УДК. 624.012.041.

Сейсмические нормы как дополнительные источники для риска граждан.

Смирнов С.Б., Ордобаев Б.С., Абдыкеева Ш.С.

Аннотация. На конкретных примерах доказано, что из-за неустранимых дефектов сейсмические строительные «Нормы» не уменьшают, а наоборот, повышают уровень сейсмоопасности и сейсмического риска.

Показано, что эти дефекты заложены в сейсмические «Нормы» принятием «колебательной» модели сейсмического разрушения зданий, определяющей суть этих «Норм».

Доказано, что расчет и проектирование любых сооружений и в том числе Олимпийских объектов по рекомендациям СНиП II-7-81*, СНиП 22-03-2009 не гарантируют их сейсмостойкости при реализации расчетного 8^ми или 9^ти бального землетрясения из-за наличия базовых дефектов в этих «Нормах».

Предложен принципиально новый, простой эксперимент, опровергающий официальную, «колебательную» модель сейсмического разрушения зданий и доказывающий ошибочность тотального использования маятниковых акселерометров.

Ключевые слова. Сейсмический, риск, опасность, сейсмостойкость, разрушения, напряжения, эксперимент, прочность, маятниковый, акселерометр, акселерограмма.

Abstract. It is proved on the real examples that seismic building Norms and Codes produce the seismic danger and increase the level of seismic risk, caused by the defects, which were carried in Norms by «oscillation» model of seismic buildings destructions.

It is sixth it that Olympic objects and all other buildings which were constructed according to seismic Norms, having principle defects, cannot resist, the strong earthquakes.

There is proposed new and important experiment, which must refute the official * oscillation* model of seismic buildings` distractions.

Key words. Seismic, risk, danger, distraction, experiment, stress, durability, pendulum, accelerometer, accelerogramm.

В [1] мы показали, каким образом проявляется опасный дефект, который органически присущ всем сейсмическим строительным «Нормам» и «Кодам». Здесь мы хотим показать, как этот эффект, внесенный туда «колебательной» моделью сейсмических разрушений, увеличивает число новых несейсмостойких зданий в наших сейсмоопасных зонах и этим повышает там уровень сейсмического риска для наших граждан.

В качестве примера рассмотрим кирпичные и подобные им несейсмостойкие здания, почему-то строящиеся в 8^ми 9^ти балльных зонах. Хорошо известно [2-4], что они не выдерживают 9^ти балльные землетрясения, а при 8^ми балльных – получают серьезные повреждения. Это связано с неспособностью кирпичной кладки, содержащей множество швов и слабых контактных плоскостей, воспринимать растягивающие сейсмические напряжения.

Несмотря на эти общеизвестные факты, в действующем СНиП II-7-81* и новом СНиП 22-03-2009 нет запрета на строительство кирпичных зданий в 8^ми и даже в 9^ти балльных зонах. Из-за этого в сейсмоопасных зонах постоянно возрастает число новых заведомо несейсмостойких зданий, которые обречены в перспективе на разрушение. В результате, наши граждане, живущие здесь в этих зданиях, постоянно подвергаются максимальному рукотворному сейсмическому риску.

Кроме этого, из-за этого дефекта, присущего СНиП, резко усложняется работа МЧС по мониторингу уровня реальной сейсмо-защищенности населения, а также по повышению этого уровня.

Зная все это, авторы сейсмического СНиП при всем желании не могут запретить строительство кирпичных и подобных им несейсмостойких зданий в 9ти балльных зонах, так как согласно расчету по СНиП эти здания должны с большим запасом прочности выдерживать 9^ти балльные землетрясения. [1]

Причина этого абсурда, который постоянно выдает сейсмический СНиП, позволяя строить заведомо несейсмостойкие здания, когда была принята «колебательная» модель сейсмического разрушения зданий. [2,5].

С тех пор эта, оторванная от реальности, модель не менялась, несмотря на множество опровергающих ее фактов [6] и несмотря на то, что она не позволяет обеспечить реальную сейсмостойкость зданий, многократно занижая в них реальные сейсмические напряжения. [1].

Официальная сейсмическая наука упорно цепляется за эту модель и категорически препятствует любым переменам в этой сфере, так как они сразу нарушат тот комфортный режим безответственности, который давно здесь установился.

Из-за ошибочности базовой «колебательной» модели, заложенной в основу всех сейсмических «Норм», они тем сильнее занижают реальные сейсмические напряжения в зданиях и тем больше завышают их реальный запас прочности, чем меньше масса здания, приходящая на их колонны и стены. [1].

Например, для верхнего этажа в кирпичных зданиях ложный запас прочности, создаваемый СНиП при расчете на 9-ти балльное землетрясение, в среднем равен шести[1]. Для предпоследних этажей этот запас снижается до 3^х. Для третьих сверху этажей он равен двум. Для четвертых сверху этажей запас равен 1,7. Наконец, для 1^го этажа в 5^ти этажном здании он равен 1,5 [1]. Т.е., согласно «колебательной» модели и СНиП, одно и 2^х этажные кирпичные здания должны быть гораздо более сейсмостойкими, чем более высокие здания из кирпича.

