Что мы знаем о сейсмической активности в Алматы?

Алматы находится в регионе, который является сейсмически активным. Город расположен на пересечении индийской и евразийской тектонических плит и, следовательно, подвержен рискам землетрясений. Город находится в 9-10 бальной зоне.

Однако землетрясения магнитудой 9 или 10 могут вызвать разрушения даже в зданиях, спроектированных с учетом сейсмической активности.

Фактически, город пережил несколько значительных землетрясений в течение своей истории, включая землетрясение магнитудой 7,3 в 1911 году, которое причинило значительный ущерб и потери жизни.

Как читать эту статью?

Статья разделена на лёгкую и сложную часть. Если у нашего читателя нет времени прочитать всю статью, то достаточно будет пройтись по основным мифам.

ЛЁГКАЯ ЧАСТЬ

Распространенные мифы о сейсмике и разломах.

Мы решили развеять основные мифы о сейсмической активности и линиях разломов в Алматы. Некоторые распространенные заблуждения, связанные с этой темой, могут привести к ложному чувству безопасности или наоборот, к излишней панике.

Миф первый: Если вы живете в здании, построенном с учетом сейсмической активности, вы полностью защищены от землетрясений.

Факт: Даже здания, спроектированные с учетом сейсмической активности, могут быть повреждены при сильных землетрясениях.

Миф второй: Линии разломов можно легко обнаружить на поверхности земли.

Факт: Большинство линий разломов находятся под землей и не видимы на поверхности. Кроме того, даже если линия разлома обнаружена, не всегда ясно, какие последствия она может иметь. Например, линия разлома может быть активна или неактивна, и это может влиять на то, насколько вероятны землетрясения и какой будет их магнитуда.

Миф: Сильное землетрясение происходит только раз в сто лет.

Факт: Сильные землетрясения могут происходить в любое время и с любой частотой. Невозможно точно предсказать, когда произойдет следующее землетрясение, поэтому важно быть готовым к нему в любое время.

Миф: Магнитуда землетрясений является единственным или основным фактором, который может привести к разрушительным последствиям.

Факт: Несколько факторов, включая магнитуду, глубину землетрясения, удаленность от эпицентра, тип почвы и уровень здания, могут влиять на то, как сильно здания пострадают в результате землетрясения. Однако, магнитуда является важным фактором при определении потенциальных последствий землетрясения.

Миф: Нельзя строить на разломах.

Факт: Некоторые здания построены непосредственно на линиях разломов и при этом остаются стабильными и безопасными. На самом деле, здания, построенные на линиях разломов, могут быть спроектированы с учетом сейсмической активности и строительных технологий, которые позволяют им оставаться стабильными. Однако, здания на линиях разломов должны быть проектированы и строиться более тщательно, чем обычные здания, чтобы минимизировать риск возникновения разрушительных последствий в случае землетрясения.

Миф: Панельные дома хуже противостоят землетрясениям.

Факт: Тип здания не является сам по себе главным фактором, влияющим на его устойчивость к землетрясениям. Важнее тщательность проектирования, качество материалов и строительное исполнение. Хорошо спроектированный и построенный панельный дом может быть так же устойчив к землетрясениям, как и здание, построенное из других материалов.

Миф: Монолитные многоэтажки в Алматы обязательно превратятся в братские могилы во время землетрясения.

Факт: На самом деле, многие здания в Алматы, включая многоэтажки, построены с учетом сейсмической активности и прошли соответствующие тестирования и сертификацию. Однако, здания находятся на разной высоте и могут иметь разные характеристики, поэтому они могут повреждаться по-разному в результате землетрясения. Большинство многоэтажных зданий имеют железобетонные конструкции, которые обычно более устойчивы к землетрясениям, чем другие конструкции.

СЛОЖНАЯ ЧАСТЬ

Способны ли современные здания выстоять землетрясения?

В современном строительстве здания проектируются с учетом сейсмической активности, что позволяет снизить риск повреждения или разрушения здания в результате землетрясения.

Последствия землетрясения могут включать обрушение зданий, повреждение инфраструктуры и эвакуацию населения. Поэтому важно, чтобы здания в зонах с высокой сейсмической активностью были спроектированы и построены с учетом конкретных рисков и соответствующих строительных норм и кодексов.

Общественный взгляд на проблему

Активисты и эксперты обеспокоены строительством рядом или на разломах в Алматы из-за риска землетрясений. Последнее землетрясение в Турции шокировало алматинцев и заставило задуматься всех о том, в каких домах мы живем. Давайте сравним разные типы зданий по основному материалу, использующемся в их строительстве.

