Землетрясение и трещины в зданиях

Написание этой статьи связано с произошедшим 19 октября 2015 года землетрясением в Свердловской области. Его магнитуда составила от 3,2 до 4,2. Эпицентр был наиболее близок к поселку Шаля, который находится примерно в 165 км от Екатеринбурга. Предыдущее сравнимое по силе землетрясение было на территории Свердловской области в 2010 году. По предварительным данным МЧС пострадавших и разрушений нет. Но нас все же как всегда нас волнует проблема трещин в зданиях. И в этой статье мы постараемся копнуть немного глубже, чтобы рассмотреть два основных вопроса, связанных с заданной темой:

  • Выявление повреждений зданий после землетрясения
  • Безопасность при землетрясениях зданий, уже имеющих повреждения

Трещины землетрясение 4Землетрясения небольшой интенсивности в разных регионах России явление не такое уж и редкое. Вот некоторые сейсмические события, произошедшие в России за последние дни по данным сводки новостей о сейсмической и вулканической активности:

  • 18.10.2015 г. в 09:06:31 мск в регионе: «Красноярский край» произошло землетрясение магнитудой 5,3. Координаты: 57°10’12»с.ш., 94°17’00»в.д.. Глубина: 10,0 км. Ориентиры: Населенный пункт 112,52 км (эпицентр) и 112,96 км (гипоцентр) на северо-восток от н.п.Железногорск.
  • 18.10.2015 г. в 13:35:02 мск в регионе: «Курильские о.» произошло землетрясение магнитудой 4,9. Координаты: 45°50’24»с.ш., 150°48’36»в.д.. Глубина: 80,91 км. Ориентиры:
    Населенный пункт 237,22 км (эпицентр) и 250,64 км (гипоцентр) на северо-восток от н.п.Курильск; Вулкан 37,56 км (эпицентр) и 89,2 км (гипоцентр) на юго-восток от вyлкана 0900-13.
  • 19.10.2015 г. в 00:44:53 мск в регионе: «Свердловская область» произошло землетрясение магнитудой 4,1. Координаты: 57°05’24»с.ш., 58°57’00»в.д.. Глубина: 10 км. Ориентиры: 51,67 км (эпицентр) и 52,63 км (гипоцентр) на северо-запад от н.п.Нижние Серги.
  • 19.10.2015 г. в 20:08:19 мск в регионе: «Курильские о.» произошло землетрясение магнитудой 4,3. Координаты: 49°08’00»с.ш., 155°43’48»в.д.. Глубина: 2 км. Ориентиры: 734,09 км (эпицентр) и 734,09 км (гипоцентр) на северо-восток от н.п.Курильск; 77,75 км (эпицентр) и 77,78 км (гипоцентр) на юго-восток от вyлкана Креницына.
  • 19.10.2015 г. в 20:09:26 мск в регионе: «Красноярский край» произошло землетрясение магнитудой 3,2. Координаты: 54°11’24»с.ш., 94°45’00»в.д.. Интенсивность сотрясений в эпицентре составила 3,7 баллов MSK64. Ориентиры: 208 км (эпицентр) на северо-восток от н.п.Минусинск.
  • 20.10.2015 г. в 16:26:36 мск в регионе: «Республика Бурятия» произошло землетрясение магнитудой 3,5. Координаты: 52°30’36»с.ш., 101°16’12»в.д.. Интенсивность сотрясений в эпицентре составила 4,1 баллов MSK64. Ориентиры: 98,08 км (эпицентр) на восток от н.п.Орлик.

Трещины землетрясение 3Очень большая часть землетрясений происходит на малонаселенных территориях и не получает широкого общественного резонанса. Но в случае, когда землетрясение происходит в густонаселенной местности, это вызывает интерес у населения, живое обсуждения в сети и многочисленные публикации в прессе.

