Людмил Оксанович - Невидимый конфликт
Вибрации и колебания зданий и сооружений являются опасным, крайне нежелательным процессом. Они оказывают отрицательное влияние не только на несущую способность и эксплуатационную пригодность конструкций, но и на людей, которые работают в здании. Поэтому их уменьшение или полное устранение имеет первостепенное практическое значение. Но так как характеристики динамического воздействия представляют собой данность, которую можно только определить, в распоряжении проектировщика остаются лишь конструктивные меры. Благодаря этим мерам динамический конфликт более или менее успешно смягчается и ограничивается целесообразными, допустимыми пределами. Прежде всего проектировщики стремятся создать конструкции, собственные частоты которых существенно отличаются от частот возможного внешнего воздействия. Путем соответствующего варьирования статической схемы, жесткости отдельных элементов и конструкций в целом, а также их массы достигается расхождение частот и удаление от резонансной области. После обеспечения приемлемых, безопасных характеристик колебаний (поскольку они неизбежны) можно подумать и о «восприятии» дополнительных динамических усилий.
В антисейсмическом строительстве все чаще применяются сравнительно гибкие конструкции. Благодаря этому разрушительная энергия землетрясения «воспринимается» движениями здания, превращается в кинетическую энергию и опасные ускорения по высоте здания уменьшаются, а следовательно, уменьшаются и сейсмические силы. Другой путь их уменьшения — это облегчение конструкций, применение легких строительных материалов главным образом для ненесущих, ограждающих элементов. Таким образом уменьшаются массы, которые несет на себе конструкция, уменьшаются и инерционные силы. Но о землетрясениях мы еще поговорим.
СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА ВОКРУГ НАС
В последнее время в печати встречаются два вида оценки силы землетрясения: в баллах и по шкале Рихтера. Как их следует понимать и каков их физический смысл?
Шкала Меркали, как и ее усовершенствованный вариант — шкала МСК (Медведев — Шпонхойер — Керник), является двенадцатибалльной. Эти шкалы используются для определения разрушительной силы землетрясений; для этого необходимо тщательно обследовать уже нанесенные повреждения. Градация при этом приблизительно следующая: толчки в VIII баллов в два раза разрушительнее толчков в VII баллов, толчки в IX баллов в четыре раза разрушительнее толчков в VIII баллов и т. д.
Землетрясения в VI баллов практически безопасны, хотя они всеми ощущаются и сопровождаются падением книг с полок, остановкой стенных часов и т. д. Но вот как описываются в шкале Меркали — Канкани (МК) толчки в VII баллов:
«… Все бегут на улицу. Некоторые выскакивают через окна. Водители теряют управление… Значительны повреждения плохо построенных зданий. Падают некоторые трубы…»
В шкале МСК читаем:
«… Трещины на дорогах … Изменяется дебит водоисточников, вода в водоемах мутнеет. Трудно передвигаться без опоры…»
Землетрясение в VIII баллов представляет собой весьма серьезное бедствие:
«… Рушатся стены, заводские трубы, памятники, автомобили мечутся на стоянках» (МК).
«… Трещины в почве … Все выбегают на улицу. Трудно сохранить равновесие…» (МСК).
IX баллов:
«Добротно спроектированные сооружения кренятся, фундаменты расходятся … Рельсы на железнодорожных линиях начинают искривляться … Большое волнение в водоемах, появляются новые и исчезают старые источники… Паника…» (МСК).
X баллов:
«… Большая часть зданий разрушена до основания. Падают даже заборы… Реки разливаются… Обвалы, оползни… Ломаются ветки и целые деревья» (МСК).
XI баллов:
«Уцелели лишь отдельные здания. Подземные коммуникации полностью разрушены. Железнодорожные линии искривлены по всей длине. В районах обвалов погибло все…» (МСК).
И, наконец, высшая ступень — XII баллов:
«Тотальное разрушение. Перспектива искажена. Предметы пляшут в воздухе…» (МК).
«Изменения больших масштабов в рельефе местности. Огромные обвалы и оползни, пожары. Совершенно новый режим подземных и поверхностных вод. Образуются водопады. Возникают озера. Изменяются русла рек. При обвалах и гигантских волнах погибла значительная часть населения» (МСК).
