К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ФАКТИЧЕСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Корецкая Н.А.

ORCID: 0000-0003-4292-1388, Кандидат технических наук, доцент,

Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри

К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ФАКТИЧЕСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Аннотация

В связи с уточнением карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации в 2016 году (ОСР-2016) в опасных регионах должно быть проведено детальное сейсмическое районирование территорий населенных пунктов и оценено влияние инженерно-геологических, технологических, сейсмологических и экологических факторов на состояние устойчивости зданий. Результатом данных исследований должны стать мероприятия по повышению сейсмостойкости зданий и сооружений, в первую очередь, гражданского назначения.

Ключевые слова: устойчивость зданий, сейсмоусиление конструкций, микросейсморайонирование.

Koretskaya N.A.

ORCID: 0000-0003-4292-1388, PhD in Engineering, Associate Professor,

Technical Institute (Иranch) of FSAEI « North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov » in Neryungri

TO THE QUESTION OF MICROZONATION APPLICATION FOR THE ESTIMATION OF ACTUAL SEISMIC LOADS

Abstract

The elaboration of maps of the general microzonation of the territory of the Russian Federation in 2016 (OSR-2016) in dangerous regions requires detailed microzonation of the territories of settlements and the estimation of the impact of engineering, geological, technological, seismological and environmental factors on the condition of buildings sustainability. The study should result in the development of measures aimed at improving seismic resistance of buildings and structures, primarily, of non-military nature.

Keywords: building sustainability, seismic reinforcement of structures, microzonation.

Исследования последних десятилетий показывают возрастание рисков сейсмических катастроф, что можно связать с хозяйственной деятельностью человека, техногенными воздействиями на земную кору, инженерно-геологическими, технологическими, сейсмологическими и экологическими факторами [1], [2], [3].

По современным оценкам, отразившимся в Картах общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-2016), количество регионов с повышенной сейсмической опасностью значительно увеличилось, по сравнению с предыдущими данными [4], [11], [13]. Следовательно, здания, построенные много лет назад даже по действующим тогда стандартам, сегодня нельзя считать сейсмостойкими без предварительной проверки.

Кроме этого, даже правильно запроектированное и хорошо построенное здание нуждается в грамотной эксплуатации. При колебаниях температур, высокой влажности воздуха и обводненности почв, в том числе изменении водоносных горизонтов, наличии в парах воды солей, происходит коррозия бетона и металла, уменьшается несущая способность конструкций. В районах распространения многолетней мерзлоты объективные изменения состояния нескальных разнородных грунтов снижают устойчивость основания зданий, и они легче подвергаются перемещениям и деформациям от действия сейсмических ударов.

Для восстановления сейсмостойкости требуется ремонт или усиление отдельных конструкций, а иногда и здания в целом.

На период 2009-2018 гг. Минэкономразвития были выделены значительные средства на федеральную целевую программу «Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения в сейсмических районах РФ» [8], которые направлялись, в том числе, и на усиление сейсмоустойчивости зданий и сооружений на территории Дальнего Востока. К сожалению, по оценкам специалистов, сейсомоусиление уже существующих зданий обходится дороже, чем строительство, поэтому на местах часто отказываются от сейсмоусиления уже построенных многоквартирных домов в связи с нерентабельностью, ссылаясь на различные объективные и необъективные причины, рискую жизнями, здоровьем и имуществом людей, проживающих в этих зданиях.

Вопрос повышения сейсмостойкости зданий и сооружений должен быть всегда в повестке работы муниципальных и региональных органов. Это предусмотрено Федеральным законом РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» [12].

Приоритет в обеспечении сейсмостойкости эксплуатируемых, но не полностью удовлетворяющих требованиям действующих норм зданий должен быть отдан больницам, детским садам, школам, объектам жизнеобеспечения населения, промышленным объектам, повреждения которых могут привести к массовым отравлениям (заболеваниям) людей или к экологическим катастрофам.

