Людмил Оксанович - Невидимый конфликт

Вибрации и колебания зданий и сооружений являются опасным, крайне нежелательным процессом. Они оказывают отрицательное влияние не только на несущую способность и эксплуатационную пригодность конструкций, но и на людей, которые работают в здании. Поэтому их уменьшение или полное устранение имеет первостепенное практическое значение. Но так как характеристики динамического воздействия представляют собой данность, которую можно только определить, в распоряжении проектировщика остаются лишь конструктивные меры. Благодаря этим мерам динамический конфликт более или менее успешно смягчается и ограничивается целесообразными, допустимыми пределами. Прежде всего проектировщики стремятся создать конструкции, собственные частоты которых существенно отличаются от частот возможного внешнего воздействия. Путем соответствующего варьирования статической схемы, жесткости отдельных элементов и конструкций в целом, а также их массы достигается расхождение частот и удаление от резонансной области. После обеспечения приемлемых, безопасных характеристик колебаний (поскольку они неизбежны) можно подумать и о «восприятии» дополнительных динамических усилий.

В антисейсмическом строительстве все чаще применяются сравнительно гибкие конструкции. Благодаря этому разрушительная энергия землетрясения «воспринимается» движениями здания, превращается в кинетическую энергию и опасные ускорения по высоте здания уменьшаются, а следовательно, уменьшаются и сейсмические силы. Другой путь их уменьшения — это облегчение конструкций, применение легких строительных материалов главным образом для ненесущих, ограждающих элементов. Таким образом уменьшаются массы, которые несет на себе конструкция, уменьшаются и инерционные силы. Но о землетрясениях мы еще поговорим.

В последнее время в печати встречаются два вида оценки силы землетрясения: в баллах и по шкале Рихтера. Как их следует понимать и каков их физический смысл?

Шкала Меркали, как и ее усовершенствованный вариант — шкала МСК (Медведев — Шпонхойер — Керник), является двенадцатибалльной. Эти шкалы используются для определения разрушительной силы землетрясений; для этого необходимо тщательно обследовать уже нанесенные повреждения. Градация при этом приблизительно следующая: толчки в VIII баллов в два раза разрушительнее толчков в VII баллов, толчки в IX баллов в четыре раза разрушительнее толчков в VIII баллов и т. д.

Землетрясения в VI баллов практически безопасны, хотя они всеми ощущаются и сопровождаются падением книг с полок, остановкой стенных часов и т. д. Но вот как описываются в шкале Меркали — Канкани (МК) толчки в VII баллов:

«… Все бегут на улицу. Некоторые выскакивают через окна. Водители теряют управление… Значительны повреждения плохо построенных зданий. Падают некоторые трубы…»

В шкале МСК читаем:

«… Трещины на дорогах … Изменяется дебит водоисточников, вода в водоемах мутнеет. Трудно передвигаться без опоры…»

Землетрясение в VIII баллов представляет собой весьма серьезное бедствие:

«… Рушатся стены, заводские трубы, памятники, автомобили мечутся на стоянках» (МК).

«… Трещины в почве … Все выбегают на улицу. Трудно сохранить равновесие…» (МСК).

IX баллов:

«Добротно спроектированные сооружения кренятся, фундаменты расходятся … Рельсы на железнодорожных линиях начинают искривляться … Большое волнение в водоемах, появляются новые и исчезают старые источники… Паника…» (МСК).

X баллов:

«… Большая часть зданий разрушена до основания. Падают даже заборы… Реки разливаются… Обвалы, оползни… Ломаются ветки и целые деревья» (МСК).

XI баллов:

«Уцелели лишь отдельные здания. Подземные коммуникации полностью разрушены. Железнодорожные линии искривлены по всей длине. В районах обвалов погибло все…» (МСК).

И, наконец, высшая ступень — XII баллов:

«Тотальное разрушение. Перспектива искажена. Предметы пляшут в воздухе…» (МК).

«Изменения больших масштабов в рельефе местности. Огромные обвалы и оползни, пожары. Совершенно новый режим подземных и поверхностных вод. Образуются водопады. Возникают озера. Изменяются русла рек. При обвалах и гигантских волнах погибла значительная часть населения» (МСК).

Шкала Рихтера (или шкала магнитуд) служит для определения энергии, которая освобождается при землетрясении, и потому по этой шкале оценка силы толчков может быть дана сравнительно быстро — на основе записей сейсмических станций. Чтобы представить себе градации этой шкалы, укажем только, что при землетрясении в 6 магнитуд освобождается энергии в 10 раз больше, чем при землетрясении в 5 магнитуд, которое в свою очередь энергетически эквивалентно 2—3 ядерным бомбам среднего действия. Как мы видим, шкала интенсивности и шкала магнитуд совершенно различны по характеру оценки землетрясений. Например, землетрясение в 7 магнитуд в эпицентре может иметь интенсивность в VIII баллов, в двухстах километрах от него — VI, а еще на двести километров дальше — IV баллов.