Последствия ташкентского землетрясения История Разное

ПРЕДИСЛОВИЕ

26 апреля 1966 года в 5 час. 22 мин. 50 сек. местного¹, времени в Ташкенте произошло землетрясение с очагом под центральной частью города. В результате землетрясения разрушено 84000 квартир, 225 детских учреждений, 181 учебное заведение. Пострадало несколько промышленных предприятий. Это стихийное бедствие вызвало сочувствие со стороны всех республик Советского Союза и естественное стремление оказать пострадавшему городу быстрейшую помощь по его восстановлению. Через несколько часов по инициативе’ Коммунистической партии Советского Союза и советского правительства была организована правительственная комиссия по ликвидации последствий землетрясения.

По данным сейсмической станции «Ташкент» глубина очага равна 8 км; эпицентральная область, или область наибольшего сотрясения, занимает более 10 км². Перед землетрясением сейсмографы сейсмической станции в Ташкенте подземных толчков не зарегистрировали.

Сходное разрушительное землетрясение с короткими вертикальными колебаниями и гулом произошло в Ташкенте 4 апреля 1868 года.

Последствия Ташкентского землетрясения представляют особый интерес для специалистов по сейсмостойкости сооружений, так как позволяют изучить повреждения в зданиях различной планировочной схемы, построенных без антисейсмических мероприятий, а также с мероприятиями, соответствующими семи- и восьмибалльной расчетной сейсмичности*

Ташкентское землетрясение представляет особенно большой интерес для изучения технических воздействий, потому что в зоне эпицентра все здания оказались в различной степени поврежденными, тогда как число обвалов было невелико. Именно такое положение наиболее благоприятно для изучения сейсмических воздействий в натуре: десятки тысяч зданий в течение долгого времени сохраняли все следы разрушительного воздействия, представляя собой как бы «сейсмограмму, записанную на камнях».

Изучение землетрясения проводилось экспедицией Института механики и сейсмостойкости сооружений АН УзССР в составе В. Т. Рассказовского, Т. Р. Рашидова, А. И. Мартемьянова, К- С. Абдурашидова, У. Ш. Шамсиева, Ф. Т. Усманова. В работах по составлению карты изосейст принимали участие Л. И. Картошкин, А. А. Ведерников, X. С. Карцев.

Глава I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ СЕЙСМИЧЕСКИХ ЗОН И ИНТЕНСИВНОСТИ ТАШКЕНТСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ПО ДАННЫМ МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ

§ 1. Определение интенсивности сейсмических воздействий по характеру повреждения зданий¹

Границы восьми- и семибалльной зоны Ташкентского землетрясения 1966 г. проходят в густо населенных районах города, в которых расположены постройки и сооружения разнообразных типов. Положение изосейст на территории города определялось на основании данных о степени повреждения зданий. Основная задача этих работ заключалась в нанесении границы между зонами интенсивности землетрясения в восемь и семь баллов — восьмибалльная изосейста и между зонами семь и шесть баллов — семибалльная изосейста.

Для оценки интенсивности сейсмического воздействия по степени и характеру повреждения зданий и сооружений были разработаны основные положения, которые принимались в качестве критерия для определения интенсивности воздействия в баллах. Обследование зданий и сооружений проводилось в период от 26 апреля по 1 октября 1966 г.

В качестве основных были намечены 12 радиальных маршрутов, сходившихся в центре города. На каждом радиусе отмечалась область перехода признаков более высокой интенсивности к более низкой. Середину зоны принимали за точку пересечения изосейст с радиусами. Зона расположения изосейсты между смежными радиусами подвергалась дополнительному обследованию для уточнения трассы изосейсты. Основные радиусы были проложены вдоль радиально расположенных улиц, и потому схема маршрутов не имела правильной геометрической формы, а соответствовала существовавшей планировке города.

¹ Составили: В. Т. Рассказовский, Т. Р. Рашндов, К. С. Абдурашидов, А. И. Мартемьянов, Л. И. Картошкнн, А. А. Ведерников, X. С. Кариев.

Объекты, расположенные в зоне изосейст и принятые в качестве опорных точек для нанесения трассы и характеристики повреждений, описаны в табл. 1, помещенной в конце параграфа.

