования по ОСР-97 указали на более высокую сейсмическую опасность на территории России и на дефицит прочности существующих строительных объектов, Правительство Российской Федерации постановлением от 25 сентября 2001 г. №690 утвердило Федеральную целевую программу (ФЦП) «Сейсмобезопасность территории России» (2002-2010 гг.).
Однако, не завершившись, эта программа в 2006 году была полностью ликвидирована очередным правительством РФ (Распоряжение от 11 ноября 2006 г., №1546-р).
Спохватившись, следующее правительство теперь стало готовить новую ФЦП:
Как известно, начиная с первой нормативной карты ОСР-37 общего сейсмического районирования территории нашей страны, созданной в 1937 г. проф. Г.П. Горшковым, такие карты стали регулярно составляться и обновляться в среднем каждые 10 лет, актуализируясь по мере накопления новых сведений о местных и близких землетрясениях и совершенствования методологических основ.
Созданному в 1997 году и действующему в настоящее время комплекту вероятностных нормативных карт ОСР-97 уже исполнилось 12 лет. Согласно сложившейся традиции, карты ОСР-97 так же должны быть актуализированы, хотя и выдержали все «сейсмические испытания», имевшие место в 1998-2009 гг.
За истекший период времени на территории Российской Федерации произошло несколько десятков ощутимых и сильных землетрясений с магнитудой М=5 и выше. Среди них такие крупнейшие сейсмические события, как разрушительные землетрясения на Сахалине (2000 г., М=7.1, интенсивность 8-9 баллов; 2007 г., магнитуда М=6.8, 9 б.), в Горном Алтае (2003 г., М=7.5, 9-10 б.), в Корякии (2006 г., М=7.7, 9-10 б.), на Курилах (2006 г, М=8.3, 10-11 б.; 2007 г., М=8.2, свыше 11 б.; 2009 г., М=7.6 и 7.0, свыше 9 б.).
О целесообразности актуализации карт ОСР-97, отмечая их достижения, сообщается также в новой Федеральная целевой программе (ФЦП) «Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения в сейсмических районах Российской Федерации на 2009 – 2013 годы» (см. ниже).
ФЕДЕРАЛЬНАЯ ЦЕЛЕВАЯ ПРОГРАММА «ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЖИЛЫХ ДОМОВ, ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ И СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА 2009 — 2013 ГОДЫ»
(Постановление Правительства Российской Федерации от 23 апреля 2009 г. N 365; Р аспоряжение Правительства Российской Федерации от 15 августа 2008 г. N 1197-р).
Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения, а также минимизация потерь от землетрясений в регионах с высоким уровнем сейсмических рисков являются важными факторами устойчивого социально-экономического развития и обеспечения национальной безопасности Российской Федерации.
С целью уточнения сейсмической опасности территории Российской Федерации Российской академией наук в 1991 — 1997 годах были разработаны и дополнены карты общего сейсмического районирования (ОСР-97) с использованием усовершенствованных методов и технологий прогнозирования сейсмической опасности.
Как показали результаты общего сейсмического районирования, сейсмическая опасность на территории Российской Федерации оказалась более значительной, чем это представлялось прежде. В соответствии с новыми картами сейсмическая опасность на территории многих субъектов Российской Федерации была уточнена и оказалась выше на 1 — 2 и даже 3 балла, то есть уровень сейсмического риска на этих территориях значительно повысился в сравнении с прежними расчетными величинами.
Вместе с тем застройка данных районов много лет велась без учета такого уровня сейсмической активности. Здания и сооружения, построенные до уточнения величины сейсмической опасности, имеют значительный дефицит сейсмостойкости, их разрушение в результате землетрясений может привести к огромным людским и материальным потерям.
.Уломов В.И. Об инженерно-сейсмологических изысканиях в строительстве // журнал «Инженерные изыскания» №9, 2009. С.28-39 (pdf- 2,6 Мгбайт) .
Уломов В.И. Макросейсмический режим и дифференцированная оценка сейсмических воздействий // журнал «ГеоРиск», 2009. С.16-19 ( pdf- 0,47 Мб ).
МАГНИТУДА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (М, от латинского magnitudo — величина) — количественная характеристика энергетики очага землетрясения, определенная по инструментальным наблюдениям сейсмическими станциями и позволяющая сравнивать источники сейсмических волн по их энергии. Магнитуда — логарифмическая величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Имеется множество различных шкал магнитуд, включая локальную магнитуду (M L ), магнитуду, определенную по поверхностным (M S ) и по объемным волнам (mb), по сейсмическому моменту (M W ). Более современной энергетической оценкой землетрясений являются моментные магнитуды M W , обусловленные сдвиговой подвижкой пород в сейсмическом очаге. Самые крупные землетрясения происходят на Земле, в среднем, один раз в год. Наибольшими из инструментально зарегистрированных землетрясений были Чилийское землетрясение 22 мая 1960 года с Мw=9.5 и относительно недавнее Индонезийское землетрясение 26 декабря 2004 года с аналогичной моментной магнитудой Мw.
Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.
Приведенный ниже рисунок иллюстрирует среднее количество землетрясений разных магнитуд M s , ежегодно происходящих на всем земном шаре.
ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ( I — intensity) — сейсмический эффект, оцениваемый в баллах по описательной шкале интенсивности сотрясений земной поверхности, основанной на реакции людей, строительных объектов и на изменениях природных объектов. Сейсмический эффект определяется в основном тремя параметрами: уровнем амплитуд, преобладающим периодом и продолжительностью колебаний.
Последний фактор может оказаться решающим для нарушения устойчивости сооружений, для которых кратковременная нагрузка даже с весьма высокой амплитудой (ускорением) может быть неопасной. В Российской Федерации используется сейсмическая шкала MSK-64. Максимальное значение интенсивности в этой шкале, как и в большинстве других аналогичных шкал, составляет 12 баллов. Более современной шкалой сейсмической интенсивности является 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала — EMS-98 . Инженеры-строители при проектировании зданий и сооружений обычно учитывают информацию об интенсивности, начиная с 7 баллов или выше. (В Японии пользуются 7-балльной шкалой сейсмической интенсивности.) Сейсмический эффект, наблюдаемый в том или ином пункте, зависит как от величины (магнитуды) землетрясения, так и от удаленности и глубины залегания сейсмического очага, спектральных характеристик сейсмических волн, а также от местной геологии в этом пункте. Наиболее сильными из известных землетрясений были 11-12-балльные Хангайские землетрясения 9 и 23 июля 1905 года в Монгольском Алтае.
Примерное соотношение магнитуды и балльности в зависимости от глубины очага землетрясения:
СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ — максимальные сейсмические воздействия, возникающие с определенной вероятностью на заданной территории в заданном интервале времени и связанные с повторяемостью землетрясений. Оценка сейсмической опасности — первый шаг к сейсмическому районированию и оценке сейсмического риска. Сейсмическая опасность обусловливается явлениями, сопровождающими землетрясения (сотрясения грунта, поверхностные разрывы, оползни, обвалы, цунами и т.п.) и влияющими на нормальную жизнедеятельность. Вероятностный анализ сейсмической опасности (ВАСО) — метод, сочетающий в себе альтернативные модели очагов землетрясений, периоды повторяемости сейсмических явлений, зависимости затухания сейсмического эффекта с расстоянием, а также явные и случайные неопределенности в вероятностной модели сейсмической опасности.
СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ — картирование потенциальной сейсмической опасности в баллах макросейсмической шкалы или в других параметрах (ускорение, скорости колебаний грунта и др.), которые необходимо учитывать при строительстве в сейсмических районах. Согласно российским стандартам, сейсмическое районирование подразделяется на общее сейсмическое районирование (ОСР), детальное сейсмическое районирование (ДСР) и сейсмическое микрорайонирование (СМР). Различие между перечисленными видами сейсмического районирования заключается в объектах изучения, содержании задач и методиках их решения, что определяет масштабы картирования. Карты сейсмического районирования различного уровня входят в состав Строительных норм и правил (СНиП), а также других нормативных и методических документов по сейсмостойкому проектированию и строительству.
СЕЙСМИЧЕСКАЯ УЯЗВИМОСТЬ — отношение ожидаемых затрат на восстановление объектов, которые могут быть подвержены разрушающему воздействию землетрясения заданной интенсивности, к их первоначальной стоимости. Уязвимость изменяется от 0 (отсутствие повреждений) до 1.0 (не подлежит восстановлению). Зная текущую стоимость объекта, можно определить ущерб в денежном выражении.
Зависимость уязвимости от сейсмического воздействия (например, в баллах) называется функцией уязвимости. Под уязвимостью населения понимается возможная доля погибших, раненых от общего числа жителей, находившихся в той или иной зоне сейсмической интенсивности. В некоторых странах, чтобы условно оценить материальные потери, связанные с гибелью и травмами людей, учитываются страховые выплаты, связанные с этими случаями. В России же до сих пор отсутствует закон о страховании от землетрясений.
