m0919

Еще одним опасным техногенным проявлением природного характера является подтопление территорий, заключающееся в подъеме верхнего водоносного горизонта к поверхности Земли.

Всвою очередь, опускание поверхности Земли, подтопление и заболачивание обширных территорий ведет к изменению физических свойств грунта и изменению сейсмологической балльности. Получается, что со временем на строительные объекты придется сейсмическое воздействие с интенсивностью выше проектной. Другими словами строительный объект подвергнется силовому воздействию, на которое он не был запроектирован. Произвести усиление строительного объекта, находящегося в эксплуатации, дело довольно сложное и дорогостоящее.

С другой стороны, так как научно-технический прогресс не стоит на месте и за прошедшие годы вырос уровень знаний о сейсмическом воздействии на строительные системы, возросли технические возможности строительной отрасли по возведению строительных объектов, то повышенный уровень требований качеству и эффективности сейсмозащиты следует признать, объективны условием и обоснованным аргументом.

При этом в качестве сдерживающих решение проблемы факторов выступают следующие обстоятельства:

Уникальность сейсмического воздействия, грунтовое и в архитектурно-конструтктивное многообразие строительных систем вызывают и влекут за собой высокий уровень неоднозначности и неопределенности. В результате любые наши конструктивные решения приобретают статус предположения или догадок, правильность которых мы можем определить только тогда, когда разрушительное землетрясение уже произошло и когда мы уже ничего измениться не можем. Фактически, из-за высокого уровня неоднозначности и неопределенности, полученная опытным путем информация не может быть использована в практических расчетах.

Отсутствие свободных территорий, для благоприятных условий для строительства.

Впроцессе эксплуатации строительный объект подвергается ветровому воздействию и разного рода динамическим воздействиям. Кроме этого, сильные землетрясения не происходят в одиночку. Обычно их сопровождают форшоки (предшествующие) и афтершоки (последующие толчки) - это меньшие по параметрам толчки, но их больше по количеству. В результате, в отдельных узлах и элементах появляются микротрещины, проявляются пластические явления, которые по мере последующих воздействий накапливаются и переходят в новые, нежелательные для нас, качества - к разрушению ответственных элементов узлов системы и отклонению работы строительной системы от расчетной модели. Как следствие, все это ведет к непредсказуемому поведению строительной системы при сильных сейсмических воздействиях и низкому уровню эффективности и надежности сейсмозащиты. Получается, что со временем, все строительные объекты требуют обязательного, специального обследования и ремонта.

Высокая стоимость, низкий уровень эффективности и надежности традиционных способов

иметодов организации сейсмозащиты. Несмотря на то, что во многих странах Мира мероприятия по сейсмозащите строительных объектов являются обязательными, после сильных землетрясений всегда имеют место разрушения, жертвы и погибшие.

Из-за низкого уровня сейсмоэффективности, в строительных нормах сейсмические воздействия с максимальной интенсивностью в 11-12 баллов вообще не приводятся и не рассматриваются. А значит, не обеспечивается необходимый для сообщества уровень сейсмозащиты строительных объектов.

К тому же у традиционной сейсмозащиты все имеющиеся положительные резервы уже выявлены и, в общем-то, задействованы, поэтому ожидать существенных улучшений положения в эффективности и надежности в перспективе не приходиться.

Удовлетворительный выход из затруднительного положения может быть только один - найти другие, альтернативные способы и методы организации сейсмозащиты. Отсюда столь повышенное внимание со стороны отдельных инженеров к системам активной сейсмозащиты.

2. Физико-математическое моделирование, экспериментальные исследования и натурные испытания показывают, что устройство в зданиях и сооружениях систем активной сейсмозащиты обеспечивает снижение инерционных (сейсмических) нагрузок на сейсмоизолируемые части строительных объектов и, вследствие чего, увеличивает устойчивость и защиту строительных

141

объектов от обрушения при сильных землетрясениях (сейсмоэффективность). Что позволяет, при использовании некоторых систем активной сейсмозащиты, снижать расчетную сейсмичность для изолированных частей строительного объекта на 1-4 балла и тем самым доводить сейсмические нагрузки для строительных объектов до безопасного уровня.

3. Благодаря высокой сейсмоэффективности, системы активной сейсмозащиты зданий и сооружений начали активно использоваться строительной практике во многих странах мира.

