Оценка сейсмостойкости здании и сооружении МЧС России Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

/36 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 4 (46) УДК 624.042.7

Оценка сеисмостоикости здании и сооружении МЧС России

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2015

Н.И. Бойко, А.Х. Авгуцевичс, А.В. Сафонов, А.С. Скоробогатая

Аннотация

Оценены сейсмостойкость и техническое состояние зданий и сооружений МЧС России, расположенных в сейсмоопасных регионах Российской Федерации, с целью определения разрушений зданий, людских потерь и техники при значительных по силе сейсмических событиях. Предложено создать целевые программы, направленные на повышение сейсмостойкости зданий и сооружений и надежности обеспечения функций МЧС России при таких событиях.

Ключевые слова: обследование; сейсмостойкость; сейсмоусиление; несущие строительные конструкции; расчетная сейсмичность; сейсморайонирование.

Evaluation of Seismic Stability of EMERCOM of Russia Buildings and Structures

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2015

N. Boiko, A. Avgutsevichs, A. Safonov, A. Skorobogataya

Abstract

Evaluated seismic and technical condition of buildings and structures of situations EMERCOM of Russia, located in earthquake-prone regions of the Russian Federation, with the aim of determining the possible destruction of buildings, loss of life and equipment with significant power seismic events. Asked to create targeted programmes aimed at improving the seismic resistance of buildings and structures and ensure reliability functions of EMERCOM of Russia with such events.

Key words: survey; seismic resistance; seismic strengthening; weight-bearing building structures; estimated seismicity; seismic zoning.

Проблема значительных людских и экономических потерь при крупных землетрясениях на равнинных и горных территориях, несмотря на многочисленность сейсмических событий, остается во многом нерешенной. Особую актуальность для России она приобретает для густонаселенного Северного Кавказа, Саян и Камчатских гор. Например, на Туран-ской геологической плите, смежной со Скифской и аналогичной ей по глубинному строению и истории геологического развития, относительно недавно имели место крупнейшие для этой плиты 9-10-балльные Газлийские землетрясения с магнитудами М = 7.0 и 7.3 — в 1976 г. и с М = 7.2 — в 1984 г. [1]

В соответствии с решением коллегии МЧС России проведена работа по предварительному анализу сейсмостойкости объектов МЧС России, и разработан отчет «Анализ сейсмоустойчивости существующих зданий МЧС России с учетом уточненного сейсморайони-рования территории Российской Федерации». Установлено, что по различным причинам (повышение сейсмичности, длительный срок эксплуатации, моральное старение и физический износ, наличие дефектов и повреждений, полученных при эксплуатации и т.п.) сейсмостойкость большинства объектов МЧС России ниже расчетной сейсмичности района их расположения.

Детальное обследование и оценка фактической сейсмостойкости существующих зданий и сооружений МЧС России, расположенных в сейсмоопасных регионах РФ, выполнялись специалистами ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ).

Обследования проводились с использованием методов неразрушающего контроля прочности материалов несущих и ограждающих строительных конструкций.

Сейсмичность площадки расположения зданий и сооружений определялась, как для объектов повышенной ответственности, по карте ОСР-97 В. Установлено, что объекты МЧС России расположены на территории с расчетной сейсмичностью 6—10 баллов.

Детальное обследование и анализ объемно-планировочного и конструктивного решения объектов МЧС России, расположенных в сейсмоопасных регионах, показали следующее:

65 % обследованных объектов являются зданиями и сооружениями оперативных подразделений МЧС России (пожарные части, поисково-спасательные центры и т.п.). В 35 % зданий и сооружений располагаются административные службы МЧС России, поисково-спасательные отряды, службы ГИМС, а также хозяйственно-бытовые подразделения МЧС России и т.п.;

20 % всех зданий и сооружений МЧС России введены в эксплуатацию до 1960 г;

40 % — введены в эксплуатацию в 1960—1980 гг.;

37 % — введены в эксплуатацию в 1980—2005 гг.;

3 % — введены в эксплуатацию после 2005 г.

для 90 % зданий и сооружений МЧС России данные о проектной и строительной организации отсутствуют;

95 % зданий и сооружений МЧС России выполнены из каменной кладки (кирпич, бетонные блоки, натуральный камень, шлакоблоки) на цементно-пес-чаном растворе;

3 % зданий и сооружений МЧС России выполнены из железобетонного каркаса;

2 % зданий — деревянные, распложенные в основном в сельской местности.

Все боксы пожарных частей одноэтажные. Административные здания и сооружения в основном 2-3-х этажные.

У 3 % зданий боксы располагаются на 1-м этаже 4-5-ти этажных зданий.