Критериям интенсивности воздействия
На основании большого объема обследований, проведенных в первые недели после землетрясения, интенсивность землетрясения в центре города была установлена в восемь баллов. В то же время на его окраинах степень воздействия не превышала шести баллов. Отсюда основной задачей при нанесении изосейст было уточнение технических характеристик повреждений, соответствующих интенсивности в восемь, семь и шесть баллов (рис. 1).

Исходным материалом для этой цели являлась шкала интенсивности землетрясений, принятая в Советском Союзе (ГОСТ 6249—52). Вместе с тем в условиях Ташкента и с учетом специфики сейсмических воздействий в эпицентральной зоне возникла необходимость в дополнении материалов, содержащихся в шкале. Кроме того, четкая формулировка различия между характером повреждений при восьми- и семибалльном землетрясении представляет известные трудности, так как внешние признаки имеют некоторое сходство. Это и побудило нас разработать приведенные ниже положения.

Основными объектами обследования в зоне восьмибалльной изосейсты были выбраны жилые и гражданские строения из обожженного кирпича, высотой в два этажа и более. В их число входили как старые постройки, не имевшие антисейсмической защиты и относящиеся по классификации ГОСТа к категории Б, так и здания, рассчитанные на сейсмичность в семь и восемь баллов.

Главнейшим видом повреждений, которые принимались во внимание при определении интенсивности воздействия, были трещины в несущих стенах, перекрытиях и перегородках. В отношении этих трещин оказалось полезным ввести следующую классификацию.

Структурные трещины. Этим условным названием обозначаются разнообразные трещины, возникающие по неперевязанным швам кирпичной кладки, а также по швам элементов перекрытий и ненесущих перегородок. В бескаркасной кирпичной кладке структурные трещины появляются по вертикальным неперевязанным швам, главным образом в углах и пересечениях стен, в примыканиях стен пристроек, иногда в пределах одной стены, если ее отдельные участки сложены в разное время. Во всех указанных случаях трещины относятся к разряду структурных при условии, что швы были выполнены неправильно, без перевязки кладки и без металлических связей.

Характерный вид структурных трещин — это трещины по контуру заложенных проемов, если, как это наблюдалось почти везде, не были приняты специальные меры по соединению заполнения проемов с основной кладкой. К числу структурных относятся также трещины по контуру концов железобетонных перемычек, заделанных в кладку.

В несущих и ненесущих стенах с деревянным каркасом многочисленные структурные трещины образуются между вертикальными и наклонными элементами каркаса и заполнением.

К числу структурных относятся различные трещины в гипсовых перегородках, трещины вдоль швов между плитами перекрытий, а также в штукатурных потолках и карнизах.

Конструктивные трещины. В этой группе объединены трещины, образование которых сопровождается разрушением конструктивных связей или преодолением значительных сил трения и сцепления, а в некоторых случаях — силы тяжести. Примерами могут служить сквозные наклонные и особенно наклонные пересекающиеся трещины в монолитной кладке стен и простенков, сквозные горизонтальные и вертикальные трещины отрыва стен взаимно перпендикулярного направления при наличии перевязки кладки и горизонтального армирования углов- и пересечений стен. К категории конструктивных относятся и многие другие виды повреждений, соответствующие приведенному выше общему определению.

В качестве дальнейших примеров можно привести трещины в железобетонных перемычках и надпроемной кладке, в массивных арочных перемычках и сводах, деформации сдвига в опорах плит перекрытий, трещины изгиба в железобетонных элементах, горизонтальный срез простенков и др.

На рис. 2—4 показаны трещины обоих видов. Деформацию подоконной кладки на рис. 2 можно отнести к типу структурных — отслоение кладки произошло по плоскости неперевязанного шва. На рис. 3 также преобладают структурные деформации по контурам заложенного проема и перемычек, по штукатурному карнизу и потолку. Однако срез верхней части простенка у оконного проема уже нельзя объяснить структурными особенностями кладки. Эту деформацию, так же как и заметные сверху и справа от заложенного проема косые ..трещины в стенах, следует считать конструктивной. На рис, 4 показаны характерные деформации обоих типов.

