Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №02 за 1975 год
Мост через залив тем не менее был построен, да и не только мост, Калифорния сейчас, как известно, один из самых населенных и богатых штатов Америки. Ну а прогноз сейсмологов... Строить возле «живых трещин» опасно, это ясно всем. Но даже известный американский сейсмолог Байерли, не раз утверждавший это, построил свой дом как раз в зоне разлома. Ведь сейсмологи и по сей день находятся в положении воображаемого диспетчера, который знает, что поезд придет, но не знает когда — завтра или через тысячелетие.
И понятно почему рекомендации сейсмологов до сих пор не всегда однозначны. Им приходится изучать землетрясения по тем разрушениям и сдвигам, которые они производят. А это так же непросто, как судить по обломкам о причинах аварии неизвестного инопланетного корабля. Удивляться приходится не тому, что их рекомендации неполны и неточны, а тому, что ими все же можно руководствоваться при строительстве, можно определить заранее, какой силы толчки будут здесь и какой там.
Но строителям этого, естественно, недостаточно.
Колонны и трубы, падая в одну сторону, подсказывают, с какой стороны налетела подземная буря; памятники, сброшенные со своих мест, позволяют судить о силе волны. Однако здесь все не так просто. До сих пор считается, что от подземного толчка груз может быть подброшен или перемещен в сторону. Но вращаться? С чего? И, словно насмехаясь над здравым смыслом, памятники нет-нет да и закружатся в вальсе. В последний раз это произошло на кладбище в Ташкенте в 1966 году. Повернулась даже верхняя часть минарета. Вот и делай здесь однозначные выводы!
А в 1952 году во время землетрясения в Калифорнии пропал... рельс. То есть не просто исчез, а изогнулся и спрятался под массивной стеной туннеля. Как это произошло, до сих пор непонятно. Чтобы как-то объяснить столь странное явление, сейсмики предположили, что стена подпрыгнула, а рельс в это мгновение влез под нее...
А что прикажете делать в этой ситуации строителям? Если бы инженеры ждали, пока о характере землетрясений станет известно все, им бы не удалось рассчитать ни одного сооружения в сейсмически опасных районах.
Еще в начале века профессор Ф. Омори предложил всю проблему упростить. Он рассудил так: какие колебания чаще — те, что сотрясают землю прямо под сооружением, или те, что приходят издалека? Природа не выбирает целей, значит, обычнее вторые. Выходит, чаще всего на сооружение наваливаются горизонтальные, самые опасные нагрузки: они пытаются свалить и здания, и мосты, и трубы (вертикальные же способны только ненадолго как бы понизить их вес).
Так родилась самая первая, японская, теория расчета конструкций, которая исходила из того, что к основанию сооружения прикладываются горизонтальные силы. Это было большим достижением науки, наконец-то сооружения можно было рассчитывать и на случай землетрясения. В Токио, Киото и Иокогаме выросли дома, которые, как сообщала реклама, не боятся подземных толчков. И сразу же эти здания были объявлены строительной классикой, а книги японских сейсмологов стали почитаться как священное писание.
Мой дом — моя крепость
Японский опыт: приземистые, массивные здания на мягких, как матрац, основаниях, зоны безопасности в центре городов, там, где из-зa возможных толчков запрещено строить, — нужно ли копировать его? Не значит ли это просто отступать перед стихией? Все-таки дом крепостью быть не должен.
Чем больше К. С. Завриев знакомился с последствиями, землетрясений, тем меньше верил в абсолютную правоту японских сейсмиков. Нет, их работы очень полезны, но... Только горизонтальные силы, а если толчок придется под самим сооружением?
Японские сейсмики отказывали зданию в праве на сопротивление и оборону. Массивное сооружение всей своей мощью воспринимает удар, гибкое — смягчает его, подобно дереву в бурю... Так перед Завриевым встала задача, с которой он уже встречался в первой своей научной работе: расчет внешних воздействий с учетом гибкости конструкций.
Молодой ученый не надеялся на легкую победу над землетрясением, он был готов к долгим годам исследований. В середине двадцатых годов он создал и возглавил Закавказский институт сооружений.