По существующим нормам 10,5% жилых и общественных зданий и сооружений в г. Нерюнгри (Республики Саха (Якутия)) должны быть, отнесены к несейсмостойким, т.к. проведение детального сейсмического районирования отдельных районов города Нерюнгри с использованием, в основе,  карты ОСР-97 показало высокий уровень сейсмической опасности территории исследований, достигающий 8 баллов. Тогда как при проектировании использовалась карта сейсмического районирования территории СССР 1969 г., 25 жилых домов и два детских сада построены с учетом сейсмичности 6-7 баллов (рис. 1) [5].

Рис. 1 − Карта микросейсморайонирования территории г. Нерюнгри

Примечание: В легенде отображены сейсмические параметры грунтов, относящиеся к моменту проведения работ, прогнозируемые для территорий активного развития естественных или техногенных процессов

 

В 8-балльной зоне сотрясений оказались не только г. Нерюнгри, населенные пункты Серебряный Бор, Беркакит, Иенгра, но и объекты железной дороги между Чульманом и Нагорным, пос. Чульман. Поселок Бол. Хатыми и Нимныр расположились уже в области пограничных 7-8 балльных воздействий (рис. 2) [6].

Рис. 2 − Уточненная карта cейсмического районирования с учетом Чульмаканского разлома

Примечание: Красным цветом показаны сейсмогенерирующие разломы. Зеленым цветом обведены контуры зон ВОЗ соответствующей магнитуды в диапазоне М = 5.0- 5.5 –6.5- 7.0. Римскими цифрами указана интенсивность в баллах по шкале MSK-64

Несоответствие расчетной сейсмичности объектов фактическим условиям связано с рядом причин:

- совершенствованием методов расчета сейсмичности зданий;

- отсутствием должного контроля, за качеством сейсмостойкого строительства;

- изменением геофизических характеристик основания вследствие инженерно-геологических и климатических процессов.

Для анализа всех рисков необходимо провести исследования, позволяющие оценить уровень сейсмической опасности площади строительства с учетом современных нормативных требований [10], [14] и степени ответственности изучаемых сооружений. Одним из инструментов данных исследований должно стать детальное микросейсморайонирование объектов [9]. Согласно п.6.4.1 СП 11-105-97 задача сейсмического микросейсморайонирования заключается в оценке влияния местных условий на характеристики сейсмических колебаний. Местные условия определяются строением, составом и свойствами грунтов, рельефом, обводнённостью и некоторыми другими факторами [15].

Применение детального сейсмического районирования в конечном счете позволяет объективно оценить степень сейсмической угрозы и динамику сейсмогенерирующих процессов территории, определить направленность процесса, а значит, и предсказать его последствия [7].

 Территория города Нерюнгри, оцениваемая на картах ОСР-97 как территория, попадающая на границу возможных 8 балльных сотрясений, оценивается так благодаря масштабности предшествующих исследований. При переходе на другой качественный уровень исследований (укрупнение масштаба), появляется возможность использовать новый класс карт тектодинамической активности (по сути - детальных карт сейсмотектоники) и получать более корректный материал, который позволяет провести границы балльности, используя в качестве подложки степень активности этих структур и их структурный план. При построении карты возможных очагов землетрясений (ВОЗ), были получены более взвешенные оценки сейсмической опасности, которые, так же показывают, что район г. Нерюнгри, может быть, отнесен в область вероятных 8 – балльных сотрясений.

Выполненные исследования по сейсмическому микрорайонированию [5], [6] показали высокую степень влияния грунтовых условий (наличие разуплотнённой зоны разгрузки скального массива) на возрастание вероятной опасности сейсмического воздействия на обследуемые сооружения.

Не только жилые здания, но и объекты производственного назначения входят в группу высоких рисков. Проведенные обследования оснований сооружений высокого уровня ответственности, показывают, что существует высокий риск их разрушения при прогнозируемых сейсмических нагрузках.

