Бжд в условиях тектонических ЧС. Землетрясения.

­ Землетрясения- это подземные толчки и колебания земной по­верхности, возникающие в результате внезапных смещений и разры­вов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на боль­шие расстояния в виде упругих колебаний.

Природа землетрясений до конца не раскрыта. Землетрясения про­исходят в виде серии толчков, которые включают форшоки, главный толчок и афтершоки. Число толчков и промежутки времени между ними могут быть самыми различными. Главный толчок характеризу­ется наибольшей силой, его продолжительность обычно несколько секунд, но субъективно людьми воспринимается как очень длительная. Согласно данным психиатров и психологов, изучавших землетрясения, афтершоки иногда производят более тяжелое психи­ческое воздействие, чем главный толчок. У людей под воздействием афтершоков возникало ощущение неотвратимости беды, и они, скованные страхом, бездействовали вместо того, чтобы искать безопасное место и защищаться.

Гипоцентр - очаг землетрясения, некоторый объем в толще Земли, в пре­делах котopoгo происходит высвобождение энергии. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицен­тром, вокруг него происходят наибольшие разрушения.

Количество землетрясений, ежегодно регистрируемых на земном шаре, измеряется сотнями тысяч, а по данным других авторов ­ мил­лионами. В среднем каждые 30 с регистрируется одно землетрясение, большинство из них относится к слабым, и мы их не замечаем.

Силу землетрясения оценивают по интенсивности разрушений на поверхности Земли.

Существует много сейсмических шкал интенсивности. По международной шкале MSK-­64 сила землетрясений оценивается в баллах. Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний, называются изосейстами.

Магнитуда пропорциональна логарифму энергии землетрясений и позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Значение магнитуды землетрясений определяется из наблюдений на сейсмических станциях. Колебания грунтa, возникающие при землетрясениях, регистрируются специальными приборами- сейсмографами. Результатом записи сейсмических колебаний является ceйcмогpaмма,­ на которой записываются продольные и поперечные волны.

Землетрясения распространены по земной поверхности очень нe­равномерно. Пока не решена проблема прогноза, то есть определения времени будущего землетрясения. Основной путь к решению этой проблемы ­ регистрация «предвестников» землетрясения ­ слабых предваритель­ных толчков (форшоков), деформаций земной поверхности, измене­ний параметров геофизических полей и др.

Землетрясение - грозная стихия, не только разрушающая гopo­да, но и уносящая тысячи человеческих жизней. Так, в 1908 г. зем­летрясением с магнитудой 7,5 был разрушен г. Мессина (Италия), погибло более 100 тыс. человек. В 1923 г. катастрофическое земле­трясение (магнитуда 8,2) с эпицентром на острове Хонсю (Япония) разрушило Токио, Иокогаму, погибло около 150 тыс. человек. В 1948 г. землетрясением с магнитудой 7 и силой 9 баллов был разрушен Аш­хабад, погибло 110 тыс. человек. Сильнейшее землетрясение ХХ в. произошло 28 июля 1976 г. близ г. Танчшань в Китайской Народной Республике. По одним данным погибло 240 тыс. человек, по другим потери составили более полумиллиона человек, ущерб ­ 2 млрд. дол­ларов. Иногда землетрясениям предшествуют грозовые разряды в атмосфе­ре, выделения метана из земной коры. Это так называемые «предвестники» землетрясений. Возникающие при землетрясении колебания могут быть причиной вторичных эффектов. К таким эффектам относятся ополз­ни и селевые потоки, цунами, снежные лавины, наводнения, разломы в скальных породах, пожары, коробления земной поверхности.

Эффективность действий в условиях землетрясений зависит от уровня организации аварийно­-спасательных работ, эффективности системы оповещения и обученности населения.

При первом толчке землетрясения необходимо срочно покинуть здание (в запасе есть 10-15 секунд) либо занять наиболее безопасное место внутри здания: под дверным проемом, в проемах капитальных внутренних стен или в углах от этих стен, под балками каркаса. В любом случае нельзя поддаваться панике, суетиться и действовать необдуманно.

Расчет зоны ЧС при землетрясениях. При землетрясениях обра­зуются продольные, поперечные и поверхностные волны, распростра­няющиеся от гипоцентра. Продольные сейсмические волны имеют большую скорость (6-8 км/с) и ощущаются на поверхности земли в первую очередь. Поперечные волны совершают колебания, перпен­дикулярные продольным, и имеют скорость в 2-3 раза меньше. Про­дольные и поперечные волны определяют разрушающее воздействие на средних расстояниях от эпицентра землетрясения. Поверхностные волны определяют разрушающее действие землетрясения в дальней зоне от эпицентра.

Основными характеристиками землетрясений, определяющими размеры зоны ЧС, являются: энергия, магнитуда, интенсив­ность энергии на поверхности земли, глубина гипоцентра.