СООТНОШЕНИЕ МАГНИТУДЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
И ИХ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
Ориентировочное соотношение величин М и I
для неглубоких очагов землетрясений
Интервал магнитуд М,
по Рихтеру, единицы
Интенсивность I ,
по шкале MSK-64 , баллы
ЗАТУХАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА С УДАЛЕНИЕМ ОТ ЭПИЦЕНТРА
Магнитуда землетрясения характеризует энергию сейсмических волн, излучаемых его очагом, а интенсивность сейсмических сотрясений на земной поверхности зависит как от величины эпицентрального расстояния, так и от глубины залегания очага. Приведенные кривые затухания характеризуют спадание интенсивности сейсмических сотрясений с удалением от эпицентра землетрясений разных магнитуд с «нормальной» глубиной очагов, верхняя кромка которых расположена достаточно близко к земной поверхности. Чем очаг глубже, тем слабее сейсмический эффект в эпицентре и тем медленнее затухает он с расстоянием.
// Этот эффект можно уподобить интенсивности освещенности поверхности обычным фонариком. Чем ближе он к ней, тем ярче освещенность на кратчайшем расстоянии от него, но тем быстрее она убывает с удалением от фонарика. При удалении же самого фонарика от освещаемой поверхности освещенность в центре становится тусклее, но зато этот «менее опасный полумрак» охватывает достаточно большую площадь. //
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ОЧАГИ СЦЕНАРНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
В строительной практике, наряду с вероятностными оценками сейсмической опасности, определяемыми на основе нормативных карт сейсмического районирования территории Российской Федерации – ОСР-97, нередко применяются также и детерминистские методы расчета ожидаемых сейсмических воздействий от так называемых сценарных землетрясений, независимо от того, когда они произойдут. При этом решающую роль играет адекватный выбор потенциальных очагов землетрясений, представляющих наибольшую опасность заданным площадям и конкретным строительным объектам.
Непременным условием идентификации и сейсмологической параметризации потенциальных очагов землетрясений (ПОЗ), рассматриваемых в качестве сценарных, является опора на сейсмогеодинамическую модель зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ), на основе которой создавался комплект официальных карт ОСР-97, имеющих федеральное значение.
При расчете теоретических (синтетических) акселерограмм и динамической реакции зданий и сооружений на сейсмические воздействия, должен учитываться целый ряд геолого-геофизических параметров ПОЗ и среды, в которой распространяются сейсмические волны (местоположение очага, его размеры и ориентация в пространстве, магнитуда, сейсмический момент, затухание сейсмических волн различной длины с расстоянием, спектральное влияние реальных грунтов и другие факторы).
Поскольку детерминистские оценки сейсмического эффекта, получаемые по сценарным землетрясениям, являются консервативными, они нередко существенно завышают величину сейсмической интенсивности, получаемую вероятностными методами. В то же время, такие экстремальные сейсмические воздействия могут оказаться чрезвычайно редкими событиями, которыми зачастую можно и пренебречь. В этой связи допускается перевод детерминистских оценок в вероятностные, соответствующие нормативным требованиям карт ОСР-97.
Объемная модель источников землетрясений и потенциальные очаги, представляющие наибольшую опасность для условного города. 1 – линеаменты, 2 – домены, 3 – очаги крупных землетрясений с магнитудой М=6.8 и более, 4 – очаги землетрясений с М=6.7 и менее, 5 – траектории распространения сейсмических волн от потенциальных очагов Z1 и Z2 землетрясений в сторону города.
На этом рисунке приведен пример распространения сейсмических волн от двух потенциальных источников землетрясений – от относительно небольшого очага Z1, расположенного в домене непосредственно под городом, и от наиболее крупного очага Z2, принадлежащего линеаменту и удаленного от города на значительное расстояние.
В первом случае, сценарное землетрясение характеризуется умеренной магнитудой (не более М=5.5) и небольшой глубиной залегания очага (не более 10 км). Во втором случае, очаг относится к линеаменту высокого ранга (магнитуда М=7.5) и имеет достаточно большую протяженность (около 100 км).
Очаг Z1 генерирует высокочастотный спектр излучаемых волн, имеющих небольшую продолжительность и достаточно большие ускорения, опасные в основном для невысоких строений. И наоборот, низкочастотные динамические воздействия от очага Z2, которым свойственны относительно небольшие ускорения, по сравнению с событием Z1, представляют значительную опасность для высотных строительных объектов своей очень большой продолжительностью (возможно, также большими скоростями колебаний и смещениями грунта) при малых величинах ускорений.
В соответствии со Строительными нормами и правилами — СНиП II -7-81* «Строительство в сейсмических районах», расчеты зданий и сооружений с учетом сейсмических воздействий следует выполнять с использованием инструментальных записей ускорений колебаний основания при землетрясении, наиболее опасных для данного здания или сооружения, а также синтезированных акселерограмм.
Весьма полезную информацию о сейсмических воздействиях землетрясений на строительные объекты можно найти в статье Е.А.Вознесенского (МГУ, 1998) — ( pdf , 176 Кбайт ).
Источник: seismos-u.ifz.ru