Здания боксов пожарных частей прямоугольные в плане с внутренними колоннами, выполненными из кирпичной кладки или железобетона, имеющими сетку колонн 6*6 м, 6*9 м, 6*12 м. Их отличительной чертой является наличие в одной из наружных стен ворот шириной 3,2—4,0 м и высотой 3,0—4,0 м. Административные здания

— в основном прямоугольные в плане, 2-3-х пролетные с шагом наружных и внутренних стен из каменной кладки 6,0 м.

Несущие ограждающие конструкции зданий из каменной кладки в зависимости от климатического района расположения имеют толщину 380—630 мм, внутренние несущие стены — 380 мм, а перегородки

— 125 мм.

Деревянные здания выполнены из бруса 150 * 150 или 180 * 180 мм.

В каркасных зданиях навесные панели выполнены из керамзитобетона толщиной 380 мм.

Внутренние колонны представлены следующими типами:

кирпичные — сечением, в основном, 510*510 мм;

железобетонные — сечением 400*400 мм;

металлические — в основном, из прокатного профиля;

деревянные столбы — из бревен 0 250—280 мм.

В 90 % зданий и сооружений отсутствуют антисейсмические конструктивные элементы, необходимые для их безопасного функционирования в регионах с расчетной сейсмичностью 7—10 баллов.

Сведения о проведенных ранее ремонтно-вос-становительных работах и усилениях конструкций показали, что для 95 % зданий МЧС России ремонт-но-восстановительные работы, связанные с восстановлением и усилением несущих конструкций, не проводились. Текущие ремонты, связанные с отделкой внутренних и наружных поверхностей зданий, проводятся регулярно. Почти на всех зданиях, эксплуатируемых в Южном федеральном округе, над плоской конструкцией их покрытия сделаны покрытые шифером или металлочерепицей скатные кровли.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 537782010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» имеются следующие категории технического состояния зданий и сооружений:

/38 См! SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, N0. 4 (46)

I — нормативное: конструкции отвечают предъявленным к ним требованиям. Ремонтные работы не требуются;

II — работоспособное: имеющиеся дефекты и повреждения не препятствуют нормативной эксплуатации здания. Требуется проведение текущего ремонта;

III — ограниченно работоспособное: имеющиеся дефекты и повреждения снижают несущую способность конструкций, но не влекут за собой обрушение здания. Конструкции подлежат ремонту и усилению;

IV — аварийное: конструкции подлежат разборке. Необходимо ограждение опасной зоны [3].

В результате оценки представленных материалов установлено, что техническое состояние несущих конструкций зданий и сооружений при действии статических расчетных нагрузок соответствует следующим категориям:

работоспособное — 40 %; ограниченно работоспособное — 55 %; аварийное — 5 %.

Выявлены следующие основные дефекты несущих конструкций:

разрушение основного и связующего материала фундаментов из бутовой кладки;

нарушение наружной вертикальной гидроизоляции стен подвалов;

вертикальные и наклонные трещины в каменных стенах, вызванные неравномерной осадкой фундаментов и грунтового основания;

разрушение наружного слоя кирпича, вызванное увлажнением кладки и последующими циклами замораживания и оттаивания;

низкое качество материалов и производства строительных работ при возведении каменной кладки;

замокания конструкций, вызванные нарушением гидроизоляции покрытия и короткими свесами карнизов;

биологические повреждения деревянных конструкций, особенно в местах контакта с каменной кладкой;

локальные повреждения защитного слоя бетона и поверхностная коррозия арматуры;

разрушение бетона и арматуры карнизов и балконных плит.

Оценка показала, что у 55 % зданий и сооружений внутренние инженерные системы (водоснабжения и канализации, электроснабжения, отопления и вентиляции, пожаротушения) морально и физически устарели и требуют полной замены или капитального ремонта.

90 % зданий и сооружений построены при полном или частичном несоблюдении требований по антисейсмическому строительству:

категория кирпичной и каменной кладки существенно ниже требуемой;

отсутствуют горизонтальные антисейсмические пояса в уровне перекрытий;

отсутствует необходимая жесткость перекрытий и покрытий;

у лестничных маршей отсутствует крепление ступеней к косоурам;

в боксах величина проемов ворот превышает допустимые требования;

ширина простенков в кирпичных стенах меньше допустимой величины.

Перекрытия зданий и сооружений МЧС России выполнены, в основном, с использованием железобетонных плит (пустотных и ребристых). Глубина заделки плит перекрытия, в основном, соответствует требованиям нормативных документов.