Для уточнения параметров сейсмического воздействия необходимо выполнить комплексные геолого-геофизические исследования. Необходимо также оценить влияние инженерно-геологических, технологических, сейсмологических и экологических факторов на состояние устойчивости зданий. Результатом данных исследований должна стать разработка комплекса мероприятий по повышению сейсмостойкости зданий и сооружений, в первую очередь гражданского назначения.

Список литературы / References

1. А. Колотилкин Дома-убийцы на карте катастроф [Электронный ресурс] / А. Колотилкин // "Российская газета". – 2015. – №18 (30369). – URL: http://www.rg.ru/Anons/arc_2002/0222/4.shtm (дата обращения 11.10.2016).
2. Бойко Н.И., Авгуцевичс А.Х., Сафонов А.В. и др. Оценка сейсмостойкости здании и сооружении МЧС России // Технологии гражданской безопасности. − 2015. − Т. 12. − № 4 (46). − С. 36-39.
3. В.А. Лютоев Сейсмическое районирование Республики Коми и микросейсморайонирование г. Сыктывкара: дис. ... канд. геол.-минерал. наук: 25.00.10 / Лютоев Владимир Алексеевич. − Сыктывкар, 2001. − 169 с.
4. Изменение №1 к СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах", утвержденноеи введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 23 ноября 2015 г. №844/пр. – Введ. 2015−12−01.
5. Отчет о выполнении сейсмологических и геофизических работ по объекту: «Уточнение сейсмического балла (УИС), сейсмическое микрорайонирование и определение сейсмической опасности площадок жилых домов для проектирования работ по сейсмоусилению жилых домов, расположенных по адресам: Республика Саха (Якутия), г. Нерюнгри …» / С.С. Павлов, В.С. Имаев, Н.Н. Гриб и др. − СРО НП «Центризыскания», ООО «Нерюнгристройизыскания», 2013.
6. Информационный отчет о научно-исследовательской работе. Государственное задание №7.3. «Создание основы определения степени сейсмической угрозы объектам Южно-Якутских мегапроектов и установление геодинамической природы сейсмичности (2012-2016гг.)», книга 1,67 стр., 25 иллюстр. Южно-Якутский научный центр АН РС(Я), Республика Саха (Якутия) / И.И. Колодезников, В.С. Имаев, Н.Н. Гриб и др.
7. Карта сейсмотектоники Восточной Сибири: монография / Л.П. Имаева, В.С. Имаев, О.П. Смекалин и др. – Нерюнгри: Изд-во Технического института (ф) СВФУ, 2015. – 128 с.
8. Российская Федерация. Постановление Правительства. О федеральной целевой программе "Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения в сейсмических районах Российской Федерации на 2009 - 2018 годы (с изменениями и дополнениями): [утверждена Председателем Правительства РФ 23 апреля 2009 г.]. – М.: Собрание законодательства Российской Федерации. – 2009. − №18. − Часть II.
9. Аптикаев Ф.Ф. Что такое детальное сейсмическое районирование? / Эртелева О.О., Аптикаев Ф.Ф. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. – 2013. – № – С. 63-68.
10. 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)) (с Изменением N 1). – Введ. 2014–06–01.
11. Уломов В.И. Анализ сейсмической опасности Крыма и Северного Кавказа и адаптация полученных оценок к комплекту карт ОСР-2014 / Уломов В.И., Богданов М.И., Пустовитенко Б.Г., Перетокин С.А., Стром А.Л., Акатова К.Н., Данилова Т.И., Медведева Н.С. // ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ. – 2015. –№13. – С. 12-27.
12. Российская Федерация. Законы. О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (с изменениями и дополнениями): федер. закон: [Принят Гос. Думой 11 ноября 1994 года: одобр. Советом Федерации 21 декабря 1994 г.]. − М.: Собрание законодательства Российской Федерации. – 1994. − №35.