Магнитуда- мощность землетрясения, выраженная десятич­ным логарифмом максимальной амплитуды смещения почвы в мик­рометрах на расстоянии 100 км от эпицентра и измеряемая в баллах по шкале Ч. Рихтера (0- 9 баллов).

Интенсивность (сила) землетрясения на поверхности земли (xaрактеризует степень разрушения) зависит от глубины очага, магниту­ды, состава грунтa и измеряется по шкале MSK­64 (0-­12 баллов).

Сильные сотрясения почвы будут наблюдаться на больших расстояниях от эпицентра. Например, при магнитуде, равной 8-­9 баллам, co­трясения будут на расстоянии до 100-160 км в течение 0,5-1,5 мин.

Проявления последствий землетрясения подразделяются на две фазы. Первая фаза­ - время прихода продольных волн, когда ощущают­ся толчки и здания получают не значительные разрушения. Вторая фаза - время прихода поверхностных сейсмических волн. Вторая фаза главная, она определяет степень разрушения объекта.

Интервал времени между 1 и 11 фазами составляет 30-60 с, что позволяет принять экстренные меры защиты.

Прогнозирование землетрясений может быть долгосрочным и краткосрочным. Оно осуществляется сетью сейсмических станций на тepритории РФ. Предвестниками землетрясений являются рост слабых толчков (форшоков), подъем воды в скважинах, деформация поверх­ности земли, повышение уровня радиации (за счет радона), необыч­ное (беспокойное) поведение животных и птиц.

Действия населения. Мероприятия и защита от последствий зем­летрясений разделяются на предварительные меры и действия непо­средственно во время землетрясения.

Предварительные меры защиты включают: сейсмостойкое строительство: подготовку служб спасения и ликвидации последствий: нейтрализацию источников повышенной опасности; обучение населения правилам поведения во время землетрясения; наличие в каждом доме запасов продуктов, воды на 3-5 суток, аптечек первой медицинской помощи; прикрепление в доме столов, шкафов и другого оборудования к полу (стенам).

С началом землетрясения люди, находящиеся в домах на первом и втором этажах, должны срочно покинуть помещение и выйти на от­крытое место (за 25-30 с). При невозможности покинуть здание за короткое время необходимо встать в дверной проем, в проемы капи­тальных внутренних стен. Во всех случаях желательно выключить свет, газ, воду. После прекращения подземных толчков покинуть помеще­ние (лифтом пользоваться запрещено). Далее необходимо включить­ся в работу по спасению людей.

Особенности планировки городов и строительства зданий в местности, где существует угроза землетрясений.

Как известно, около 5% территории России расположено в зоне риска чрезвычайно опасных землетрясений: до 9 баллов по шкале Рихтера: весь Дальний Восток (включая Сахалин, Курилы и Камчатку), Северный Кавказ, Алтай, Саяны, Прибайкалье, Становое нагорье и Якутия. Еще 20% территории периодически подвергается воздействию подземных толчков силой до 7 баллов, причём в этих местностях проживает до 20 млн. человек. Остальные районы (к ним относится, в частности, и Центральная Россия, включая Москву) считаются умеренно спокойными, но и здесь возможны толчки силой до 5 баллов, вызванные отголосками крупных тектонических катастроф.

Последние исследования показали, что существующая сейсмическая опасность во многих случаях занижена. Так, совсем недавно несколько крупных землетрясений произошли в районах, которые либо вовсе не относились к сейсмически опасным, либо классифицировались как территории с меньшей расчётной интенсивностью воздействий: землетрясение мощностью 9 баллов на Алтае в 2003 году, целую серию ударов мощностью 10 баллов в Корякском АО в 2006 году, на Средних Курилах в 2006 и 2007 годах, на Сахалине в 2007 году и, наконец, катастрофу в Республиках Тыва, Хакасия и Алтай, долгосрочный прогноз сейсмической активности говорит о её увеличении: например, уже в ближайшее десятилетие высока вероятность серьёзного землетрясения в Курило-Камчатской зоне.

На этом фоне угрожающе звучат экспертные оценки и данные МЧС, согласно которым «имеют дефицит сейсмостойкости и могут представлять источник опасности при сейсмических воздействиях до 50% объектов жилого, общественного, производственного назначения и коммунальной сферы (в некоторых регионах этот показатель составляет от 60 до 90%)». Реконструкции требуют около 20 тыс. различных сооружений, в том числе- жилые дома. Общая площадь зданий и сооружений, требующих первоочередного усиления и защиты, достигает 30 млн. кв. метров, а их стоимость оценивается в 400-450 млрд. рублей.

Строительство и реконструкция зданий в сейсмоопасных районах дороже стандартных. Удорожание сметы во многом зависит от сейсмической зоны. Так, в 7-балльных районах оно составляет примерно 5%, в 8-балльных - 8%, а в 9-балльных - 11% от стоимости реализации обычного проекта.