Однако, на практике оказывается, что сейсмостойкость кирпичных зданий никак не связана с их этажностью. Часто малоэтажные здания из кирпича разрушаются сильнее, чем более высокие кирпичные здания [2-4]. Это возможно лишь в том случае, если разрушительные напряжения имеют волновую, а не «колебательную» природу. Ведь, очевидно, что волнам сдвига, разрушающим стены нижних этажей, «безразлично» число вышестоящих этажей в здании.

Рассмотрим теперь, какую ошибку должны давать сейсмические «Нормы» при расчете каркасных железобетонных зданий. В отчетах [2,4], описывающих их типовые повреждения при 8^ми или 9^ти балльных землетрясениях, всегда особо подчеркивается проявившийся при этом недостаток поперечного армирования в колоннах, поставленного по сейсмическому СНиП. Недостаток хомутов всегда проявляется в том, что в колоннах возникают магистральные наклонные трещины, которые иногда сильно раскрываются (до 10^ти см).

В окрестности этих трещин разрушается бетон и возникает специфический «сдвиговой» пластический шарнир, который встречается только при землетрясениях.

Здесь происходит интенсивная текучесть поперечной и продольной арматуры, вплоть до их разрыва. При этом верхняя часть колонны смещается вниз по наклонной трещине.

Наш анализ показывает, что такие необычные сосредоточенные сдвиговые деформации в железобетонных колоннах возможны лишь при условии, что в них реальные сейсмические напряжения очень существенно (более чем в 2 раза) превышают их расчетную величину, найденную по СНиП II-7-81^*. О волновой, а не колебательной природе разрушающих напряжений здесь свидетельствует отсутствие изгибных пластических шарниров в колоннах.

Приведенные выше сведения позволяют утверждать, что для всех видов зданий и сооружений, для которых известен средний типовой уровень разрушительного сейсмического воздействия, можно доказать, по аналогии с [1], что сейсмические строительные «Нормы» очень существенно занижают реальные сейсмические напряжения, относящиеся к каждому конкретному уровню балльности.

От этого дефекта невозможно избавиться пока в основу этих «Норм» заложена «колебательная» модель сейсмического разрушения сооружений, которая создает этот дефект.

В этой связи попытаемся оценить, каков реальный уровень сейсмостойкости объектов, рассчитанных по СНиП II-7-81^* на 9^ти балльное землетрясение. Наибольшие опасения должны вызывать вертикальные элементы, несущие трибуны и подтрибунные помещения в спортивных аренах.

Число нагруженных уровней под трибунами варьируется от одного до шести. Поэтому масса, приходящаяся на несущие вертикальные элементы, здесь относительно невелика. Согласно вышеописанной закономерности и по данным из [1], следует ожидать существенного занижения реальных сейсмических напряжений в колоннах и стенах, железобетонных колоннах и пилонах, как всегда, не хватит поперечного армирования, а прочность стен будет недостаточно для восприятия главных растягивающих сейсмических напряжений.

По этой причине колонны и стены, несущие трибуны, могут быть срезаны 9^ти балльным землетрясением, которое иногда способно разрушать даже сварные швы в стальном каркасе, как это было в японском городе Кобе в 1995^м году. Поэтому все вертикальные элементы, несущие трибуны должны нуждаться в усилении, для надежного восприятия 9^ти балльной горизонтальной сейсмической нагрузки.

Рассмотрим теперь каковы перспективы устранения опасных дефектов, присущих действующему СНиП II-7-81^*. Уже сейчас подготовлен новый, «актуализированный» СНиП 22-03-2009. Естественно, что он содержит все те же неустранимые дефекты, как и все предыдущие сейсмические «Нормы»

В случае его принятия он по-прежнему будет создавать сейсмоопасность и сейсмический риск, разрешая строительство заведомо несейсмостойких зданий. Но при этом надо подчеркнуть, что его новая форма недопустимо ухудшилась. Дело в том, что авторы нового СНиП 22-03-2009 внесли туда столько псевдонаучности, что сделали его по существу недоступным для практического использования инженерами.

Например, чего стоит лишь одна их неслыханная рекомендация «использовать теорию предельного равновесия» при определении сейсмических нагрузок. Она не только абсурдна, но и не выполнима. Кроме того, они рекомендуют использовать некую « пространственную динамическую модель», но никак не разъясняют ее смысл. И т.д. т.п. При этом некоторые расчетные формулы, будто нарочно усложнены так, что они должны просто шокировать инженеров – пользователей СНиП.

Рассмотрим теперь вопрос о том, что является непосредственным источником той ошибочной информации, которая заложена в основу всех сейсмических «Норм» и которая приводит к многократному занижению ими реальных сейсмических напряжений в сооружениях.