Землетрясение в Кемеровской области 2013 год

Из последних широко обсуждавшихся масштабных землетрясений можно вспомнить «кемеровское» магнитудой 5,3, которое произошло 19.06.2013 г. в 21 километре от города Белово Кемеровской области на глубине 9,8 километра, подземные толчки почувствовали даже жители Новосибирска. В этом случае ряд зданий получил повреждения, а в связи с продолжавшимися афтершоками, обследование зданий специалистами проводилось не по одному разу. Власти серьезно подошли к происшествию — кроме постоянного контроля состояния зданий и выявления повреждений, велась работа и с населением — многим пострадавшим были выплачены компенсации, а часть даже переселили. Для наиболее близкого к эпицентру города Белово в строительных нормах СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах СНиП II-7-81* (актуализированного СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» (СП 14.13330.2011))» предусмотрено отнесение к району с возможными землетрясением силой 6 баллов по шкале  MSK-64 (для зданий массового строительства). Если, используя таблицу 2 ГОСТ Р 53166-2008 «Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика. Землетрясения», мы приблизительно прикинем силу толчков, основываясь на установленной магнитуде 5,3, то получим более 7 баллов! А 7 баллов в данном случае берется в расчет при проектировании только для особо ответственных зданий. Т.е. фактически строительные нормы, по которым возводились здания, не предусматривали возникновение землетрясения такой силы, что и привело к значительному количеству повреждений зданий.

Трещины землетрясение 1Землетрясение в Свердловской области 2015 год

Если вернуться к последнему землетрясению в Свердловской области, то картина будет следующей. Установленная магнитуда до 4,2 по той же таблице ГОСТ приблизительно дает силу толчков 5-6 баллов. СП для поселка Шаля устанавливает сейсмическую опасность для целей проектирования зданий  6 баллов.

Следует отметить, что магнитуду землетрясения нельзя напрямую привязывать к бальной шкале MSK-64. А фактическая сила сейсмического воздействия на здание, также, как и способность здания противостоять этим воздействиям, зависят от многих факторов, включая конкретные грунтовые условия и особенности конструктивных решений здания. Но приведенные примеры дают приблизительную оценку того, насколько нормами проектирования предусмотрены реально произошедшие землетрясения. И судя по всему, в «кемеровском» землетрясении сила толчков была выше прогнозируемой СП, а в «свердловском» случае была близка к максимально установленным. Возможно, что эти выводы не так однозначны и могут быть подвергнуты критике со стороны специалистов. Однако, при подготовке статьи мы не нашли в СМИ каких-либо ясных комментариев специалистов относительно данного вопроса. И основываясь на собственных выводах, мы можем предположить, что на самом деле землетрясения с силой толчков, близких к максимально предусмотренным в нормах проектирования зданий, не такая уж большая редкость. А еще следует учесть, что постоянное изучение сейсмической активности на территории России позволяет уточнять существующую карту сейсмического районирования территорий. И нередко, в связи с пересмотром этой карты, существующие населенные пункты попадают в новую зону с возможным более высоким сейсмическим воздействием. Но в таких случаях существующие здания при их проектировании не рассчитывались на более высокие воздействия и не способны им противостоять. Это обстоятельство требует проведения мероприятий по антисейсмическому усилению конструкций таких зданий. Существуют специальные программы, в рамках которых такие мероприятия проводятся.

Трещины землетрясение 2Выводы

Какие главные выводы можно почерпнуть из приведенного выше описания общей ситуации? Защита зданий от сейсмических воздействий — проблем актуальная и важная. Да здания проектируются с запасом прочности, но сила землетрясений во многих случаях близка к максимальной, которой могут эти здания противостоять. Об этом свидетельствуют фактические повреждения зданий, получаемые при землетрясениях. В связи с этим важно и другое обстоятельство — техническое состояние зданий должно поддерживаться на уровне, близком к проектному. То есть нельзя допускать, чтобы техническое состояние зданий, за счет физического износа и полученных в ходе эксплуатации повреждений, снижалось до такого уровня, когда ухудшается способность здания противостоять сейсмическим воздействиям. Отталкиваясь от заданного в начале статьи основного вопроса, мы приходим к выводу, что трещины и другие повреждения в несущих конструкциях, снижающие способность здания противостоять землетрясениям, должны своевременно устраняться. Если же этого не происходит, то такие здания попадают в группу риска при возможных землетрясениях и требуют большего внимания.

Практические рекомендации

После любых существенных сейсмических событий следует проводить сплошные внеплановые осмотры зданий с целью выявления полученных конструкциями зданий повреждений. Особое внимание следует уделять зданиям, имеющим значительный физический износ и не устраненные ранее повреждения. Все выявленные в ходе таких осмотрах повреждения следует ставить под контроль, в случае с трещинами в несущих конструкциях следует обязательно использовать маяки для наблюдения.