Шкала Рихтера (или шкала магнитуд) служит для определения энергии, которая освобождается при землетрясении, и потому по этой шкале оценка силы толчков может быть дана сравнительно быстро — на основе записей сейсмических станций. Чтобы представить себе градации этой шкалы, укажем только, что при землетрясении в 6 магнитуд освобождается энергии в 10 раз больше, чем при землетрясении в 5 магнитуд, которое в свою очередь энергетически эквивалентно 2—3 ядерным бомбам среднего действия. Как мы видим, шкала интенсивности и шкала магнитуд совершенно различны по характеру оценки землетрясений. Например, землетрясение в 7 магнитуд в эпицентре может иметь интенсивность в VIII баллов, в двухстах километрах от него — VI, а еще на двести километров дальше — IV баллов.
Какова же сейсмическая обстановка в Европе и непосредственно вокруг нас? Можно ли говорить о «европейских» по характеру землетрясениях в отличие, например, от тихоокеанских?
«Румынское телевидение демонстрировало болгарский фильм «Сладкое и горькое». Вдруг телевизор сделал невероятный прыжок и «закрыл глаза». Кровати подскочили одна к другой и сгрудились на середине комнаты, засыпанные штукатуркой. Для других наблюдений времени не было. Мы выскочили в коридор и влились в стремительный поток бегущих студентов всех наций и национальностей. Здание общежития для студентов-иностранцев в квартале «Грозовешт» стонало, изгибалось, трещало по всем швам. Спазмы земли сталкивали нас, бросали друг на друга. В эти мгновения мы переживали и извержение Этны, и гибель Титаника». Один африканский студент выбил окно на четвёртом этаже и, закрыв голову руками, прыгнул в бездну, чтобы затем мгновенно умереть в садике перед корпусом.
Над соседней теплоэлектроцентралью повис «атомный» гриб дыма. Среди взрывов на электроцентрали, гула земли, воплей девушек и … ребят каждый думал, что это какой-то космический катаклизм».
Это рассказ болгарского студента, учившегося в Бухаресте и ставшего очевидцем событий 4 марта 1977 г. Землетрясение продолжалось считанные секунды, но об этих секундах многие будут помнить всю свою жизнь. На этот раз центром событий стала Румыния. 1400 убитых, 10 500 раненых, 20 тысяч жилых домов, превращенных в развалины, 195 сильно поврежденных промышленных предприятий, ущерб в 6 млрд, лей — вот лишь часть тяжелого итога, который должны были подвести специалисты.
Сейсмоактивная зона Бранча, явившаяся причиной столь сильного землетрясения, обстоятельно исследовалась в течение многих лет. Она не раз давала поводы для беспокойства — в 1829, 1838, 1868, 1893, 1908 и 1940 гг. При глубине очага более ста километров от поверхности земли, как было в этом случае, обычно наблюдается серия сильных толчков, после чего толчки становятся значительно слабее или вообще отсутствуют. Это еще раз подтвердилось и при последнем землетрясении: несколько десятков слабых толчков, продолжавшихся до 30 марта, были замечены только приборами. В связи с большой магнитудой (7,2) и глубиной тектоническое событие охватило огромную территорию и было зарегистрировано всеми сейсмическими станциями планеты. В большей или меньшей степени пострадали и соседние с Румынией страны.
«Пол вдруг закачался, послышался сильный грохот. Я бросился в другую комнату, где спали жена и дети. Машинально посмотрев в окно, я, как обычно, увидел освещенные окна молодежного общежития. У меня на глазах оно стало оседать и за какие-то доли секунды исчезло, как будто его и не было … Потом наши окна закрыло облако белой пыли — будто шел снег».
Рассказ принадлежит жителю города Свиштова — наиболее сильно пострадавшего при землетрясении 4 марта 1977 г. На его глазах рухнуло многоэтажное здание общежития комбината «Свилоза». Подобному тотальному разрушению подверглось и еще одно новое жилое здание. Вообще Северная Болгария и придунайские города сильнее всего пострадали от этого страшного стихийного бедствия. Однако разрушения имелись на всей территории страны. Несколько сотен жилых зданий были разрушены, тысячи — сильно повреждены. Десятки школ, административных учреждений, промышленных предприятий, и прежде всего комбинат «Свилоза», надо было восстанавливать, что не так легко было сделать, не говоря уже о сотнях убитых и раненых — ущерб, который не поддается денежному выражению.
Неправильно было бы обвинять специалистов-строителей, что они плохо работают, хотя первая массовая реакция бывает именно такой. В конечном счете при проектировании они ориентировались на официальные сейсмологические данные (т. е. принятое районирование территорий по степени предлагаемой сейсмичности), и если последние расходятся с действительностью, то в этом не их вина.