13. Дэмбэрэл С. К уточнению сейсмической опасности г. Улан-Батор (Монголия) / Имаев В.С., Рогожин Е.А., Смекалин О.П., Улзийбат М., Чипизубов А.В. // Вопросы инженерной сейсмологии. – 2013. – Т. 40. – № –  С. 19-32.
14. Алешин А.С. Основы континуальной теории сейсмического микрорайонирования // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. – – № 5. – С. 18-26.
15. СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ. – Введ.1998–03–01.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Kolotilkin Doma-ubijcy na karte katastrof [Houses murderers on the card of accidents] [Electronic resource] / A. Kolotilkin // "Rossijskaja gazeta". – 2015. – №18 (30369). – URL: http://www.rg.ru/Anons/arc_2002/0222/4.shtm (accessed: 11.10.2016). [in Russian]
2. Bojko N.I., Avgucevichs A.H., Safonov A.V. and others Ocenka sejsmostojkosti zdanii i sooruzhenii MChS Rossii [Seismic stability assessment building and construction of Emercom of Russia] // Tehnologii grazhdanskoj bezopasnosti. − 2015. − T. 12. − № 4 (46). − 36-39. [in Russian]
3. A. Ljutoev Sejsmicheskoe rajonirovanie Respubliki Komi i mikrosejsmorajonirovanie g. Syktyvkara [Seismic division into districts of the Komi Republic and microseismic zoning of Syktyvkar]: dis. ... of PhD in Geology and Mineralogy: 25.00.10 / Ljutoev Vladimir Alekseevich. − Syktyvkar, 2001. − 169 p. [in Russian]
4. Izmenenie №1 k SP 14.13330.2014 "SNiP II-7-81* Stroitel'stvo v sejsmicheskih rajonah" [Change No. 1 to the joint venture 14.13330.2014 "Construction Norms and Regulations of II-7-81* Construction in seismic countries"], the Ministries of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation (Ministry of Construction of Russia) approved and put into operation by the order of November 23, 2015 No. 844/ave. – Vved. 2015−12−01. [in Russian]
5. Otchet o vypolnenii sejsmologicheskih i geofizicheskih rabot po ob#ektu: «Utochnenie sejsmicheskogo balla (UIS), sejsmicheskoe mikrorajonirovanie i opredelenie sejsmicheskoj opasnosti ploshhadok zhilyh domov dlja proektirovanija rabot po sejsmousileniju zhilyh domov, raspolozhennyh po adresam: Respublika Saha (Jakutija), g. Nerjungri …» [Report on accomplishment of seismological and geophysical works on an object: "Refining of seismic point (penal correction system), seismic microdivision into districts and determination of seismic danger of platforms of apartment houses to designing of works on seismostrengthening the apartment houses located at the addresses: Republic of Sakha (Yakutia), Neryungri …"] / S.S. Pavlov, V.S. Imaev, N.N. Grib and others − SRO NP «Centrizyskanija», OOO «Nerjungristrojizyskanija», 2013. [in Russian]
6. Informacionnyj otchet o nauchno-issledovatel'skoj rabote. Gosudarstvennoe zadanie №7.3. «Sozdanie osnovy opredelenija stepeni sejsmicheskoj ugrozy ob#ektam Juzhno-Jakutskih megaproektov i ustanovlenie geodinamicheskoj prirody sejsmichnosti (2012-2016gg.)» [Information report on research work. State task No. 7.3. "Creation of a basis of determination of extent of seismic threat to subjects of the Southern Yakut megaprojects and establishment of the geodynamic nature of seismicity (2012-2016)"], book of 1,67 p., illustration Juzhno-Jakutskij nauchnyj centr AN RS(Ja), Respublika Saha (Jakutija) / I.I. Kolodeznikov, V.S. Imaev, N.N. Grib and others. [in Russian]
7. Karta sejsmotektoniki Vostochnoj Sibiri [Card of seismotectonics of Eastern Siberia]: monograph / L.P. Imaeva, V.S. Imaev, O.P. Smekalin and others – Nerjungri: Izd-vo Tehnicheskogo instituta (f) SVFU, 2015. – 128 p. [in Russian]
