Анализ механизма перехода в предельное состояние жилых домов серии 111 при Спитакском землетрясении 1988 г.

Целью настоящей статьи является исследование реакции 9-этажной блок-секции серии 111 на сейсмические воздействия вплоть до разрушения. Изложены результаты ретроспективного анализа сейсмостойкости 9-этажных блок-секций в г. Гюмри (Ленинакане) под воздействием Спитакского землетрясения 07.12.1988 г. Выполнены расчеты сейсмостойкости блок-секции по методу «pushoveranalysis», а также прямой динамический расчет модели сложного упругопластического деформирования механической системы с двумя степенями свободы. В качестве внешнего воздействия использованы записи землетрясения на ст. Гукасян. Приведены данные макросейсмического обследования последствий землетрясения 1988 г. Типовые проекты блок-секций многоэтажных жилых домов серии 111, разработанные в 1975 г. в АрмНИИСА и Армгоспроекте, предназначались для строительства в Армянской ССР на площадках с сейсмичностью 7–8 баллов. Проведенные в 1976 г. в г. Ереване вибрационные испытания 9-этажной блок-секции жилого дома серии 111 показали, что фактическая сейсмостойкость здания не соответствует действующим нормам. Игнорирование результатов вибрационных испытаний привело к тотальному обрушению домов этой серии в городах Гюмри (Ленинакан) и Ванадзор (Кировакан) 7 декабря 1988 г. В Заключении Государственной комиссии в отношении проектов серии 111 отмечено, что характер нарушений норм и данные поверочных расчетов свидетельствуют, что принятые конструктивные решения рассмотренных жилых домов не отвечают требованиям нормативных документов для зданий с расчетной сейсмичностью 8 баллов. Проекты не могут применяться для строительства в сейсмических районах без коренной переработки. Результаты ретроспективного анализа, выполненного авторами статьи на основе экспериментальных данных, не только подтвердили выводы Государственной комиссии, но и позволили установить механизм перехода блок-секции серии 111 в предельное состояние. К сожалению, тогдашнее руководство строительной отраслью страны не сумело использовать эту информацию для принятия срочных превентивных мер. Союзные органы фактически поддержали позицию Госстроя Армении, разрешив продолжить строительство жилых домов серии 111 с незначительными замечаниями. Предотвратить Спитакское землетрясение было невозможно, но социальный и экономический ущерб от него можно было уменьшить за счет превентивных мероприятий. Последствия очевидных проектных и строительных ошибок, вскрытых за 12 лет до Спитакского землетрясения, списали за счет стихии: заниженной нормативной сейсмичности, особенностей инженерно-геологического строения, неблагоприятного спектрального состава воздействия, что действительно имело место. В итоге – тысячи погибших и материальный ущерб от потери жилищного фонда серии 111 в объеме 300 тыс. м². Такова цена профессиональной некомпетентности и ведомственных амбиций.

1. Железобетонные стены сейсмостойких зданий. Исследования и основы проектирования / Ред. Г.Н. Ашкинадзе, М.Е. Соколов. М.: Стройиздат, 1988. 501 с.

2. Бержинский Ю.А., Горнов А.Ю., Финкельштейн Е.А., Ордынская А.П. Программа расчета упругопластического деформирования механической системы с несколькими степенями свободы // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2016. № 2. С. 62–70.

3. Бирбраер А.Н., Роледер А.Ю. Экстремальные воздействия на сооружения. СПб.: Политехнический университет, 2009. 594 с.

4. Brown P.N., Hindmarsh A.C., 1989. Reduced storage matrix methods in stiff ODE systems. Applied Mathematics and Computation 31, 40–91. https://doi.org/10.1016/0096-3003(89)90110-0.

5. Chopra A.K., 2005. Earthquake Dynamics of Structures. Second edition. University of California, Berkeley, 129 p.

6. Clough R., Penzien J., 1975. Dynamics of Structures. McGraw-Hill Book Company, New York, 634 p. [Русский перевод: Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. М.: Наука, 1979. 320 с.].

7. Заключение государственной комиссии о качестве проектирования и строительства жилых домов массовых серий и общественных зданий в северных районах Армянской ССР, причинах их разрушения и предложения по совершенствованию практики проектирования и строительства в районах с высокой сейсмичностью. Государственная комиссия создана распоряжением СМ СССР от 21 декабря 1988 г., № 2546р. М., 1989. 116 с.

8. Строительство в сейсмических районах. СНиП II-А.12-69*. М.: Стройиздат, 1977. 70 с.

9. Строительство в сейсмических районах. СП 14.13330.2018. М.: Минрегион России, 2018. 87 с.

10. Design of structures for earthquake resistance, 2004. Part 1: General Rules, Seismic Actions and Rules for Buildings. EN 1998-1: Eurocode 8. European Committee for Standardization, Brussels, 232 p.

11. Hairer E., Nørsett S., Wanner G., 1993. Solving Ordinary Differential Equations. Nonstiff Problems. Springer, Berlin, 528 p.

12. Хачиян Э.Е. Спитакское землетрясение 7 декабря 1988 года: основные сейсмологические характеристики и анализ его разрушительных последствий (к тридцатилетию землетрясения) // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2018. № 4. С. 9–30.

13. Мовсесян Л.А., Папян В.В. Железобетонные конструкции жилых зданий серии 111 для строительства в сейсмических районах Армянской ССР // Сейсмостойкое строительство. 1976. № 1. С. 3–6.

14. Немчинов Ю.И. Сейсмостойкость зданий и сооружений. Киев: НИИСК Минрегионстроя Украины, 2008. 480 с.

15. Newmark N.M., Hall W.J., 1982. Earthquake Spectra and Design. Earthquake Engineering Research Institute, Berkeley, California, 103 p.

16. Ниджад Амр Яхья Раджех. Метод расчета рамных конструкций на максимальное расчетное землетрясение с использованием упругопластической макромодели: Автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб.: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2014. 17 с.

17. Рутман Ю.Л. Модель сложного упругопластического деформирования механической системы с несколькими степенями свободы // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 1. С. 117–120.

18. Научно-технический отчет по теме «Разработать руководство по проведению экспериментальных исследований зданий с помощью вибрационных машин инерционного действия, направленных на определение резервов несущей способности сооружений. М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1985. 363 с.

19. Ципенюк И.Ф. Повреждаемость и надежность крупнопанельных зданий при сейсмических воздействиях // Исследования по сейсмической опасности. Вопросы инженерной сейсмологии. Вып. 29. М.: Наука, 1988. С. 141–153.

20. Wyllie L.A., Filson J.R. (Eds.), 1989. Armenia Earthquake Reconnaissance Report (Earthquake Spectra, Special Supplement). Earthquake Engineering Research Institute, 175 p.

21. Золотков А.С. Диагностика физического состояния зданий по их динамическим характеристикам // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2010. № 6. С. 31–33.