Анализ причин обрушения зданий в Турции после землетрясения

Краткие выдержки из доклада Рустама Акбиева, руководителя Департамента комплексной градостроительной безопасности ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России», председатель совета Eurasian SEISMO Association

Разрушения и другие последствия землетрясения

• Количество разрушенных и сильно повреждённых зданий достигло 156 000. Умеренно и слабо повреждены 43 000 зданий. Количество блоков для проживания (апартаментов, квартир и т.д.) среди разрушенных и сильно повреждённых зданий составляет около 507 000, что предопределило такое большое количество жертв.
• Из 150 плотин и дамб ни одна не была разрушена, хотя некоторые из них получили повреждения в виде трещин.
• 2 большие тепловые станции, из 3-х в регионе, получили повреждения и вышли из строя, что создало дополнительные трудности при ликвидации последствий землетрясений.
• Нефтяные, газопроводы, распределительные системы, железные дороги, шоссейные дороги были повреждены из-за больших относительных смещений, прежде всего на границах разломов, разжижжения грунтов и оползней.
• Из 1000 мостов в регионе повреждено 15 и 2 обрушились.
• В аэропорте Хатай повреждена взлётная полоса. Другие аэропорты также не функционировали несколько дней.
• Порт Iskenderun был повреждён и выведен из строя последовавшим пожаром.

Выводы по результатам анализа

1. Несмотря на прогнозную вероятность возникновения катастрофического события в зоне Восточно-Анатолийского разлома, учёными в этом регионе не ожидалось землетрясение такой силы, прежде всего, двух сильных толчков с коротким промежутком, а также большого количества афтершоков. Землетрясения высокой интенсивности, ранее произошедшие в регионе отличаются от прогнозируемых действующими картами сейсмического зонирования территории Турции. По совокупности оценок интенсивность землетрясения в эпицентральной области и близлежащих городах, где произошли массовые разрушения, оценивается силой от 8 до 10 баллов по шкале MSK-64.
2. В Национальной стратегии Турции (2012–2023) одной из потенциальных угроз безопасности сооружений и городов была предопределена «неконтролируемая урбанизация», результатом которой стала густонаселенность центров и даже развивающихся спальных районов, кроме того, в ряде случаев здания, как новые, так и старой постройки оказались с дефицитом сейсмостойкости.
3. Дефицит сейсмостойкости существующей застройки связан в первую очередь с недооценкой сейсмической опасности и риска территорий, несовершенством норм, низким качеством применяемых строительных материалов, возрастающим износом несущих конструкций зданий. В большинстве зданий за весь период жизненного цикла, как правило, не проводились плановые ремонтно-восстановительные работы или усиление, реконструкция с учётом современных норм, которые кроме того постоянно обновлялись.
4. Сведения о последствиях турецкого землетрясения позволяют сделать вывод, что фактический дефицит сейсмостойкости зданий, которые были повреждены или разрушены в зависимости от времени строительства и соблюдения правил эксплуатации составляет от 2 до 4 баллов, т.е. некоторые здания подверглись нагрузкам до 4—8 раз превышающих расчётные.
5. Масштаб и характер разрушений, причины их происхождения в целом являются «типичными» для аналогичных событий, обусловлены: недооценкой специфики сейсмической активности и опасности региона; недостатками, несовершенством и нарушением норм по сейсмостойкому строительству; необоснованной экономией материалов, низким качеством строительства; отсутствием необходимой ответственности участников градостроительной деятельности; отсутствием контроля за состоянием зданий при эксплуатации и пр., которые при турецком землетрясении проявились в наиболее неблагоприятной форме.
6. Очевидны недостатки строительных норм Турции в части установления требований к расчетам и проектированию сейсмостойких конструкций зданий, касающиеся подходов по учёту пространственного характера, нелинейной работы, применяемым схемам и принципам конструирования.
7. Характерным для существующей застройки в Турции, где произошли массовые повреждения и разрушения, является не соблюдение строителями требований по регулярности строений в плане и по высоте, которые в реальной жизни усугубилось необоснованными перестройками/перепланировками (данные из оперативных заключений экспертов).
8. Значительное число разрушенных зданий в Турции было построено по безригельной конструктивной схеме, в том числе с «гибкими нижними этажами», с перекрытиями минимальной толщины и недостаточным армированием, которые в связи с отсутствием необходимого числа вертикальных диафрагм (стен и связей) не могли обеспечить пространственный характер работы сооружений и их требуемую сейсмостойкость. Имеющиеся материалы свидетельствуют о наличии в основании некоторых таких зданий неблагоприятных для них «мягких» грунтов; по всей видимости они также попадали в зону близкую к резонансной.
9. Не учтён мировой опыт по анализу последствий сильных и разрушительных землетрясений, который показывает, что в общем, на «мягких» грунтах следует возводить здания с жёсткой конструктивной системой, а на жёстких грунтах — гибкой; следует проектировать здания с периодами, отличающимися от преобладающих периодов грунтов площадки строительства в 1,5—2 раза в большую или меньшую сторону, т.е. отдалить период собственных колебаний проектируемого сооружения от резонансной зоны. Такой принцип «регулирования сейсмической реакции» применяется, например, в России при проектировании зданий с «выключающимися» и «включающимися» связями.
10. В регулирующих и нормативных документах Турции выявлены недостатки, оказавшие негативное влияние на «уязвимость» зданий, в том числе не учитывалась возможность повышения сейсмических воздействий, их характер на площадках строительства, территориях близлежащих городов и населённых пунктов к очаговым зонам.
11. Важным фактором увеличения масштаба разрушений зданий в городах, близкорасположенных к эпицентру является характер сейсмических воздействий — высокая интенсивность вертикальных, как и горизонтальных составляющих, повторность сейсмических толчков, приведших к деформированию элементов конструктивных систем в области «малоцикловой усталости», что не учитывается нормами ни в одной стране, включая Турцию.