8. Rossijskaja Federacija. Postanovlenie Pravitel'stva. O federal'noj celevoj programme "Povyshenie ustojchivosti zhilyh domov, osnovnyh ob#ektov i sistem zhizneobespechenija v sejsmicheskih rajonah Rossijskoj Federacii na 2009 - 2018 gody (s izmenenijami i dopolnenijami) [Russian Federation. Government resolution. About the federal target program "Increase in stability of houses, main objects and life support systems in seismic countries of the Russian Federation for 2009 - 2018 (with changes and additions)]: [it is approved as the Russian Prime Minister on April 23, 2009.]. – M.: Russian Federation Code. – 2009. − No. 18. − Part II. [in Russian]
9. Aptikaev F.F. Chto takoe detal'noe sejsmicheskoe rajonirovanie? [What is the detailed seismic division into districts?] / Jerteleva O.O., Aptikaev F.F. // Sejsmostojkoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenij [Aseismic construction. Safety of constructions]. – 2013. – № 4. – P. 63-68. [in Russian]
10. SP 14.13330.2014 Stroitel'stvo v sejsmicheskih rajonah SNiP II-7-81* (aktualizirovannogo SNiP II-7-81* "Stroitel'stvo v sejsmicheskih rajonah" (SP 14.13330.2011)) (s Izmeneniem №1) [The joint venture 14.13330.2014 Construction in seismic countries Construction Norms and Regulations of II-7-81 * (II-7-81 staticized Construction Norms and Regulations * "Construction in seismic countries" (the joint venture 14.13330.2011)) (with Change №1)]. – Vved. 2014–06–01. [in Russian]
11. Ulomov V.I. Analiz sejsmicheskoj opasnosti Kryma i Severnogo Kavkaza i adaptacija poluchennyh ocenok k komplektu kart OSR-2014 [Having tried to persuade V. I. The analysis of seismic danger of the Crimea and the North Caucasus and adaptation of the received estimates to a set of the OSR-2014 cards] / Ulomov V.I., Bogdanov M.I., Pustovitenko B.G., Peretokin S.A., Strom A.L., Akatova K.N., Danilova T.I., Medvedeva N.S. // INZhENERNYE IZYSKANIJa. – 2015. –№13. – P. 12-27. [in Russian]
12. Rossijskaja Federacija. Zakony. O zashhite naselenija i territorij ot chrezvychajnyh situacij prirodnogo i tehnogennogo haraktera (s izmenenijami i dopolnenijami) [Russian Federation. Laws. About protection of the population and the territories against emergency situations of natural and technogenic nature (with changes and additions)]: federal law: [accepted by State Duma November 11, 1994: approved by the Federation Council on December 21, 1994.]. − M.: Russian Federation Code. – 1994. − №35.Use 170 x 250 mm paper size (W x H mm) and adjust the margins to those shown in the Table 1. The final printed area will be 130 x 210 mm. Do not add any page numbers. [in Russian]
13. Djembjerjel S. K utochneniju sejsmicheskoj opasnosti g. Ulan-Bator (Mongolija) [To specification of seismic danger Ulaanbaatar (Mongolia)] / Imaev V.S., Rogozhin E.A., Smekalin O.P., Ulzijbat M., Chipizubov A.V. // Voprosy inzhenernoj sejsmologii [Questions of engineering seismology]. – 2013. – T. 40. – № 1. – P. 19-32. [in Russian]
14. Aleshin A.S. Osnovy kontinual'noj teorii sejsmicheskogo mikrorajonirovanija [Bases of the continual theory of seismic microdivision into districts] // Sejsmostojkoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenij [Aseismic construction. Safety of constructions]. – 2015. – № 5. – P. 18-26. [in Russian]
15. SP 11-105-97 Inzhenerno-geologicheskie izyskanija dlja stroitel'stva. Chast' I. Obshhie pravila proizvodstva rabot. [The joint venture 11-105-97 Engineering-geological researches for a construction. Part I. General rules of works.] – Vved. 1998–03–01. [in Russian]