4. Изменение уровня возможного сейсмического риска, связанного с корректировкой сейсмичности площадки строительства в результате обнаруженных новых сейсмически активных разломов в земной коре, с возможной неопределенностью расчетного спектра реакции, а также со значительными вариациями интенсивности сейсмических воздействий в одном и том же районе, также является серьезным аргументом в пользу использования активных систем сейсмозащиты в особо ответственных строительных объектах. В сейсмозащищаемом, таким образом, строительном объекте создаются благоприятные условия для людей и размещенного в нем оборудования.

5.В пользу применения активных систем сейсмозащиты сказывается необходимость сейсмоусиления строительных объектов, построенных без элементов и систем сейсмоусиления или накопивших дефекты в процессе эксплуатации под действие динамических воздействий и времени, требующих дополнительных мер усиления, так как их установка проще и дешевле чем организация сейсмоусиления обычными методами.

6.Необходимость строить на сложных площадках еще больше увеличивает востребованность активной сейсмозащиты.

7.Чем выше сейсмичность площадки, тем эффективнее является использование систем активной сейсмозащиты. Наиболее экономически эффективно применение систем активной сейсмозащиты в зданиях и сооружениях, строящихся в районах с высокой сейсмичности (8-9 баллов), а также в особо ответственных сооружениях, строящихся в районах с сейсмичностью 7 баллов.

8.Сейсмозащита это всего лишь часть строительного объекта, совместно и согласованно работающая с другими частями, элементами и узлами строительной системы, причем решающих иной круг задач. А так как между частями строительного объекта имеет место не только взаимодействие, но и взаимовлияние его систем и элементов друг на друга, то все задействованные технические решения должны быть те только объединены в единую систему, но и еще и согласованы между собой. Что требует обязательного учета влияния вновь вводимых факторов на исходные и соответствующей корректировки общего решения, т.е. требуется комплексный или системный подход к организации эффективной и надежной сейсмозащиты строительного объекта.

9.Из-за того, что объединяются системы, работающих на разных физических принципах, то нельзя напрямую использовать опыт других объединений - каждое рассмотрение требует индивидуального подхода и учета только ему присущих особенностей.

10.Из сравнительного анализа конструктивных возможностей активных систем сейсмозащиты и технико-экономического анализа систем следует, что практический интерес для нас могут представлять всего лишь с десяток активных систем. При этом только ранние варианты активных систем на базе песчаных и глинистых подушек и вариант сейсмозащиты с пластическими шарнирами являются самодостаточными, а все остальные системы - требуют совместного использования нескольких систем, т.е. требуется объединение (агрегатирование) систем сейсмоизоляции между собой.

11.Учитывая то обстоятельство, что системы активной сейсмозащиты, использующие силы упругости, довольно чувствительны к ветровому воздействию, системы сейсмоизоляции следует использовать совместно с демпферами сухого трения или своего рода выключающимися связями, устанавливаемых в плоскости опор данных систем; а сам объект обязательно рассчитывать на ветровую нагрузку.

12.При использовании систем активной сейсмозащиты со скользящими поясами, для восприятия ветровой нагрузки следует либо подбирать соответствующим образом фрикционную пару, либо ввести искусственное загрубление, либо предусматривать соответствующие конструктивные мероприятия.

142

13. При разработке конструкций активной систем сейсмозащиты обязательно необходимо обеспечивать надежность строительного объекта с учетом действия вертикальной составляющей сейсмического воздействия.

14. При проектировании конструкций зданий и сооружений с системами активной сейсмозащиты обязательно нужно предусматривать специальные компенсаторы перемещений в местах ввода коммуникаций и трубопроводов в строительный объект, поскольку при сейсмическом воздействии амплитуды колебаний для сейсмозащищаемых частей строительного объекта относительно фундамента могут быть значительными. Следует также обязательно предусматривать простоту замены вышедшего в случае землетрясения устройства с сейсмозащитой, доступность его для профилактического осмотра и ремонта.

15. Для жильцов жилых домов и соответствующих служб, эксплуатирующих данные строительные объекты, следует предусматривать периодические специализированные инструктажи по эксплуатации здания или сооружения.

16. Все работы по реконструкции в пределах подвала (технического подполья) или местах действия систем сейсмозащиты, установка дополнительных или перенос существующих коммуникаций и проводок могут производиться только после разрешения, организации отвечающей за нормальную эксплуатацию данного строительного объекта и обязательного согласования решения по реконструкции с проектной организаций, по проекту которой, и осуществлено строительство здания или сооружения.

17. Учитывая то, что обычно данные о поведении и натурных параметрах колебаний объектов снабженных активными системами сейсмозащиты при сильных сейсмических воздействиях практически отсутствуют, сейсмозащищаемые строительные объекты обязательно оснащаются соответствующими станциями инженерно-сейсмической службы.