Уроки землетрясения в Турции

1. В большей степени риски при землетрясениях связаны с разрушением существующей застройки, объем которой оказался значительно больше по сравнению с вновь вводимыми в эксплуатацию объектами нового строительства.
2. Обеспечение сейсмической безопасности сооружений и городов является комплексной проблемой, которая должна решаться целевыми методами, путём системного выявления территорий и объектов повышенного риска в пределах границ застроенных территорий, с построением «сценариев бедствий» и ситуационных изменений, с построением на их основе и реализацией плана превентивных градостроительных мероприятий по снижению сейсмической угрозы на уровне микрорайона и/или города и/или агломерации.
3. Проблема сейсмической безопасности существующих объектов и территорий, в первую очередь должна решаться градостроительными средствами и методами, и уже далее посредством проектирования и строительства новых сейсмостойких зданий.
4. На первый план выходят задачи по организации проведения непрерывного мониторинга качества и безопасности градостроительных объектов, необходимость проведения сплошной паспортизации с оценкой дефицита сейсмостойкости после ввода таких объектов в эксплуатацию, планирования и реализации мероприятий, направленных на сохранение/обеспечение приемлемого уровня безопасности объектов на протяжении всего жизненного цикла (реконструкция, усиление, восстановительные ремонты).
5. Необходимо уточнять или при отсутствии определять характеристики потенциально возможных очагов сильных землетрясений, активных разломов, их расстояния до городов и населённых пунктов, оценивая усиления их воздействий на площадках строительства, устанавливать преобладающие амплитуды и периоды (спектры), соответствующим образом отражая вновь полученные данные в нормах как «региональные модели воздействий» или «сценарные землетрясения».
6. Рекомендуется формировать предложения для возведения на конкретных площадках здании и сооружении с конструктивными системами, наиболее «устойчивыми» с точки зрения сейсмической безопасности, а это, как правило, позволяет возводить оптимальные по ТЭО здания и сооружения.
7. При строительстве и реконструкции зданий и сооружений вблизи разломов (в зависимости от расстояний до очагов) следует учитывать повышение интенсивности горизонтальных, так и вертикальных составляющих сейсмических воздействий, эффект которых в нормах Турции, России, Казахстана никоим образом не учитываются. По примеру норм США такие факторы в зависимости от категорий разломов и расстояния от 2 до 10 км до строительной площадки при ожидаемых ускорениях грунта 0.4g можно учесть коэффициентом к нагрузке от 1.5 до 1.0. В нормах Армении в 3-й сейсмической зоне (0.4g) для строительных площадок, расположенных на расстоянии менее 10 км от зон активных разломов значение ожидаемого ускорения грунта (А) умножается на коэффициент 1,2.
8. Необходимо разработать и внедрять для применения на практике методы расчёта на малоцикловую усталость элементов конструктивных систем и как следствие, прогрессирующее разрушение при землетрясениях, которые в отечественных нормах сейсмостойкого строительства пока не учитываются.