Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля

Антисейсмические свойства зданий можно выявить, основываясь на опыте прошлых землетрясений. Едва ли не самыми неудачными постройками для сейсмического района являются глинобитные и деревянные дома с тяжелыми каменными крышами, столь широко распространенные в Азии и Южной Америке. Следует избегать значительных декоративных нагрузок в верхней части зданий, в том числе парапетов на верхних этажах. Во время недавнего землетрясения в Калифорнии было установлено, что двойные гаражи на первом этаже также значительно уменьшают прочность дома. Современные железобетонные здания обычно хорошо переносят землетрясения, но еще нет соответствующих инженерных расчетов для тех случаев, когда горизонтальное ускорение может оказаться соизмеримым с ускорением свободного падения, как это наблюдалось во время землетрясения в Калифорнии в 1971.

Возводя смелые современные сооружения из бетона в сейсмических районах, архитекторы, по-видимому, должны привносить в них долю здорового консерватизма и не забывать о материале, низкое качество которого может сыграть роковую роль при землетрясении. Во время землетрясения 1930 г. в Италии причиной разрушений явилось главным образом использование при строительстве тяжелой окатанной гальки, а при землетрясении в Скопье в 1963 г. множество обрушений было вызвано плохим скреплением бетона с непромытым заполнителем. Тот факт, что здания в Скопье «расплющились», свидетельствует также о слабых железобетонных перекрытиях, лежавших на неукрепленных кирпичных стенах. Плохой фундамент — залог возможных разрушений, будь то недостаточно плотно уложенная кладка или рыхлый грунт под зданиями, как в Ниигате в 1964 г.

Если же здание сооружено из доброкачественного железобетона, имеет стальной каркас, глубокий фундамент, легкую крышу и короткие дымовые трубы, оно всегда проявит антисейсмические свойства. Множеством примеров подтверждено, что если не принимать во внимание возможность возникновения пожаров, самыми безопасными при землетрясении являются деревянные постройки — бревенчатые избы и дома с деревянным каркасом. Японцы пришли к выводу, что рифленая сталь или рулонный пропитанный битумом картон представляют собой гораздо лучший кровельный материал, чем обычная черепица.

Отель «Империал», построенный в Токио как раз перед землетрясением 1923 г., был для того времени зданием, классическим но своей сейсмостойкой конструкции: здание имело глубокий фундамент, конусообразно сужалось вверх и завершалось крышей из легкой меди; в центре отеля был сооружен декоративный пруд, который спас его от пожара, возникшего после землетрясения.

Особенно много хлопот при землетрясениях приносят старые здания. Новые дома, как правило, сооружаются в соответствии с определенными стандартами, хотя это и повышает их стоимость. Снос старых построек и замена их новыми для обеспечения безопасности представляется слишком дорогостоящим делом и требует предварительной оценки размеров ущерба, который может нанести сильное землетрясение густонаселенному городу. Даже при высококвалифицированном проектировании трудно исключить возможность появления резонанса в высотных зданиях, и медленные сейсмические волны могут случайно совпасть по периоду с собственными колебаниями постройки.

В скоростной железнодорожный путь на Хоккайдо (Япония) вмонтированы сейсмографы, и поезд автоматически остановится, если сотрясения грунта превысят определенный уровень. Даже нечетко сформулированные прогнозы землетрясений можно использовать, например, для принятия решения о понижении уровня воды в водохранилищах и увеличить тем самым сейсмоустойчи-вость участка.

К сожалению, многие пренебрегают подобными прогнозами. Возможно, в управляемом обществе дело обстоит иначе. Но в Калифорнии, например, как показали недавние исследования, предупреждение о землетрясении приведет лишь к тому, что половина из тех немногих, кто обратит на него внимание, вообще ничего не предпримет, а большинство просто начнет молиться.

С учетом всего сказанного лучшей защитой от землетрясений надо считать районирование территории и выявление различных по степени сейсмоопасности зон. При этом первостепенное значение имеет изучение геологической специфики данной местности. Хотя при большинстве землетрясений наибольшие разрушения вызываются колебанием грунта, а не общим его смещением, важнейшим делом является обнаружение активных разломов, представляющих зоны очевидной опасности. Таким образом, первоочередная задача при районировании сейсмозон заключается в том, чтобы проследить все имеющиеся разломы. Эта задача осложняется тем, что разломы обычно образуют достаточно широкие, с ответвлениями полосы; кроме того, со временем могут возникнуть новые разломы, а старые, «устойчивые» нарушения могут сместиться.

Землетрясение 1971 г. в Сан-Фернандо возникло на разломе, который считали неактивным. Следовательно, при геологическом картировании необходимо регистрировать все разломы, независимо от их активности, а затем — при заселении территории — держаться от них подальше. В настоящее время в Калифорнии запрещается строить новые здания ближе 35 м от известных разломов, за исключением небольших домов на одну семью, которые могут быть построены на расстоянии 15 м от разлома. Если же положение разлома точно не определено, стараются вынести границы здания как можно дальше за предполагаемую зону разлома. Если все-таки необходимо осуществить строительство в зоне активного разлома, прибегают к различным конструктивным ухищрениям. Так, в акведуках, подающих воду в Лос-Анджелес, которые пересекают разлом Сан-Андреас, имеются подвижные соединения. Было отрадно узнать, что недавно отказались от планов возведения атомной электростанции на этом разломе (в районе Бодега-Хед), хотя для этого и потребовался значительный нажим со стороны специалистов по охране окружающей среды.

Несомненно, что наиболее важным критерием районирования сейсмозон для прогноза землетрясений и предупреждения их последствий является учет строительных свойств грунтов. Лучшими в этом отношении являются коренные породы, а худшими — неуплотненные, насыщенные водой молодые осадочные отложения. Чем прочнее порода, тем меньше потенциальный ущерб от землетрясения. Эта связь, хотя она с трудом поддается количественному анализу, служит наилучшим ориентиром для выделения зон относительной безопасности. В неуплотненных толщах слабые наиболее подвержены разжижению алевриты и пески с зернами одинакового размера, особенно если эти рыхлые породы насыщены водой и залегают неглубоко. Установлено, что наибольшее усиление сейсмических волн наблюдается на тех участках, где рыхлые осадки залегают непосредственно на твердых коренных породах. Следовательно, при планировании расширения таких городов, как Токио и Сан-Франциско, следует учитывать распределение по площади различных типов отложений.