18. Для массового внедрения систем активной сейсмозащиты в строительную практику необходимо их дальнейшее изучение путем проведения соответствующих всесторонних экспериментальных и теоретических исследований данных систем, совершенствование технологических решений, выполнение комплексного анализа фактических затрат на возведение и эксплуатацию зданий и сооружений с учетом затрат на ремонтные и восстановительные работы после землетрясения.

143

II.СЕЙСМОБЕЗОПАСНОСТЬ ИЛИ СИСТЕМНЫЙ (КОМПЛЕКСНЫЙ)

ПОДХОД ПО ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЮ ЛЮДЕЙ.

На практике понятия системный и комплексный подход нередко используются как синонимы. Связано это с тем, что различия, в особенности использования понятий, незначительны и не существенны, отсюда и путаница в использовании понятий.

Однако по порядку. Слово комплекс происходит от латинского complexus, что переводиться как связь, сочетание и означает совокупность, сочетание предметов, действий, явлений или свойств, составляющее единое целое [1]. В результате комплексный подход означает общий подход, исследующий совокупность явлений и элементов системы как единое целое.

А система происходит от греческого слова Systema, и переводиться как целое, составленное из частей; соединение, множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство [1, 2].

Отсюда системный подход - это направление методологии специально-научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объектов как систем. Методологическая специфика подхода определяется тем, что он ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта и обеспечивающих ее механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведения их в единую теоретическую картину. [2-6].

Системный подход не существует в виде строгой методологической концепции: он выполняет свои эвристические функции, оставаясь не очень жестко связанной совокупностью познавательных принципов, основной смысл которых состоит в соответствующей ориентации конкретных исследований. Эта ориентация осуществляется двояко:

Во-первых, содержательные принципы подхода позволяют фиксировать недостаточность старых, традиционных предметов изучения для постановки и решения новых задач.

Во-вторых, понятия и принципы системного подхода помогают строить новые предметы изучения, задавая структурные и типологические характеристики этих объектов и таким образом способствуя формированию конструктивных исследовательских программ.

В целом, познавательная роль системного подхода может быть сведена к следующим основным моментам:

Во-первых, понятия и принципы системного подхода выявляют более широкую познавательную реальность по сравнению с той, которая фиксировалась в прежнем знании.

Во-вторых, системный подход содержит в себе новую по сравнению с предшествующими схему объяснения, в основе которой лежит поиск конкретных механизмов целостности объекта

ивыявления достаточно полной типологии его связей. Реализация этой функции обычно сопряжена с большими трудностями: для действительно эффективного исследования мало зафиксировать наличие в объекте разнотипных связей, необходимо еще представить это многообразие в операционном виде, т.е. изобразить различные связи как логически однородные, допускающие непосредственное сравнение.

В-третьих, из важного для системного подхода тезиса о многообразии типов связей объекта следует - что сложный объект допускает не одно, а несколько расчленений. При этом критерием обоснованного выбора наиболее адекватного расчленения изучаемого объекта может служить то, насколько в результате удается построить операционную «единицу» анализа, позволяющую фиксировать целостные свойства объекта, его структуру и динамику. [2-16].

Вообще-то, наше рассмотрение, учитывая важность сейсмобезопасности, т.е. защиту окружающей среды и жизнь людей при действии сильных землетрясений, заслуживает самого полного комплексного или системного исследования. Однако из-за большого количества действующих при этом факторов и элементов, их взаимовлияния друг на друга, из-за недостатка и полноты качественной информации об наблюдаемых сейсмических воздействиях, работе узлов

иэлементов строительной системы, ее решение в обобщенном виде выходит за рамки возможностей автора. В качестве альтернативы, в рамках комплексного исследования, автор предлагает остановиться лишь на отдельных аспектах и моментах сейсмобезопасности. Понятно, что это более мелкий уровень представления проблемы. Однако даже в таком, укороченном виде, если мы сможем его реализовать, то это будет существенный шаг в деле организации эффективной и надежной сейсмозащиты.

144

2.1. НЕКОТОРЫЕ УТОЧНЕНИЯ В ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ ПОНЯТИЙ СЕЙ-

СМОСТОЙКОСТЬ И СЕЙСМОБЕЗОПАСНОСТЬ.