Кирпичные здания

Кирпичные дома советской постройки в Алматы были спроектированы с использованием сейсмоустойчивых технологий своего времени. Конструкция этих зданий включает в себя различные элементы, такие как укрепление стен, перекрытий и фундамента, которые обеспечивают их стабильность и устойчивость к землетрясениям.

Таким образом, несмотря на то, что кирпичные здания не являются самыми устойчивыми к землетрясениям, здания советской постройки, спроектированные с использованием сейсмоустойчивых технологий, могут считаться относительно безопасными в случае землетрясений, при условии, что они прошли соответствующую сертификацию и регулярно проходят проверки на безопасность.

Панельные здания

Панельные дома являются по-умолчанию сейсмоустойчивыми к землетрясениям в до 6 балов. Региональный СНиП, принятый в 1978 году обязывает учитывать повышенную сейсмичность при строительстве и поэтому панельные дома, построенные Алматинским Домостроительным Комбинатом (АДК) являются сейсмоустойчивыми.

Поздняя серия панельных домов Алматинского Домостроительного Комбината (АДК)

Особенно уязвимыми местами в панельных домах являются соединения панелей и стыки между панелями, где могут возникать трещины и разрывы при сильных землетрясениях.

Поэтому важно регулярно осуществлять технический осмотр зданий для выявления и устранения дефектов и повреждений в стыках панелей, чтобы обеспечить максимальную устойчивость к землетрясениям.

Панельные дома имеют запас прочности, но как и любые другие здания, они не могут гарантировать полную безопасность в случае сильных землетрясений при отсутствии должного ухода

Монолитные здания

Монолитные здания не имеют уязвимостей, характерных для кирпичных или панельных домов, так как они, с точки зрения конструкции, представляют единое целое.

Монолит позволяет создавать более гибкие планировки квартир, чем в случае с панельным жильём. Однако эта свобода ограничена расположением толстых несущих стен, которые могут проходить через центр квартиры. Фактически, любые перепланировки ограничены пределами отсека, запланированного под квартиру и делаются при помощи гипсокартонных стен, что не несут никакой сейсмической нагрузки.

Многие застройщики предлагают вариант квартир без внутренних гипсокартонных стен, чтобы покупатель сам смог нарезать помещения внутри по своему усмотрению или предлагают это сделать за него, за отдельную плату. Основное ограничение, которое при этом действует — не нарушать “мокрый контур”. То есть, чтобы у всех квартир по вертикали совпадало расположение санузлов.

В целом, технология монолитного строительства хорошо освоена в Казахстане, в том числе и в условиях сейсмической активности Алматы. Крупные застройщики и их подрядчики по проектированию находятся в постоянных поисках новых способов строительства, экспериментируют с составом бетона, освоили всесезонное строительство и используют современные программные комплексы, чтобы точно рассчитать армирование зданий.

Несмотря на то, что монолитные здания считаются наиболее крепкими, из-за неправильных расчетов во время проектирования и нарушений во время строительства, они могут стать неустойчивыми при землетрясениях. Поскольку не все застройщики одинаково заинтересованы в использовании современных научных подходов и качестве строительства в целом, мы можем наблюдать сомнительные, с точки зрения сейсмоустойчивости здания на окраинах города Алматы.

Здания из металлического каркаса

Здания, построенные на металлическом каркасе, также не имеют уязвимостей, характерных для кирпичных и панельных домов. Однако, они стоят дороже, чем монолитные дома. Такие здания отличаются относительной легкостью по сравнению с монолитными домами, при этом не теряя в прочности.

Металлический каркас позволяет делать более выразительные с архитектурной точки зрения здания, благодаря возможности реализовывать сложные узлы. Относительная дороговизна таких зданий обусловлена стоимостью металла, повышенной сложностью при их проектировании и более сложным техническим процессом при строительстве. Только крупные застройщики и богатые инвесторы могут позволить себе строить такие объекты.

Планировки квартир, офисов и прочих помещений вообще никак не ограничены. Если нужно сделать особенно большое помещение, такое как актовый зал или просторный вестибюль, строятся большепролётные перекрытия с поддержкой из металлокаркаса.