В районах, подверженных землетрясениям, осуществляется ceйcмостойкое, или антисейсмическое, строительство. При проектировании и строительстве учитываются возможные воздейст­вия на здания и сооружения сейсмических сил. Требования к объек­там, строящимся в сейсмических районах, устанавливаются СНИП. По принятой в России 12-­балльной шкале опасными для зданий и сооружений счи­таются землетрясения, интенсивность которых составляет 7 баллов и более. Строительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, неэкономично, поэтому правила и нормы ограничиваются рай­онами 7-9­ балльной сейсмичности.

Обеспечение полной сохранности зданий во время землетрясений обычно требует больших затрат на антисейсмические мероприятия, а в некоторых случаях практически неосуществимо. Учитывая, что силь­ные землетрясения происходят редко, нормы допускают возможность повреждения элементов, не представляющих угрозы для людей. Сейс­мостойкость сооружений существенно зависит от качества строитель­ных материалов и работ. К их числу относятся: ограничение размеров строящихся зда­ний в плане и по высоте. Для уточнений данных сейсмического рай­онирования проводится сейсмическое микрорайонирование, с помо­щью котopoгo интенсивность землетрясений в баллах, указанная на картах, может быть скорректирована на 1­2 балла в зависимости от местных тектонических, геоморфологических и грунтовых условий.

Проблема защиты от землетрясений стоит очень остро, основная мера -­ регистрация предвестников и проведение co­ответствующих профилактических мероприятий.

Различают две группы антисейсмических мероприятий: предупредительные, профилактические мероприятия, осуществляемые до возможного землетрясения; мероприятия, осуществляемые непо­средственно перед, во время и после землетрясения, то есть действия в чрезвычайных ситуациях.

К первой группе относится изучение природы землетрясений, pac­крытие eгo механизма, идентификация предвестников, разработка методов прогноза и др.

Очень важно выбирать места расположения населенных пунктов и предприятий с учетом сейсмостойкости района. Защита расстоянием лучшее средство при решении вопросов безопасности при землетрясе­ниях. Наиболее благоприятными в сейсмическом отношении считаются скальные грунты. 

Например, одним из наиболее эффективных способов модернизации фасадов старых зданий и облицовки новых является установка навесных фасадных систем, состоящих из металлических несущих подконструкций, облицовочных элементов и теплоизоляции.         Однако сейсмическая надёжность подсистемы- не единственный критерий безопасности вентфасадов. Во многих случаях важен также правильный выбор облицовочных материалов. Наибольшей популярностью у российских застройщиков пользуется довольно привлекательный с экономической точки зрения керамогранит, однако этот облицовочный материал может быть потенциально опасен при землетрясениях. «Керамогранит в сейсмически опасных районах представляет собой бомбу замедленного действия. В случае даже относительно слабого по баллам землетрясения он очень легко превращается в осколки, которые представляют угрозу не только для строений или припаркованных рядом с ними машин, но и для жизни людей.

Для сейсмоопасных территорий идеальной является именно стальная облицовка вентфасадов: например, фасадные кассеты или более доступные по стоимости линеарные панели Primepane».

Например, при строительстве олимпийских объектов в Сочи, где сейсмоопасность весьма значительна, широко использовались сэндвич-панели со специальным сейсмоустойчивым креплением. Для обеспечения безопасности зданий на сейсмоопасных территориях важно, чтобы способностью выдержать землетрясение обладали не только конструкции этих зданий, но и инженерные системы. Например, известно, что наибольшие потери во время землетрясений вызваны возгораниями из обрывов электропроводки и т.п. Поэтому при строительстве и реконструкции инженерных сетей и сооружений для сейсмоопасных районов (с сейсмичностью 7-9 баллов) необходимо дублировать критические технологические узлы (насосные подстанции, электрогенераторы и пр.). Об этом говорит трагический опыт японской АЭС Фукусимы, где проблемы начались именно из-за выхода из строя насосного оборудования системы охлаждения реакторного блока.

«При землетрясениях на трубопроводы и насосы действуют чрезмерные нагрузки, во много раз превосходящие стандартные. Единственным выходом является увеличение жёсткости всей трубопроводной сети, выбор надёжного оборудования и его дублирование, включающее организацию независимых источников питания». Также специалист добавляет, что при сохранности несущих конструкций здания во время землетрясения водопроводные и теплофикационные системы, выполненные из металлических труб диаметром 25-75 мм, получают незначительные повреждения. На практике инженерные коммуникации повреждаются от землетрясения интенсивностью в 8 баллов и более.

С учётом явного усиления сейсмической активности и одновременно с активизацией строительства в сейсмоопасных районах, вопросы безопасности зданий и сооружений стоят как никогда остро. Поэтому грамотное применение современных технологий с тщательным учётом специфики материалов и оборудования становится насущной необходимостью.