Мы живем в развивающемся Мире, в котором постоянно изменяются наши знания об окружающей нас действительности. Одновременно с ростом уровня знаний, изменяются наши технические возможности. Рост технических возможностей влечет за собой изменение потребностей сообщества и приводит к более высокому уровню требований, представляемых ему услугам. Что, в свою очередь, требует корректировки сложившихся и устоявшихся представлений.

Из анализа конструктивных возможностей, представленных ранее, однозначно следует, что системы активной сейсмозащиты, по сравнению с традиционными методами и способами, представляет более высокий уровень сейсмической надежности и эффективности. И это, несомненно, является прогрессом. А значит, налицо необходимость пересмотра используемых методов и способов организации сейсмозащиты. Кроме этого, требуется еще ревизия и уточнение в использовании таких основных положений, как сейсмостойкость и сейсмобезопасность.

Врамках системного (или комплексного) подхода, исходя из понятия системный подход, сейсмостойкость и сейсмобезопасность мы можем рассматривать как разные уровни системы, соответственно, как более низкий (подсистемы) и более высокий (надсистемы).

Отсюда, сейсмостойкость или сейсмическая приспособленность (seismic fitness) – это характеристика зданий и сооружений, описывающая степень их устойчивости к землетрясениям

впределах допустимого риска. И в целом, понятие сейсмостойкость ассоциируется с достаточно прочной постройкой, способной выдержать (выстоять) сильное землетрясение без полного разрушения и с минимальными человеческими жертвами. [1]

Вто время как, сейсмобезопасность подразумевает отсутствие прямых или косвенных недопустимых негативных воздействий (со стороны зданий, сооружений или их оборудования) на людей, оборудование или другие здания, сооружения и объекты в связи с землетрясением. [2] К сожалению, на сегодняшний день, приведенный здесь из строительного словаря, термин сейсмобезопасность следует признать устаревшим и требующим корректировки. В частности, необходимо расширение перечня защищаемых объектов от сейсмического воздействия, путем введения в текст еще природной среды. В результате общий текст приобретет следующий вид;

«…на людей, природную среду, оборудование…». И далее по тексту.

Дело в том, что если проанализировать техногенные аварии, то выясниться, что с пострадавшими, погибшими и материальными потерями, во всех случаях и всегда определенный вред наносится и окружающей среде (природе). Так, например, при авариях на АЭС в Чернобыле (Украина 26.IV.86 г.) [3-5] и Фукусима (Япония 11.III.2011) [6] пострадали не только люди – огромный вред был нанесен и природе, так как радиоактивному загрязнению подверглись большие территории (40 км зона отчуждения). Вынужденному переселению подверглись сотни тыс. людей. При этом, к сожалению, несмотря на высокий научно-технический уровень развития нашего сообщества, сообщество оказалось не способным ни экономически, ни технически компенсировать вред нанесенный человеком природе. Больше того, мы оказались неспособным даже адекватно и корректно оценить причиненный природе вред и просчитать негативные последствия для самого человека, связанные с радиоактивным загрязнением в отдаленной перспективе. С одной стороны, чтобы провести качественный анализ, нужны регулярные длительные наблюдения за объектом исследования, с другой - это зона радиоактивного загрязнения,

вкоторой людям находиться запрещено. В результате оценки ущерба носят приблизительный характер. Что же касается устранения негативных последствий, вызванных вмешательством человека в природу, то решение проблемы было предоставлено самой природе.

Короче, жизнь и безопасность человека это важный для всех нас фактор, но не менее важным для нас обстоятельством является и окружающая нас среда. Разумеется, при необходимости человек может жить и в вакууме (космосе), но во что это обойдется и как длительно это может продолжаться?.. Для сообщества проще, выгоднее и перспективнее ценить, хранить и оберегать от научно-технического прогресса то, что мы на Земле уже имеем - окружающую нас природу или среду нашего обитания.

Однако вернемся к сути нашего разговора. Судя из приведенных определений, сейсмо-

145

безопасность, по сравнению с сейсмостойкостью, является более общим и, главное, более важным для сообщества понятием. Однако если мы обратимся к технической литературе, прессе и интернету, то окажется, что понятие сейсмостойкость имеет более активное использование и применение. Хотя, вообще-то, все должно быть наоборот ведь сейсмостойкость является составной частью сейсмобезопасности. Акцент в пользу сейсмостойкости не случаен. Так уж получилось, что не смотря на все наши технические достижения, до сих пор многие люди живут, работают и находятся в зданиях и сооружения, не отвечающих требованиям сейсмостойкости, а значит, их жизнь подвергается опасности. Такое положение является ненормальным и, к сожалению, в рамках традиционной сейсмозащиты не разрешимым…