На что обратить внимание при осмотре здания, где чаще всего образуются трещины и как их выявлять при осмотрах? — ответы на эти вопросы можно найти в нашей статье «Выявление трещин в зданиях». Дополнительно мы приводим выдержку из СП 31-114-2004 «Правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах». Этот текст позволит ознакомиться с некоторыми распространенными видами повреждений зданий при землетрясениях.

9.2.8 В каменных зданиях и сооружениях при землетрясении обычно происходят следующие повреждения:

  • отрыв наружной продольной стены здания от поперечных стен (рисунок 9.2). Об этом свидетельствует вертикальная трещина в их примыканиях;
  • в наружных и внутренних стенах образуются косые и крестообразные трещины (рисунок 9.3);
  • в простенках помимо трещин часто расслаивается кладка, а в углах возле перемычек образуются выколы и даже обрушения (рисунки 9.4, 9.5);
  • в местах сопряжения металлических и железобетонных конструкций (балки перекрытий, обвязки, элементы лестничных клеток и лифтовых коробок) с каменной кладкой образуются различные выколы, расслоения, раздавливания и другие повреждения (рисунки 9.6, 9.7);
  • в угловых соединениях и крестообразных пересечениях стен образуются вертикальные и ступенчатые (по шву кладки) трещины и нарушения монолитности кладки (рисунок 9.8).

Рисунок 9.2

1 — отклонение верха стены от вертикали; 2 — выпучивание средней части стены после разрушения связей

Рисунок 9.2 — Схема отрыва продольных несущих стен от поперечных конструкций здания

Рисунок 9.3

Рисунок 9.3 — Схема расположения трещин в несущих конструкциях стен, вызванных землетрясением и просадками фундамента из-за деформации грунта основания

Рисунок 9.4

а — д — повреждения в относительно узких простенках; е, ж — повреждения в более широких простенках

Рисунок 9.4 — Схематическое изображение характерных повреждений каменных простенков при землетрясении

Рисунок 9.5

а, б — повреждение перемычки; в — е — повреждение кладки под перемычкой

Рисунок 9.5 — Характерное повреждение перемычки и каменной кладки над перемычкой

Рисунок 9.6

а — сдвиг по бетонной подкладке; б — разрушение кладки в местах опирания плит; в — вырыв конца плиты из кладки стены

Рисунок 9.6 — Смещение плит перекрытий и повреждение кладки стен

Рисунок 9.7

а — основные места повреждений кладки и конструкций лестниц; б — повреждение над дверным проемом

Рисунок 9.7 — Повреждение конструкций в лестничной клетке

Рисунок 9.8

а — в — трещины; г — расслоение кладки в средней части стены; 1 — дверной проем; 2 — вентиляционный канал

Рисунок 9.8 — Возможное повреждение глухих участков стен

9.2.9 Землетрясение может вызвать неравномерную просадку грунта основания, и тогда здание получит дополнительные разрушения. При этом самые сильные повреждения конструкций здания происходят в зонах просадки (см. рисунок 9.3). Восстанавливать и усиливать такой объект следует после заключения специалистов о том, что развитие просадки может быть остановлено. Работы на объекте должны начинаться с укрепления грунта основания и фундаментов.

9.2.10 При землетрясении может произойти частичное разрушение стены, например, как результат потери несущей способности перегруженного простенка. Наиболее характерное повреждение стен — это появление косых и X-образных трещин, которые проходят главным образом по швам кладки, начинаясь в углах проемов и других местах ослабления стен. Если трещина пересекает и камни, то это признак недостаточной их прочности, а расслоение кладки — свидетельство слабого сцепления раствора с камнем. Величины раскрытия трещин могут быть различными, вплоть до сквозных и зияющих, и являются главным признаком при оценке степени повреждения элемента стены.

9.2.11 Перекрытия и конструкции лестниц, выполняемые, как правило, из сборного железобетона, получают повреждения в большинстве случаев в виде взаимного смещения смежных элементов, что происходит вследствие недостаточной прочности связей между ними: разрушение сварных соединений, отрыв закладных деталей из-за отсутствия достаточной анкеровки, плохая сварка, непрочный бетон или отсутствие замоноличивания стыков и т.д.

Смещение конструкций, вызванное небольшими допусками в сборных конструкциях и малыми площадками опирания железобетонных элементов, каждый из которых легко приходит в движение при землетрясении, требует надежности соединений и тщательного замоноличивания.

[kopa_button type=»style2″ size=» large»]Выявление трещин в зданиях[/kopa_button]

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

девять + 15 =