Перед новым институтом Завриев поставил исключительно трудную задачу. Представим, что земная твердь вдруг превратилась в бурный, бушующий океан. Наши дома, мосты, плотины нужно сделать легкими, прочными и непотопляемыми, как лучшие корабли. Взаимодействие корабля — сооружения и земли — океана: Завриев ограничил проблему только этим. Но в те времена ученые мало что знали и о первом, и о втором.
А тут бывает всякое. К примеру, не раз случалось, что дома по одну сторону улицы сметены подземными толчками, а по другую — стоят целые, как ни в чем не бывало. Выяснилось в конце концов, что причина в подстилающих грунтах. Гравий и песок лучше «принимают» толчок, чем глина, тем более глина, насыщенная водой (вопреки библейской притче не так уж плохо строить на песке). Но самым надежным основанием в пору землетрясений оказывается прочная скала (на такой каменной горе, кстати, расположена ныне тбилисская гостиница «Иверия»). По сути, это островок безопасности в пору подземных бурь: сейсмичность там всего лишь шесть баллов, а на более рыхлых грунтах в том же Тбилиси на 1—2 балла выше.
Определив опасность того или иного грунта в сейсмических районах (теперь это называется микрорайонированием), ученые создали точные карты более или менее опасных участков в Тбилиси, Ташкенте, Душанбе и других городах.
Здесь, в Закавказском институте сооружений, впервые землетрясение начали изучать крупным планом, отдельные сооружения попали как бы под микроскоп науки. Японские сейсмики считали: землетрясение наносит удар, и здание испытывает вынужденные колебания, значит, нужно его запроектировать так, чтобы толчки эти не были для него опасны. А Завриев, изучая землетрясения, определил иное: дома, как правило, рушатся от первых ударов, нечему «дрожать» от подземных толчков, потому что здание уже превратилось в руины; если же оно сохранилось после первого сотрясения, то никакие удары ему уже не страшны.
У каждой конструкции свой ритм колебания — такой же, как у маятника, в который попал камень. Но как создать сооружения, которые будут и недвижными и податливыми одновременно?
В 1926 году К. С. Завриев предложил «подпоясывать» дома антисейсмическими поясами. Они скрепляют здание, как обруч бочку, как стальной каркас борта корабля, и не дают ему развалиться от напора подземной бури. В таких подпоясанных домах проживают сейчас миллионы людей.
Здание в сейсмическом районе должно быть легким и прочным, чем меньше его вес, тем слабее его колышут сейсмические волны.
И вот из института Завриева выходит первый в стране легкий бетон для стен, первый в мире преднапряженный бетон — материалы, определившие в строительстве целую эпоху.
Однако и легкие доспехи тоже доспехи. А ведь строить нужно не только надежно, но и недорого. Завриев ставит вопрос так: в пору землетрясений нужно защищать не все, прежде всего людей, ценное оборудование, памятники культуры. Если в пору подземной бури обвалится железнодорожный мост или вода прорвет горную плотину, целый район лишится помощи или дополнительно подвергнется наводнению. Эти сооружения должны быть особенно прочными. Что же касается зданий, то самое главное, чтобы они не обвалились, а трещины несложно заделать потом. Подсобные же помещения, коровники, склады, вряд ли стоит особенно укреплять.
Это еще одна из идей академика Завриева: оценивать на сейсмичность не только грунты, но и сами сооружения. Он любит говорить, что в сейсмических районах нужно строить так же, как в спокойных, только много лучше. Широкие улицы, зеленые бульвары не только удобны, они встают барьерами на пути столь опасных при землетрясениях пожаров. Статуи на крышах, большие карнизы не только некрасивы, они могут упасть от подземных ударов и поранить, убить людей.
Строить как можно лучше...
Несколько лет назад в Перу произошло сильное землетрясение. Пострадал Куско — тот самый город, где когда-то была древняя столица инков. Но вот что интересно: разрушенными оказались как раз более новые здания, построенные испанцами, строения же инков полностью сохранились.
В чем дело, быть может, инки владели некими неизвестными нам строительными секретами? Нет, испанские дома, по идее, должны быть прочнее, ведь инки не скрепляли камни раствором. Но качество у инков было выше: они очень точно пригоняли друг к другу массивные блоки.
Качество строительства — примелькавшиеся и даже надоевшие слова, но иного пути к созданию сейсмостойких конструкций нет. Без этого все предложения ученых, теории и данные лабораторных экспериментов — благие намерения, которыми, как известно, вымощена дорога в никуда.