Только широкое, массовое внедрение систем активной сейсмозащиты позволяет изменить положение в лучшую сторону. К счастью для всех нас определенные положительные подвижки уже наблюдаются. В частности в Японии, Китае, США, Италии, России и Армении и в последние годы в строительной практике стали активно использовать системы активной сейсмозащиты. Понятно, что доля проектирования и строительства сейсмоизолированных зданий и сооружений по отношению к традиционным антисейсмическим мероприятиям пока еще мала, но уже заметна тенденция роста их числа в сейсмоопасных районах. Интерес к активной сейсмозащите проявляют специалисты Румынии, Словакии, Македонии, Малайзии, Ирана, Киргизии, Чили, Кореи и других стран. [7]

ВЯпонии, США, Китае, Италии осуществляется государственное финансирование науч- но-исследовательских работ по обеспечению безопасности населения в сейсмически опасных районах и разработке инновационных технологий сейсмоизоляции зданий и сооружений.

Встроительные нормы проектирования ряда стран введены специальные пункты по сейсмоизоляции зданий и сооружений.

Вообще-то, в СССР ЦНИИСК им. Кучеренко ЦНИИСК и НИИОСП им. Герсеванова первыми, в 1984 году были разработаны «Рекомендации по проектированию зданий с сейсмоизолирующим скользящим поясом и динамическими гасителями колебаний» [8]. Однако, к сожалению, в последующем, в новые, переизданные строительные нормы, в частности в ДБН Украины [9] данные положения не вошли, что искусственно затормозило прогрессивное развитие сейсмобезопасности.

С целью объединения усилий специалистов, совершенствования технологии, обмена информацией по использованию активных систем сейсмозащиты в практике проектирования и строительства проводятся Международные семинары. [8]

Однако сейсмостойкость пусть и важный, но это только один из элементов, входящих в состав сейсмобезопасности. Для получения качественной и надежной сейсмозащиты обязательно требуется учесть и взаимоувязать и все другие составляющие сейсмобезопасности. Тем более что данный вопрос пока недостаточно освещен в печати.

Кроме этого, не следует сбрасывать со счетов и того факта, что с практической точки зрения нас не интересует строительство лишь само по себе или строительство ради строительства. И этот понято, ведь, прежде всего объекты строятся и возводятся для удовлетворения лишь конкретных практических и эстетических нужд общества, населения или какого-то конкретного заказчика, потребителя: организации, производства, человека. А значит, в первую очередь мы обязаны должным образом обеспечить их нужды и интересы. Вот почему, наряду с чисто строительными вопросами, обязательно рассматриваются и учитываются вопросы и аспекты комфорта, пожаробезопасности, эстетики, эргономики, экологии, санитарии и гигиены и т.д. А это, как явствует из только что приведенного примерного перечня дисциплин, скорее вопросы вспомогательного и сопутствующего плана, нежели вопросы непосредственного проектирования; хотя, несомненно, они косвенным образом и отражаются на основных вопросах.

Вкачестве еще одного комплексного понятия можно отметить, широко используемое в сейсмостойком строительстве, понятии очага землетрясения. Прямых данных того, что конкретно имеет место в очаге землетрясения, у нас нет. Поэтому обобщенное представление происходящего

вочаге, строится по косвенным данным, исходя знаний астрономии, геофизики, геотектоники, сейсмологии, геологии, физики больших давлений, кристаллографии.

Поэтому эффективная и надежная сейсмозащита – это целый ряд взаимосвязанных между

146

собой основных, вспомогательных и сопутствующих элементов, факторов и мероприятий. К сожалению, в сейсмостойком строительстве нет «мелочей» - все важно и существенно на всех этапах строительства: проектирования, возведения, эксплуатации и даже демонтажа строительного объекта. При высоком уровне неоднозначности и неопределенности, любая на первый взгляд «мелочь», ошибка и даже просто небрежное выполнение работы могут негативно сказаться на устойчивости строительной системы, безопасности людей и окружающей нас среде обитания. И, наоборот,- внимательный, вдумчивый подход ко всем элементам сейсмобезопасности, позволяет снижать потери населения при сильных землетрясениях.

Так, например, при анализе ситуации, вызванной землетрясением в Японии (11.IV.2011), отмечалось, что высококачественная государственная система наблюдения, оповещения и подготовки населения к поведению в экстремальных условиях сильных землетрясений, позволили руководству Японии снизить материальный ущерб, причиненный стихией государству. Свести к минимуму жертвы среди людей и число пострадавших [6].