Выводы

На основании анализа и оценки фактической сейсмостойкости объектов МЧС России, расположенных в Дальневосточном, Сибирском, Южном и Северо-Кавказском федеральных округах, можно сделать следующие основные выводы и рекомендации:

1. 15 % зданий и сооружений (43 объекта) относятся к временным зданиям и сооружениям, которые в соответствии с п. 5.18 СП 14.13330.2010 «СНиП П-7-81* Строительство в сейсмических районах» относятся к пониженному уровню ответственности и оценка их сейсмостойкости не производится, т.к. разрушение таких объектов не связано с гибелью людей и порчей ценного оборудования.

2. 22 % зданий и сооружений (64 объекта) относятся к несейсмостойким, исходя из того, что несущие строительные конструкции этих зданий и сооружений выполнены из местных материалов. По действующим требованиям (п.6.16 СП 14.13330.2010 «СНиП П-7-81* Строительство в сейсмических районах») строительство зданий и сооружений из местных материалов не допускается. Из них 5 % объектов МЧС России, расположенных в Южном и Северо-Кавказском федеральных округах, подлежат сносу и строительству на их месте новых объектов. Для 17 % объектов МЧС России, расположенных в Дальневосточном и Сибирском федеральных округах, несущие конструкции которых выполнены из материала, где в качестве крупного заполнителя применялась смесь шлака, щебня, гравия и битого кирпича, требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований по уточнению возможности использования таких материалов для сейсмостойкого строительства.

3. Из 53 % зданий и сооружений (157 объектов), обследованных для оценки фактического состояния и сейсмостойкости:

5 % (15 объектов) соответствуют требованиям, предъявляемым к сейсмостойкому строительству (14 объектов расположены в г. Сочи Краснодарского края, 1 объект в г. Ангарск Иркутской области);

48 % (140 объектов) не соответствуют требованиям, предъявляемым к сейсмостойкому строительству, и требуют проведения сейсмоусиления несущих строительных конструкций;

0,7 % (2 объекта) имеют техническое состояние, при котором их усиление экономически не целесо-

образно, они подлежат сносу и возведению на их месте новых объектов.

10 % зданий и сооружений (30 объектов) располагаются в районах с сейсмичностью 6 баллов. Требования, предъявляемые к сейсмостойкости, на эти объекты не распространяются, т.к. в соответствии с СП 14.13330.2010 «СНиП 11-7-81* Строительство в сейсмических районах» влияние сейсмичности учитываются, начиная с 7 баллов и выше.

Для проведения сейсмоусиления объектов, не отвечающих требованиям, предъявляемым к сейсмостойкому строительству, необходимо использовать современные технические решения и материалы, включая композитные, — на основе углеволокна.

Для обеспечения возможности выполнения основных функций, стоящих перед МЧС России по ликвидации последствий разрушительного действия землетрясений в сейсмоопасных регионах Российской Федерации, рекомендуется в 2016 году разработать Ведомственную целевую программу «Сейсмобе-зопасность объектов МЧС России».

Финансирование данных работ целесообразно осуществлять за счет средств Федеральной целевой программы «Повышение устойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения в сейсмических районах Российской Федерации на 2009—2018 годы», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 23.4.2009 г. № 365, а также за счет собственных средств МЧС России.

Литература

1. Уломов В.И. Выявление потенциальных очагов и долгосрочный прогноз сильных землетрясений на Северном Кавказе. http://seismos-u.ifz.ru/pdf/ulomov_potentional_sources.pdf.

2. Отчет о работе «Оценка сейсмостойкости зданий и сооружений МЧС России» II этап (Государственный контракт № 2/4.2.2.1-0314 от 08 августа 2011 г).

3. ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

4. СП 14.13330.2010 «СНиП 11-7-81* Строительство в сейсмических районах».

Сведения об авторах

Бойко Николай Иванович: ФГБУ ВНИИГОЧС (ФЦ), нач. отд.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: nikolai.58@list.ru SPIN-код — 1552-2662.

Авгуцевичс Антон Хариевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: ministr.82@mail.ru SPIN-код — 8652-2190.

Сафонов Алексей Владимирович: ФГБУ ВНИИГОЧС (фЦ), м. н. с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: safa2004@mail.ru SPIN-код — 4911-1783.

Скоробогатая Анна Сергеевна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н. с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: 7centr_09@mail.ru SPIN-код — 5125-0594.

Information about authors

Boyko Nikolay I.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Department Head.

121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: nikolai.58@list.ru SPIN-scientific — 1552-2662.

Avgutsevichs Anton H.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Research Associate. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: ministr.82@mail.ru SPIN-scientific — 8652-2190.

Safonov Alexey V.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Junior Researcher.

121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: safa2004@mail.ru SPIN-scientific — 4911-1783.

Skorobogataya Anna S.: Federal Government Budget

Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and

Emergencies" (Federal Center of Science and High

Technology), Research Associate.

121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7.

E-mail: 7centr_09@mail.ru

SPIN-scientific — 5125-0594.