Массовое строительство жилья из таких конструкций будет слишком дорогим и экономически неоправданным. Однако, использование металлокаркаса оправдано для сооружения больших бизнес-центров, таких как Esentai Tower и Almaty Towers, а также крупных общественных зданий, например, Дворца Республики и новых ледовых арен.

В Алматы есть пример жилого комплекса Arai, построенного АО “Имсталькон”.

В целом, металлокаркасные здания сложны тем, что варить арматуру и лить бетон умеют все, а у металлоконструкций есть ограниченный список поставщиков, которые могут себя плохо почувствовать из-за плохой экономической ситуации по независящим от них причин. Стоит такому произойти и стройка таких зданий встаёт. Плюс, такая стройка нуждается в более квалифицированных рабочих, коих у нас недостаточно.

Несмотря на огромный список преимуществ металлокаркасных зданий над всеми перечисленными типами строительства, включая монолитное, при неправильном проектировании и нарушениях во время строительства, их сейсмоустойчивость тоже может снижаться.

Индивидуальное жилищное строительство

Сложно точно оценить сейсмостойкость частных домов в городе Алматы. Ведь значительная часть таких жилищ делается без проекта и узаканивается после строительства. Для того, чтобы иметь представление о наличии сейсмоусиления в частных домах, нужно провести широкий аудит в масштабах всего города, для каждого отдельно взятого дома, вместе со всеми пристройками. Вряд ли когда-то это произойдёт.

ИЖС можно считать “серой зоной” с точки зрения сейсмоустойчивости и только разрушительное землетрясение сможет отсеять плохо построенные дома от сейсмоустойчивых.

Корень недоверия к новому строительству

Общественность и независимые эксперты связывают своё недоверие с тем, что человеческий фактор, вне зависимости от технологии, по которой строятся дома, является ключевой угрозой для сейсмоустойчивости зданий в Алматы.

Несмотря на то, что строительные нормы в Казахстане и региональные стандарты в городе Алматы сильно эволюционировали со времен их принятия еще в КазССР, в общественном сознании существует мнение, будто старые советские здания крепче, чем новые дома.

Создаётся негативная картина в средствах массовой информации, будто всё строительство в нашем городе является изначально ущербным и нужно наложить мораторий на строительство новых зданий вообще.

Наложение моратория на строительство в городах может привести к серьезным последствиям. Например, это может привести к дефициту жилья и повышению цен на него, а также к экономическому спаду. Кроме того, новое строительство может быть необходимо для обеспечения жильем растущего населения и развития города.

Вместо этого, нужно трансформировать подходы к планированию и строительству в целом. Для чего в Алматы проводят геологические исследования, для уточнения карт сейсмического районирования, делают новый генплан развития территорий и адаптируют международный опыт в сфере управления городскими территориями (урбанистики).

Новый генплан города Алматы предлагает решения для насущных проблем и переосмысливает устаревшие ценности, заложенные в прошлой редакции. Преодоление тяжелого наследия развала Советского Союза и порочных градостроительных практик также должно стать основой для возникновения доверия к строительной сфере в целом.

Чем может помочь новый генплан при решении при решении проблемы сейсмики,

Свежие геологические исследования позволили уточнить карту сейсмического районирования города Алматы и его окрестностей. Благодаря ней авторы Генерального плана могут лучше выбирать участки для размещения объектов критической инфраструктуры. Эти объекты включают в себя такие учреждения, как школы, детские сады, больницы и так далее.

Помимо карт разломов, при создании Генерального Плана учитываются защитные зоны вокруг водных объектов, вредных производств и кладбищ. Эти факторы также влияют на формирование районов.

Защитные зоны вокруг рек, в частности, положительно влияют на сейсмическую устойчивость зданий, уберегая их насыщенного водой грунта, не говоря о защите от селевых потоков, о чём можно написать отдельную статью.

О новых ценностях

Обновлённый Генеральный план Алматы провозглашает возврат к строительству города кварталами с среднеэтажной плотной смешанной застройкой. Как в “Золотом Квадрате”. Она хороша тем, что всё жильё, услуги и рабочие места находятся поблизости.

Таким образом, плотность формируется не за счёт повышенной этажности, а за счёт частоты улиц. Кварталы планируются небольшого размера для того, чтобы сократить расстояния для будущих жителей, по сравнению с микрорайонами или частным сектором.

Ключевые объекты инфраструктуры занимают отдельные кварталы и распределяются равномерно по районам, обеспечивая пешеходную доступность. Участки для их строительства выбираются на основе карты сейсмического районирования.