С другой стороны – с позиции сейсмостойкости, конкретный строительный объект и инфраструктура населенного места мало связаны между собой. А система оповещения и подготовки населения это вообще не элементы строительной системы и к строительству прямого отношения не имеют. И, тем не менее, это все элементы нашей сейсмобезопасности, обеспечивающих высокий уровень эффективной и надежной сейсмозащиты.

В Японии и России, учитывая общественную важность сейсмобезопасности, имеются соответствующие, специальные государственные программы по сейсмобезопасности. Это важный элемент в построении эффективной и надежной сейсмозащиты, заслуживающий специального рассмотрения. Однако, к сожалению, во многих странах мира, в частности на Украине, таких программ нет. Поэтому есть смысл на примере Федеральной целевой программы «Сейсмобезопасность территории России» [10] рассмотреть, что же в нее включается и как это финансируется.

Целями Программы являются максимальное повышение сейсмической безопасности, снижение социального, экономического, экологического риска в сейсмически опасных районах Российской Федерации, снижение ущербов от разрушительных землетрясений путем усиления и реконструкции существующих сооружений, а также подготовки городов и других населенных пунктов, транспортных и энергетических сооружений, трубопроводов к сильным землетрясениям.

Основными задачами Программы являются:

осуществление мероприятий по сейсмоусилению наиболее важных сооружений и разработка необходимых градостроительных мероприятий с целью максимального снижения сейсмического риска, начиная с наиболее сейсмически опасных районов;

проведение обследования и паспортизации зданий и сооружений в сейсмоопасных райо-

нах;

создание и развитие научно-методической базы, механизмов реализации нормативных документов по оценке сейсмической опасности территорий;

формирование нормативной базы для обеспечения сейсмической надежности строящихся и эксплуатируемых жилых, общественных, промышленных зданий, энергетических и транспортных сооружений;

разработка научно-методической базы для снижения сейсмической уязвимости существующих сооружений и населенных пунктов;

разработка инновационных технологий сейсмоизоляции и других новых систем сейсмозащиты зданий и сооружений, их оснований и фундаментов;

создание экспериментальной базы для исследования новых эффективных систем на создание научно-методической базы.

Создание научно-методической базы и системы нормативных документов по оценке сейсмической опасности территорий и нормированию сейсмических воздействий включает в себя:

научное сопровождение карт общего сейсмического районирования; уточнение исходной информации по сейсмичности для крупных городов, ответственных про-

мышленных, энергетических и транспортных объектов; разработку карт сейсмического микрорайонирования для городов, урбанизированных терри-

торий, площадок размещения крупных промышленных, энергетических и транспортных объектов,

147

включая крупные плотины, аэропорты, морские порты и т.п.; развитие методов уточнение научно обоснованных методов оценки сейсмической уязвимости и сейсмостойкости существующих сооружений;

разработку методики паспортизации зданий и сооружений, эффективных методов усиления и восстановления существующих зданий и сооружений;

создание на федеральном уровне экспериментальной базы, включая крупные сейсмические платформы, вибростенды, для исследований сейсмостойкости крупных моделей и фрагментов натурных сооружений, в том числе на базе конверсии оборонных отраслей; создание федерального экспериментального центра для исследований сейсмостойкости сооружений на базе экспериментальных стендов Министерства обороны Российской Федерации и Государственного комитета Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу;

создание региональных экспериментальных центров (камчатского, северокавказского, сахалинского) для исследования сейсмостойкости зданий и иных сооружений, в том числе зданий из местных строительных материалов;

разработку и реализацию новых высоко сейсмостойких, энергосберегающих конструкций гражданских и промышленных зданий с применением местных строительных материалов;

разработку новых конструкций и нормативных документов по сейсмостойким фундаментам и основаниям, по транспортным сооружениям (аэропорты, морские порты, мосты, дороги, трубопроводы), усилению и реконструкции эксплуатируемых транспортных сооружений, по энергетическим сооружениям (гидростанции, тепловые станции, плотины, трансформаторные подстанции, сети), по инженерным сетям в сейсмически опасных районах;

разработку и реализацию системы сейсмометрического мониторинга для оперативной оценки состояния сооружений при землетрясении и для уточнения методов расчета сооружений, в том числе путем установки на зданиях и сооружениях инженерно-сейсмометрических станций, включающихся в автоматическом режиме при землетрясении;

разработку нормативных документов по сертификации и лицензированию в области сейсмостойкого строительства;

паспортизацию существующих сооружений; научно-техническое сопровождение работ по усилению существующих сооружений.

