УДК 699.841.

Смирнов С. Б, Ордобаев Б.С., Бактыгулов К.Б., Рыспаев Д.А., Садабаева Н.Д.

Анализ разрушений «сейсмостойких» зданий в г. Кобе

Катастрофические разрушения «сейсмостойких» зданий в Кобе нанесли сокрушительный удар по репутации мировой официальной науке о «сейсмостойком»строительстве и показали ее полную недееспособность.

После недавней катастрофы в Нефтегорске (Сахалин) наше руководство и сейсмики опять , как и после землетрясения в Армении , намерены взвалить всю вину на строителей. Сейсмическая наука делала их «козлами отпущения » после каждого разрушительного землетрясения. Однако строители лишь слепо выполняют неверные указания сейсмиков, которые и несут главную ответственность за разрушения в Нефтегорске, в Кобе, в Лос-Анджелесе и везде.

Рассмотрим, почему же именно разрушения зданий в Кобе оказались столь роковыми для сейсмиков.

До катастрофы в Кобе им всегда удавалось перекладывать вину за необъяснимые и неожиданные сейсмические разрушения на строителей. Но в последнем случае это уже оказалось невозможным, так как они сами давно провозгласили, что японские здания являются эталоном сейсмостойкости и примером идеальной реализации их резонансной доктрины. При этом сейсмостойкость зданий стала уже единственной гарантией правильности самой доктрины.

Специалистам давно известно, что все сейсмические разрушения происходят вопреки официальным расчетам, и что их форма никогда не совпадают с ожидаемой. Наиболее распространен и типичен случай, когда разрушение зданий происходит при меньшем уровне балльности, чем тот, на который они были рассчитаны (именно этот случай имел место в Кобе и Лос-Анджелесе). Более того, расчеты разрушившихся зданий на воздействие написанных при этом акселерограмм, проведенные задним числом всегда говорят о том, что эти здания либо вообще не должны были разрушиться, либо форма их разрушения должна была оказаться совсем иной.

Именно поэтому каждое новое разрушение всегда объясняли каким-либо нарушением допущенным строителями. Их обвиняли либо в нарушении технологии, либо в нарушении проекта, либо нарушении норм, либо во множестве других абсолютно невероятных ошибок и нарушений.

В то же время всем этим многочисленным примерам несейсмостойкости давно уже противопоставлялась особая «сейсмостойкость» японских зданий, которая стала, по существу, последним оплотом официальной сейсмической доктрины.

Таким образом, сейсмики целенаправленно, но бездоказательно, создавали миф о необычайной сейсмостойкости японских зданий, который стал постоянным и единственным оправданием их регулярных неудач в других сейсмоопасных регионах и приобрел для них самое принципиальное значение.

Вот почему катастрофа в Кобе стала катастрофой и для самой сейсмической науки. А между тем, еще два с половиной года тому назад я впервые публично заявил о том, что этот миф будет развеян в результате первого же сильного японского землетрясения, которого там не было более 70-ти лет.

В целом ряде статей я предупредил специалистов и всех граждан о неизбежности грядущей сейсмических разрушений так называемой «сейсмостойких» зданий и детально описал их форму.

Катастрофические разрушения в Кобе, к сожалению, полностью потвердели мою правоту и показали бесполезность традиционных сейсмозащитных конструкций. Все разрушения имели именно ту сдвиговую или мелкодиспенсерную форму, которая была мной заранее многократно и детально описано.

Здесь я хочу показать читателям строго научно основу всех этих предсказаний, а также проанализировать специфическую форму сейсмических разрушений, несущую в себе уникальную информацию о реальном сейсмическом воздействии.

Прежде всего, следует указать на те явные ошибки официальной резонансно-колебательной сейсмической доктрины, которые можно заметить без каких-либо дополнительных исследований и которые прямо свидетельствовали о реальной незащищенности «сейсмостойких» зданий Японии, Калифорнии и в любых других странах.

Первая роковая ошибка, которая предопределила все остальные, была допущена сейсмиками при описании сейсмического воздействия. Здесь руководствовались желанием свести такое сложнейшее явление, как землетрясение, к тем простым базовым воздействиям, которые были давно хорошо исследованы и описаны в классической динамике.

Самым простым из них были гармонические колебания источника воздействия. В результате именно этот тип воздействия был взят за основу и искусственно приписан землетрясениям, хотя с самого начала было ясно, что вероятность столь благоприятного и удобного совпадения равна нулю.Одно временно была опущена возможность реализации еще двух столь же невероятных явлений: совпадение частот колебаний грунта и зданий, а также полная неспособность здания к пластическим деформациям, т.е к защите от резонанса. Все эти допущения давно уже опровергнуты множеством фактов.