Как известно, всю эту информацию нам дают только лишь маятниковые акселерометры. Согласно строгому решению задачи о вынужденных колебаниях сильно демпфированного маятника [5], по графику его колебаний в акселерометре можно найти амплитудные значения ускорений его основания. Но это возможно лишь притом непременном условии, что оно совершает низкочастотные гармонические колебания с постоянной амплитудой и частотой[5].

Однако, в любой акселерограмме всегда явно нарушается это требование, т.к. все они изобилуют всплесками и скачками на акселерограмме неизбежно вызывает краткое включение собственных колебаний маятника в акселерометре, чего не допускает теория [5]. В результате в их окрестности график, записанный маятником, перестает быть акселерограммой [7].

На самом деле всплесками и скачками в колебаниях маятников отображаются волновые сейсмические толчки[8]. Считая, что эти участки на графиках колебаний тоже являются акселерограммой, мы многократно занижаем реальные наиболее опасные сейсмические волновые ускорения и скорости грунта, а так же вызванные ими разрушительные напряжения в зданиях [1,7].

Для этого, чтобы строго доказать постоянное наличие этой базовой ошибки, вносимой акселерограммами в сейсмические «Нормы», следует провести простой, но крайне важный эксперимент, который не случайно никогда не проводила официальная сейсмическая наука. Суть его состоит в следующем. Надо произвести сопостовление реальных сейсмических напряжений в сооружении с теми теоретическими расчетными напряжениями, которые одновременно будут найдены на основе стандартной акселерограммы. Для этого в одной из зон с перманентной сейсмической активностью (которые имеются, например, в Киргизии) надо установить любую простейшую строительную конструкцию, например, короткую железобетонную колонну, защемленную в грунте, с сосредоточенным грузом наверху. В ее горизонтальном сечении устанавливаются пьезодатчики, которые измеряют касательные напряжения J₁, возникающие при сейсмическом толчке. Одновременно акселерометр, поставленный на колонну, измерит амплитудное ускорение груза «а».

Умножив массу груза m на ускорение а, мы, согласно официальной «колебательной» модели сейсмических разрушений [5], найдем максимальную горизонтальную сейсмическую силу Q. Поделив ее на площадь поперечного сечения колонны F, определим напряжения t₂,=ma(F)^-1, которое обычно закладывается во все сейсмические «Нормы». Сопоставим величины реальных напряжений t₁ и «официальных» расчетных напряжений t₂, мы получим то многократное расхождение между ними в виде: К=t_1/t₂>10, которое впервые строго и наглядно докажет несостоятельность использования маятниковых акселерометров как сейсмических приборов. Этим будет экспериментально опровергнута официальная «колебательная» сейсмическая модель. В течении ближайшего года мы надеемся провести этот важнейший эксперимент в Киргизии.

Следует отметить, что дефекты, полностью аналогичные выше описанным, недавно были обнаружены М.И.Зиминым в Канадском сейсмическом «Коде» при расчете оконных стеклопакетов на 8^ми бальное сейсмическое воздействие. При этом ошибка, вносимая канадским сейсмическим «Кодам», превысила двадцатикратную величину.

В заключение следует признать, что, несмотря на очевидность, неустранимость и опасность дефектов, органически присущих всем отечественным и зарубежным сейсмическим СНиПам и «Кодом», официальная сейсмическая наука сама никогда не откажется от порождающей их «колебательной» модели, т.к. при этом сразу встанет вопрос об ее ответственности за перманентные сейсмические разрушения «сейсмостойких» зданий. Поэтому неясно произойдет ли когда-нибудь вообще позитивный перелом в этой сфере, позволяющий надежно защищать граждан от землетрясений.

Список литературы.

1. Смирнов С.Б. «Строительство в сейсмических районах» как документ, опровергающий официальную, колебательную доктрину сейсмического разрушения зданий//Жилищное строительство, №4.2010.с.9-11.

2. Поляков С.В. «Последствия сильных землетрясений». М.; Стройиздат, 1978.311с.

3. Штейнбругге К, Морган Д. «Инженерный анализ последствий землетрясений 1952 года в Южной Калифорнии». М.; Госстройиздат. 1957.274с.

4. Карпатское землетрясение 1986г./ Под ред. А.В. Друмя, Н.В. Шаболина, Н.Н. Складнева, С.С. Графова, В.И. Ойзермана. Кишинев; Штиинца, 1990.334с.

5. Клааф Р., Пензиен Дж. «Динамика сооружений». М.;Стройиздат, 1979, 320 с.

6. Смирнов С.Б. «Исследование аномальных форм в сейсмических разрушениях зданий, противоречащих официальной теории сейсмозащиты и опровергающих официальный взгляд на причины разрушения зданий при землетрясениях», Объединенный научный журнал, №9, 2008, с. 51-60.

7. Смирнов С.Б., «О принципиальной ошибке в традиционной трактовке записей инерционных сейсмических приборов»// Жилищное строительство. 1995. №1. С.23-26.

8. Смирнов С.Б. «Поверхностная толща грунта как усилитель разрушительного эффекта сейсмических волн и генератор сдвиговых колебаний»,// Жилищное строительство, №12. 2009.с.33-35.