Проведение работ по повышению сейсмической безопасности городов и других населенных пунктов включает в себя:

разработку и совершенствование методов оценки и прогноза сейсмического риска, включая прямой и косвенный риски, и технологий их снижения;

разработку нормативных документов по подготовке населенных пунктов к землетрясениям, по снижению сейсмической уязвимости урбанизированных территорий;

разработку сценариев землетрясений с учетом последних сейсмических катастроф; разработку и реализацию программ снижения сейсмической уязвимости существующих горо-

дов и других населенных пунктов, снижения сейсмического, а также экономического, социального и экологического риска.

Совершенствование нормативной правовой и информационной базы с целью обеспечения сейсмической безопасности предполагает:

формирование и совершенствование законодательной базы по сейсмической безопасности; разработку нормативных правовых документов по страховой деятельности.

Таким образом, проблема обеспечения сейсмической безопасности является комплексной, требующей межведомственных решений и согласований, оценки и прогноза не только прямого, но и косвенного ущерба, реализации большого числа многоуровневых задач в масштабах страны. Основным методом решения указанных задач является программно-целевой метод.

Реализация Программы осуществляется за счет средств федерального бюджета, бюджетов субъектов Российской Федерации, местных бюджетов и внебюджетных источников. Она расписана по срокам и объемам реализации. Законодательно определены исполняющие, ответственные и контролирующие структуры.

По предварительным оценкам, позволяет на 40-50% уменьшить потери населения от землетрясений, а в некоторых случаях полностью избежать потерь, в том числе и от вторичных эффектов

148

землетрясений. Кроме этого, Программа создает около 20-30 тыс. рабочих мест.

2.2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ВЫБОРКА КАК ЕСТЕСТВЕННОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ В ОБЕС-

ПЕЧЕНИИ ЭФФЕКТИВНОЙ И НАДЕЖНОЙ СЕЙСМОЗАЩИТЫ.

Начнем с того, что экспериментальные и теоретические исследования и построения, в качестве базовой основы для своих выводов и решений, осуществляются с использованием и применением стандартных статистических методов и приемов. В настоящее время вряд ли существует какая-либо область, где количественные измерения в той или иной степени не играли бы определенной роли. В повседневной работе многих людей наблюдается применение количественных измерений во многих формах. При этом математическая статистика используется как инструментарий, способствующий проведению исследований и накоплению объективных данных в области техники и естественных наук.

Накопленные данные можно рассматривать как измерения определенных свойств объектов, выбранных из некоторой совокупности. Таким образом, математическая выборка это определенный ряд особым образом отобранных элементов какой-либо совокупности каких-либо однотипных показателей или данных изучаемой совокупности. Причем, отобранная часть элементов совокупности (или выборки) будет представлять всю совокупность с приемлемой точностью при двух условиях:

она должна быть достаточно многочисленной, чтобы в ней могли проявиться закономерности, существующие в генеральной совокупности;

элементы выборки должны быть отобраны объективно, независимо от воли исследователя, так чтобы каждый из них имел одинаковые шансы быть отобранными или же чтобы шансы эти были известны исследователю.[1-2]

Эти условия устанавливаются математической теорией выборочного метода и основываются на ряде важнейших закономерностей теории вероятностей, составляющих, так называемых закон больших чисел. Лишь при соблюдении этих условий возникает объективная возможность оценить точность выбранных наблюдений на основании самих выборочных данных.

При этом точность выборочных наблюдений измеряется с помощью средней ошибки выборки, величина которой прямо пропорциональна степени вариации изучаемых признаков и обратно пропорциональна объему выборки.

Выборочное наблюдение можно произвести быстрее сплошного, с меньшими затратами и получить результаты, по точности мало уступающим результатам специального наблюдения, а с учетом возможности более тщательного наблюдения – даже нередко превосходящими их.

Представительность, или презентативность, выборки обеспечивается не только ее объемом, но и строгим соблюдением научно обоснованных правил отбора, гарантирующих его объективность. Способы выборочного отбора весьма разнообразны и обеспечиваются положениями теории вероятности и математической статистики, в частности, теорией выбора из конечной совокупности и теорией выбора из бесконечной совокупности. [1-2]

Ксчастью для общества и, к сожалению, для специалистов на ряде сейсмоопасных территорий не было инструментально зарегистрировано достаточное количество сильных землетрясений. В частности на территории Украины до сих пор не было получено ни одной качественной акселерограммы сильного землетрясения. Следует заметить, что во всем мире качественные записи сильных землетрясений это большая редкость.