Вторая столь же явная ошибка состояла в обилии взаимно исключающих причин сейсмических разрушений, выдвигаемые сейсмиками. Сведенные воедино, они дают явно абсурдную картину. Их реализация была бы возможно лишь при полной неграмотности или преступной халатности всех тех строителей, которые когда-либо строили сейсмические здания. Обилие этих причин явно противоречит интегральному единству формы сейсмических разрушений, которая была обнаружена мною. Наконец, при тщательном исследовании легко убедиться в том, что каждая из выдвигаемых причин все же не дает убедительного объяснения происшедших при этом разрушении.

Неоспоримым признаком ошибочности резонансной доктрины и бесполезности, традиционных мер сейсмозащиты являются необычные свойства и форма всех сейсмических разрушений, которые были обнаружены мной в результате продолжительных и широкомасштабных исследований всех известных картин разрушений при землетрясениях, а также на базе собственных экспериментов с подземными взрывами.

Рассмотрим подробно, в чем же состоят главные особенности сейсмических разрушений, типичные для большинства землетрясений, которые позволили предсказать характер разрушений в Кобе. Покажем также, почему традиционные меры сейсмозащиты не способны защитить здания от подобных разрушений.

Сейсмики утверждают, что груды мелких осколков, в которые землетрясения часто превращают здания, в принципе не позволяют извлечь из них какую либо информацию. Но на самом деле, именно факт регулярного интенсивного раздробления зданий землетрясениями ясно указывает на то, каковы истинные параметры и характер разрушающего сейсмического воздействия. Суть дела состоит в следующем.

Как известно, в механике разрушения число осколков, на которые расчленяются полухрупкий (например, бетонный)элемент, всегда пропорционально уровню напряжений и величине энергии, которые успевают передать ему внешнее воздействие. Энергия этого воздействия переходит при разрушении элемента в поверхностную энергию образующихся осколков. Ее величина пропорционально квадрату предельного напряжения , при котором происходит разрыв связей с материала, а также величина площади той новообразованной свободной поверхности, который возникает в результате разрыва этих связей. Иными словами чем больше разрушающее воздействие , тем мельче осколки, на которые расчленяется полухрупкий элемент, и тем больше их количества.

Известно, что в экспериментах ярко выраженное многооскольчатое разрушения бетонных образцов , подобное сейсмическому, вызывают лишь ударное воздействия, создающие кратковременно огромное ускорение и скорости нагружения, и передающие огромную энергию. Эта близость формы ударных и сейсмических разрушений говорить о том, что по своим параметрам сейсмические воздействия близки к ударным.

Это же положение подтверждает еще и тот факт, что многооскольчатые сейсмические разрушения никогда не удается воспроизвести с помощью колебаний сейсмоплатформ, хотя они в точности копируют колебания, якобы зафиксированы на акселерограммах.

При этом бетонных моделях, испытываемые на сейсмоплатформах, либо вообще не возникает никаких трещин, либо в них возникает, лишь несколько магистральных трещин, малая поверхность которых в точности соответствует малой энергии, полученной при колебаниях, моделирующих воображаемые сейсмические колебания грунта.

Соотношение величин энергии , переданных разрушенным элементам, равно соотношению площадей тех новых поверхностей , которые возникают в развившихся трещинах.

Поэтому легко убедиться, что реально сейсмическая энергия, переданная разрушенному зданию, на несколько порядков выше возникающей от слабых колебаний грунта, которые сейсмики усматривают а акселерограммах и которые легко моделируются с помощью сейсмоплатформ.

Именно мелкое раздробление бетона в стенах или раствора в швах кирпичной кладки при землетрясениях часто вызывают необоснованное претензии к строителям в том, что они положили мало цемента. Именно так умудрились объяснить катастрофические разрушения в Армении.

Итак, мелкодисперсность и много-оскольчатость –вот главный признак, наиболее типичный для второй, заключительной стадии разрушения железобетонных, бетонных, кирпичных и каменных зданий и их элементов при землетрясениях, которые дает точную информацию о разрушающем воздействии и который опять проявился в Кобе.

Первая стадия разрушения при землетрясения еще более специфична. В этой стадии возникает крайне необычная форма предразрушений в виде чистого среза или сдвига, как с появлением магистральных трещин, так и без них. Это форма реализуется в двух основных вариантах, также часто встречавшихся в Кобе.