Средняя этажность позволяет лучше контролировать риски, связанные с землетрясениями, благодаря меньшему количеству этажей. Дворы таких жилых комплексов могут служить местом сбора при землетрясениях, поскольку дома располагаются преимущественно периметрально.

Кварталы, через которые проходят защитные зоны разломов, можно оставить не застроенными или ограничить этажность до минимума. В идеале, можно делать парки в отдельно взятых квадратах, если строить здания не представляется возможным.

Помимо чёткого дробления районов на кварталы, такая застройка позволяет увеличить количество зеленых зон и уменьшить количество машин на дорогах, потому, что всё находится рядом и незачем садиться за руль.

В таких районах возрастает роль общественного транспорта, благодаря достаточно плотности населения. А если проектировать улицы с ориентированностью на транзитный транспорт вроде современного трамвая (ЛРТ) и с выделенными полосами для троллейбусов и автобусов (включая БРТ), то о стоянии в пробках можно вообще забыть. Также, можно повысить мобильность жителей при помощи специально спроектированной и построенной велоинфраструктуры.

В конце концов, при необходимости масштабной экстренной эвакуации, использование в таких районах автобусов и велосипедов куда предпочтительнее, ведь не придётся стоять в пробках.

ПРОБЛЕМА РАЗЛОМОВ

Что такое линия разлома?

Линия разлома — это разрыв в земной коре, где скалы с обеих сторон движутся друг относительно друга. Это движение может вызывать землетрясения, и линии разлома часто связаны с сейсмической активностью. Линии разлома могут быть видны на поверхности земли или находиться под поверхностью, где могут варьироваться по длине от нескольких метров до тысяч километров.

Какие типы разломов существуют?

Геологические разломы можно разделить на три основные группы:

• Разлом со смещением по падению — разлом с основным направлением движения в вертикальной плоскости.
• Разлом со сдвигом — разлом с основным направлением движения в горизонтальной плоскости.
• Сбросо-сдвиг — разлом со смещением которое происходит по обеим плоскостям.

Какой тип линии разлома является наиболее опасным?

Трудно сказать, какой тип линии разлома является наиболее опасным, поскольку все они могут причинить значительные разрушения и потери жизни в случае землетрясения.

Серьезность землетрясения будет зависеть от таких факторов, как размер линии разлома, глубина землетрясения и тип породы. Однако в целом породы, которые являются более слабыми или легко деформируемыми, такие как осадочные породы или нестабильные грунты, более склонны к значительной деформации и вызывают более сильные землетрясения.

Как определить точное местоположение линии разлома?

Чтобы точно определить местоположение линии разлома, необходимо провести геологическую съемку квалифицированным геологом или геотехническим инженером.

Во время обследования они будут использовать различные методы, такие как : зондирование грунта, сейсмическую рефлексию и другие геофизические методы, чтобы определить точное местоположение линии разлома. Важно отметить, что линии разлома не всегда видны на поверхности, поэтому обследование необходимо для точного их определения.

Что такое зондирование грунта?

Зондирование грунта — это геофизический метод, который использует радарные импульсы для создания изображения подповерхностного пространства. Радиоволновой импульс проникает в землю и отражается, когда он сталкивается с изменением материала или плотности, что может быть использовано для создания изображения подповерхностного пространства.

Отраженные волны могут быть проанализированы для определения глубины и местоположения таких объектов, как линии разлома. Зондирование грунта полезно, потому что оно может обнаруживать объекты, которые могут быть не видны на поверхности, и может использоваться для создания подробных карт подземных структур.

Что такое сейсмическая рефлексия?

Сейсмическая рефлексия — это геофизический метод, который использует сейсмические волны для создания изображения подповерхностного пространства. Он включает генерацию сейсмических волн и запись их отражения от разных слоев горной породы или осадочных отложений. Анализируя время и амплитуду отраженных волн, геологи могут создавать изображения подповерхностного пространства, которые могут использоваться для выявления линий разлома, складок и других геологических объектов. Сейсмическая рефлексия особенно полезна для обнаружения линий разлома, которые скрыты под поверхностью, и может предоставить подробную информацию о их ориентации, глубине и размере.

Есть ли другие методы, используемые для обнаружения линий разлома?

Другие методы, используемые для обнаружения линий разлома, включают магнитометрию, гравиметрию и электрические методы резистивности. Эти геофизические методы могут помочь выявить подземные структуры и аномалии, которые могут указывать на наличие линии разлома. Однако они не всегда являются надежными и могут требовать подтверждения другими методами, такими как сейсмическая рефлексия или зондирование грунта.