Кэтому следует добавить уникальность землетрясений, определяемой целым рядом специфических природных условий и особенностей: глубиной и энергией проявления, геологическими и орографическими особенностями, расстоянием от эпицентра, расположение очага т.д. Своим происхождением землетрясения обязаны глубинным разрывам горных пород. В силу чего, один раз, произойдя в каком-то конкретном месте, землетрясение повториться уже не может, так как по разрыву нечему рваться. Поэтому землетрясение может произойти ближе, дальше, глубже, но не в том месте, где оно уже имело место быть [3-7]. Следовательно, у нас нет никаких оснований говорить об обоснованной выборке по силовому воздействию.

Ошибочной будет попытка рассматривать силовое воздействие на строительный объект без учета особенностей строительной площадки и самого объекта. Причем, учитывая многообразие

иразнообразие строительных объектов, грунтовых условий строительной площадки, чтобы

149

объективно получить необходимую статистическую выборку с одной стороны мы должны будем провести исследование на разных грунтах соответствующего ряда однотипных строительных объектов, с другой – на однотипных грунтовых площадках провести исследования разнотипных строительных объектов. В результате возникает целый ряд существенных проблем:

Во-первых, это невозможно по экономическим причинам и неприемлемо по эстетическим соображениям. Следует особо выделить, что ни одно государство мира не способно самостоятельно профинансировать столь масштабный эксперимент.

Во-вторых, как показывает жизненный опыт, люди не хотят жить в однотипных (серийных) домах.

В-третьих – невозможно эксплуатировать строительные объекты в сейсмоопасных районах без гарантии их сейсмобезопасности [8-12]. Ведь именно для этого эксперимент и организуется. И что делать с домами других конструктивных серий, с домами индивидуального проектирования и изготовления, если даже строительные допуски, связанные с возведением строительного объекта и различное расположение объектов по строительной площадке, нарушают эквивалентность условий выборки?

В-четвертых, если строительный объект выдержал землетрясение с определенными параметрами, то это вовсе не означает, что он выдержит землетрясение с другими параметрами силового воздействия. Ведь каждое землетрясение, в силу целого ряда объективных причин, по-своему уникально и неповторимо и убедительных объективных доказательств обратного у нас нет. Зато, как показывает опыт сильных землетрясений, на сейсмостойкости объекта неизбежно сказываются индивидуальные особенности, как землетрясения, так и самого строительного объекта.

В-пятых, если объект выдержал одно землетрясение, то это вовсе не означает, что он выдержит и другое такое же. Опыт сильных землетрясений показывает, что в результате динамического воздействия в каменных и железобетонных элементах строительного объекта появляются и накапливаются микротрещины, в узлах появляется пластические шарниры, из-за вибрации изменяются свойства и параметры грунта и т.д., а все в целом - сказывается на несущей способности строительного объекта. [8-12]

Вот и получается, что из-за редкости и случайного характера землетрясений, из-за грунтового и архитектурно-конструктивного многообразия, из-за ограниченности, неполноты и противоречивости исходной информации, пока объективно невозможно говорить о получении качественной, презентабельной выборки. А значит, невозможно корректно и адекватно построить физико-математическую модель эффективной и надежной сейсмозащиты строительных объектов. И, как следствие, к сожалению, мы не можем гарантировать сейсмобезопасность граждан. Хотя общественная потребность в качественной и надежной сейсмозащите очевидна и весьма насущна и актуальна.

Таким образом, требования статистической выборки объективно выступают в качестве естественного, негативного ограничения в задачах обеспечении эффективной и надежной сейсмозащиты.

Больше того, все выше сказанное подводит нас к выводу о не решаемости проблемы, во всем ее многообразии, со всеми аспектами и нюансами, в принципе. Следовательно, решение проблемы возможно только посредством использования упрощений, причем они должны вводиться с таким расчетом, чтобы могли обязательно обеспечивать приемлемый практический результат, соответствовали бы действительно наблюдаемым явлениям и, наконец, удовлетворяли бы требованиям статистической выборки.

Как видно из приведенного выше, требования статистической выборки объективно выступают в качестве естественного ограничения в разработке и построениях корректных и адекватных физико-математических моделей эффективной и надежной сейсмозащиты строительных объектов.

Врассматриваемом случае удовлетворительное решение проблемы просматривается

вследующих направлениях:

1. Нужно, не нарушая презентативности выборки, изменить условия отбора ее элементов.

150