Інженерна сейсмологія

ІНЖЕНЕ́РНА СЕЙСМОЛО́ГІЯ — один із напрямів сейсмології, який ви­вчає процеси впливу землетрусів на інженерні споруди, будівлі та ґрунти, на яких вони роз­ташовані, з метою вжива­н­ня під час проектува­н­ня та будівництва запобіжних заходів від руйнува­н­ня. Дослідж. І. с. враховують досягне­н­ня заг. сейсмології, сейсмотектоніки, інж. геології та гідрогеології, буд. механіки та механіки ґрунтів. Про­гнозува­н­ня сейсміч. впливів виконують насамперед у ви­гляді ймовірніс. карт заг. сейсміч. небезпеки території, яку обчислюють у балах макросейсміч. інтенсивності I₀ (за 12-бал. шкалою MSK-64) із за­значе­н­ням періоду її по­вторюваності або в пікових при­скоре­н­нях колива­н­ня ґрунту а_g, еквівалентних цій інтенсивності. Гол. мета заг. сейсміч. ра­йонува­н­ня (ЗСР) — поділ території, схильної до сильних землетрусів, на р-ни з різними ступенями небезпеки та ризику, і, від­повід­но, різними вимогами до антисейсміч. заходів під час проектува­н­ня. Таке ймовірнісне про­гнозува­н­ня в Україні від­ображене на норматив. картах ЗСР-2004, вміщених у Держ. буд. нормах В.1.1-12-2006 «Будівництво в сейсмічних ра­йонах України». Ін. важливим напрямом І. с. є оцінюва­н­ня впливу різноманіт. ґрунт. умов варіацій I про­гноз. норматив. сейсмічності в середині окремого насел. пункту чи буд. май­данчика. Оцінюва­н­ня I проводять методами сейсміч. мікрора­йонува­н­ня. Значе­н­ня I, залежно від інж.-сейсміч. властивостей ґрунтів, можуть варіювати від I = — 1 бал (на гірських породах) до I = + 1 бал (на пухких ґрунтах). Кінцева роз­рахунк. інтенсивність для конкрет. обʼєкта будівництва повин­на бути: I_R = I₀ ± I. І. с. здійснює також збір кількіс. даних щодо сильних рухів ґрунту: зміще­н­ня, швидкості, при­скоре­н­ня сейсміч. коливань. Під час проектува­н­ня висотних, складних за кон­струкцією та від­повід­ал. будівель необхідне про­гнозува­н­ня точних значень періодів, амплітуд і тривалості коливань ґрунту від землетрусів та їхній роз­поділ у спектрал. і часовій ділянках. Найточніше характеризує коливал. рухи роз­рахунк. (модел.) акселеро­грама — запис з часом при­скоре­н­ня колива­н­ня ґрунту для про­гноз. сейсміч. впливів з урахува­н­ням I_R на конкрет. буд. май­данчику. Для моделюва­н­ня акселеро­грам використовують різноманітні методи, зокрема й пере­рахунок інструмент. записів акселеро­грам на реал. буд. май­данчик, теор. роз­рахунок від модел. сильного землетрусу, транс­формацію слабких коливань ґрунту в зону сильних з урахува­н­ням статистич. регіон. даних. Під час роз­рахунку сейсміч. навантажень в І. с. використовують статич. і динаміч. методи. У першому випадку будівлю та споруду роз­глядають як цілковито жорсткий обʼєкт: усі його точки коливаються так само, як і основа, на яку впливають сейсмічні навантаже­н­ня, що ви­значаються за величиною макс. при­скоре­н­ня. У другому випадку вважають, що споруда має кінцеву гнучкість та сейсмічні навантаже­н­ня характеризуються макс. при­скоре­н­ням і коефіцієнтом динамічності. Роз­виваються також методики штуч. ущільне­н­ня ґрунтів і під­вище­н­ня їхньої сейсмо­стійкості. І. с. виникла на поч. 20 ст. як результат ви­вче­н­ня наслідків ката­строфіч. землетрусів. У цей період виявлено, що будівлі, роз­таш. на пухких алювіал. від­кладах, ушкоджуються сильніше, ніж ті, які збудовані на виходах скел. порід. Завершений опис впливу ґрунтів на інтенсивність землетрусу вперше по­дано у праці япон. вченого К. Сюєхіро. Знач. внесок у роз­виток І. с. зробили рос. науковці С. Медведєв (здійснював екс­перимент. дослідж. впливу властивостей ґрунт. масивів на сейсмічне колива­н­ня будівель і споруд; роз­робив сейсмічну шкалу та систему сейсміч. мікрора­йонува­н­ня), М. Шебалін (ви­вчив закономірності сейсміч. хвильового поля та його особливості у най­ближчій від вогнища зоні), С. Поляков, Я. Айзенберґ, франц. фізик М. Біо, амер. інж. Дж.-В. Гаузнер (дослідж. остан­ніх при­звели до роз­робле­н­ня методів сейсмо­стій. будівництва). Нині роз­виток І. с. повʼязаний з зав­да­н­нями будівництва особливо важливих обʼєктів, зокрема гідротех. споруд, атом. електро­станцій тощо. Ця про­блема активізувалася після аварії на АЕС «Фукусіма-1» (Японія). В Україні про­блеми І. с. ви­вчають в Ін­ституті геофізики НАНУ (Київ) та його від­ділах, зокрема сейсмічності Карпат. регіону (Львів), сейсмології (Сімферополь), а також низці проект. установ.

Літ.: Медведев С. В. Инженерная сейсмология. Москва, 1962; Сейсмическое микрора­йонирование. Москва, 1977; Поляков С. В. Последствия сильных землетрясений. Москва, 1978; Ньюмарк Н., Ро­зенблюэт Э. Основы сейсмо­стойкого строительства / Пер. с англ. Москва, 1980; Пустовитенко Б. Г., Кульчицкий В. Е., Пустовитенко А. А. Новые карты общего сейсмического ра­йонирования тер­ритории Украины. Особен­ности модели долговремен­ной сейсмической опасности // ГФЖ. 2006. Т. 28, № 3.

Б. Г. Пустовітенко

Завантажити статтю