Какие меры принимаются при строительстве вблизи разломов и на них?

Существуют специальные строительные техники, которые позволяют строить на разломах с большей безопасностью. Например, инженеры могут использовать гибкие соединения, амортизаторы и демпферы. Они у нас не распространены и присутствуют в единичных зданиях в городе Алматы.

Демпферы — это устройства, которые уменьшают колебания и вибрации здания, вызванные землетрясением или другими внешними силами. Обычно они устанавливаются между зданием и его фундаментом или между этажами здания, и могут быть механическими, гидравлическими или электрическими.

Инерционный демпфер.

Амортизаторы — это устройства, используемые в сейсмоизоляции, которые поглощают энергию землетрясения. Фундамент с применением амортизаторов стоит дороже обычного, и здание стоящее на нём можно будет построить по более простой схеме, без большого сейсмоусиления.

Однако в целом строительство на разломах не рекомендуется, и решение о строительстве на таком месте должно быть принято с огромной осторожностью и только после тщательного анализа рисков и принятия соответствующих мер безопасности.

Какие компьютерные программные комплексы существуют для проектирования в условиях сейсмики?

Существует множество программ, используемых для расчёта прочности домов в условиях сейсмической активности. Некоторые из них включают в себя:

• ЛИРА
• STRAP
• ETAPS

Эти программы используют различные методы и модели, чтобы определить, как здание будет реагировать на землетрясение, и какие меры могут быть приняты для улучшения его устойчивости. Благодаря их использованию, существенно сокращается человеческий фактор, потому что результаты расчетов на компьютере получаются наглядными и инженер-конструктор сразу может видеть проблемные места в конструкциях.

Готов ли Казахстан применять все самые современные технологии при строительстве на сейсмоопасных территориях?

Казахстан уже перешел на Еврокоды, чтобы можно было применять все самые лучшие мировые практики.

Однако не все застройщики до конца понимают и используют открывающиеся возможности. Лидеры рынка уже используют это в своей практике. Фирмы поменьше ещё подтягиваются.

Еврокоды, НТП, расчётные комплексы, типа STRAP и сейсмоизоляторы уже применяются в нашей стране. Когда все перейдут на эти технологии, город Алматы станет ещё безопаснее.

Важно, чтобы строительные компании и инженеры в Казахстане обращали внимание на применение таких технологий и методов. Госэкспертиза тоже должна принимать во внимание расчёты, сделанные с использованием выше перечисленных программ.

Заключение

Строительство на сейсмоопасных территориях — это сложный и ответственный процесс, который требует тщательного анализа рисков и принятия соответствующих мер безопасности.

В данной статье мы рассмотрели различные методы, которые могут использоваться для обнаружения линий разлома и защиты зданий от повреждений во время землетрясения. Кроме того, мы рассмотрели программные комплексы, которые используются для проектирования зданий в условиях сейсмической активности.

Перспективы.

Сейсмическая активность является серьезной угрозой для зданий и жизни людей во многих регионах мира, в том числе и в Казахстане. В связи с этим, важно, чтобы строительные компании и инженеры в Казахстане применяли самые современные технологии и методы для обеспечения безопасности зданий в условиях землетрясения. Кроме того, необходимо проводить более глубокие исследования геологических процессов и разработать более точные методы обнаружения линий разлома, чтобы улучшить прогнозирование землетрясений и минимизировать их последствия.

Нужно ли работать с населением?

Наконец, важно также помнить о значимости общественного диалога и вовлечения местного населения в процесс планирования и реализации проектов на сейсмоопасных территориях. Разработка и реализация эффективных мер безопасности должны основываться на учете потребностей и мнениях местных жителей, а также на сотрудничестве между государственными и частными институтами, научными организациями и другими заинтересованными сторонами.

Также, следует отметить, что существуют не только технические, но и организационные меры для обеспечения безопасности на сейсмоопасных территориях. Например, регулярные тренировки и учения на случай землетрясений, а также создание систем связи и оповещения в случае чрезвычайных ситуаций могут уменьшить риски для жизни и здоровья людей.

Кроме того, важно учитывать потенциальные последствия землетрясения при выборе места для строительства. Это может помочь избежать строительства на самых опасных участках и снизить вероятность повреждений зданий в случае землетрясения.

Филатов Владислав, Зюзько Игорь, команда Проектной компании DNT