Вариант первый – это появление крестовых трещин среза в стенах, простенках и перемычках, а также косых трещин среза и гибких колоннах. Легко доказать, что появление таких трещин при одновременным полном отсутствии горизонтальных «изгибных» трещин абсолютно невозможно при тех околорезонансных колебаниях зданий с малыми ускорениями, которые сейсмики всегда считают их причиной. Однако наиболее очевидна необычность второго – сдвигового варианта предразрушений, когда стены простенки , пилоны и даже мощные железобетонные опоры мостов и эстакад сдвигается и принимают форму параллелограмма (как и произошло в Кобе ) Необычность подобного сдвига состоит в том , что он происходит без появления микротрещин, как будто все эти элементы выполнены не из железобетона, а из пластилина. На наш взгляд, сейсмики просто обязаны были заметить эту аномалию, служившую прямым сигналом сейсмического воздействия.

Тот факт, что все подобные аномалии так и не были замечены, явно свидетельствует о традиционном полном невнимании сейсмиков к информации, содержащейся в сейсмических разрушениях.

Перекос прямоугольных железобетонных элементов, где невозможны обычные пластические деформации (без появления микроразрушений) еще раз говорить о мгновенном приложении к ним огромной энергии и очень больших напряжений, многократно превышающих статическую прочность бетона. Дело в том, что эти псевдопластические деформации сдвига бетона есть что иное, как интегральное результат мгновенного развития множества начальных микротрещин. При обычных для нас низких скоростях нагружения невозможно создать подобную плотную сеть микротрещин, а остальное даже не начинают развиваться, так как уровень напряжений недостаточно высок.

Мгновенное развитие начальных микротрещин невозможно в пластических материалах типа стали, т.е в стальных строительных элементах сейсмический срез невозможен. Именно это позволило мне утверждать, что здания со стальным каркасом являются сейсмостойкими (что и подтвердилось в Кобе)

Точно так же несложно было спрогнозировать хорошую сейсмостойкость зданий АЭС, имеющих очень толстую фундаментную плиту, большую массу и коробчатою структуру с толстыми стенами, где даже появление сквозных косых трещин не приводит к обрушению.

В заключение следует отметить, что разрушения малоэтажных деревянных зданий в Кобе по своему характеру также абсолютно не согласуются с резонансной доктриной. Все они упали в сторону эпицентра и сложились как бы под давлением пресса.

Очевидно, что при резонансных колебаниях они должны были бы падать в разные стороны. Кроме того, они не могли бы так сплющиться, а должны были просто опрокинуться, оторвавшись от фундаментов.

Все вышеизложенное говорить о том, что пора, наконец, полностью отказаться от традиционных мер сейсмозащиты в силу их бесполезности и перейти к внедрению качественно новых мер сейсмоизоляции, способных защитить здание от сдвиговых и срезовых разрушений.

Таким должен быть главный урок, который нам следует извлечь из последствий японского землетрясения.

Итак, главным результатом катастрофических разрушений в Кобе явилось начало развала монолитного международного лагеря сейсмиков, исповедующих «резонансно-колебательную »доктрину, имевшую до сих пор монопольное право на сейсмозащиту населения. Под давлением общественности японские сейсмики – лидеры мировой сейсмической науки и авторы этой доктрины- теперь вынуждены от нее отказаться и начать поиски новых путей, принципов и конструкции в сейсмозащите зданий в своих гигантских мегаполисах. Кроме того, они должны срочно придумать новые меры защиты для зданий в Кобе. Не сложно предсказать, что сразу после будущего сильного и разрушительного землетрясения в Калифорнии (в зоне печально известного разлома Сан-Андреас) американцы также откажутся от нее. После этого пойдет цепная реакция, и резонансная доктрина везде будет отмирать.

По – видимому, дольше всех за нее будут цепляться наши отечественные сейсмики, благодаря тому, что у нас проблема сейсмических разрушений пока является второстепенной (на фоне других проблем). Можно предположить, что они не откажутся от нее даже в том случае, если произойдут катастрофические разрушения на Камчатке и других регионах Дальнего Востока, как не отказались от нее ранее после катастрофических разрушений в Армении и Кыргызстане, найдя этим фактам самые фантастические объяснения.

Итак, можно лишь сожалеть, что мы пока не извлекли надлежащих уроков из катастрофы в Кобе.