Пользуясь указанной классификацией, можно следующим образом сформулировать критерии степени повреждения зданий. Главным признаком восьмибалльного воздействия является возникновение конструктивных трещин во многих «стенах здания.

Укажем четыре наиболее типичных случая:
1) трещины такого типа, как на рис. 5, наблюдающиеся почти во всех лестничных клетках жилых домов; эти трещины чаще образуются в верхних этажах, иногда по всем этажам лестничной клетки в зданиях как группы Б, так и рассчитанных на семи- и восьмибалльную сейсмичность;

2) косые и пересекающиеся трещины (см. рис. 4); имеются почти во всех аналогичных стенах, обычно в верхнем этаже, иногда в других этажах;

3)трещины в междупроемной кладке, возникающие в большом количестве на разных этажах (рис. 6);

4) длинные горизонтальные трещины в верхних этажах, ниже чердачного перекрытия (рис. 7), в различных стенах, а также большое количество горизонтальных трещин в простенках разных этажей.

Наличие одного из четырех перечисленных признаков считалось достаточным основанием для отнесения интенсивности воздействия к восьми баллам. В каждом случае наряду с конструктивными имелись многочисленные структурные трещины.

Основным критерием для семибалльного воздействия может служить большое количество структурных трещин. При этом могут наблюдаться и конструктивные трещины, но лишь в отдельных редких случаях.

Кроме основных, использовались и вспомогательные признаки, из которых наиболее полезными оказались следующие:

1. Массовые повреждения и обвалы в зданиях группы А характеризуют восьмибалльную зону. Большинство зданий труппы А в этой зоне требовало восстановительного ремонта или же было снесено. В семибалльной зоне степень повреждения зданий группы А (главным образом одноэтажных из сырцового кирпича) значительно ниже. Восстановительные мероприятия были необходимы лишь в редких случаях, во многих домах оказалось возможным ограничиться текущим ремонтом (в том числе снятием штукатурных потолков).

2. В восьмибалльной зоне отмечено массовое повреждение кирпичных заборов различных конструкций, в то время как в семибалльной заборы имели лишь редкие деформации. Повреждения дымовых труб при Ташкентском землетрясении в восьмибалльной и семибалльной зоне были почти одинаковы. В среднем в этих зонах разрушено около 50% дымовых труб.

Основной критерий для шестибалльной зоны — наличие отдельных небольших структурных трещин в зданиях группы Б и небольшие конструктивные повреждения в зданиях группы А, находившихся до землетрясения в плохом техническом состоянии.

§ 2. Определение интенсивности Ташкентского землетрясения¹

Первый вопрос, с которого должен начинаться анализ последствий землетрясения, это определение его интенсивности в баллах. Для этого обычно используется шкала Института физики Земли АН СССР (ГОСТ 6249—52) [8].

Ввиду некоторой условности получаемых результатов ниже предлагается еще несколько дополнительных критериев для оценки силы землетрясения.

Шкалой ГОСТа предусматривается определение балльности 1) по поведению зданий и сооружений; 2) остаточным явлениям в грунтах и изменению режима грунтовых и наземных вод; 3) по прочим признакам. Рассмотрим соответствующие оценки интенсивности Ташкентского землетрясения.

Поведение зданий и сооружений. В зоне наибольших разрушений имелись здания группы Л и Б. К зданиям группы А мы относим одноэтажные и двухэтажные дома из сырцового и из обожженного кирпича на глиняном или другом растворе марки не выше 4. В эпицентральной зоне почти все здания этой группы разрушены (рис. 17, 18), в отдельных случаях произошли обвалы (рис. 19, 20). Такое состояние соответствует интенсивности землетрясения в 8 баллов.

¹ Составил В. Т. Рассказовский.

В группу Б входят здания из обожженного кирпича Щ растворе марки не ниже 10. Большинство таких зданий получило значительные повреждения и требует серьезных восстановительных работ (рис. 21 и 22). Многие подлежат полной или частичной разборке. Это также соответствует характеристике восьмибалльного землетрясения.

Среди зданий группы Б имелись старинные постройки с малыми пролетами и большой толщиной стен на растворе марки не ниже 25 (но сопротивлению сцепления раствор с кирпичом), со сводчатыми перекрытиями небольших пролетов, отличающиеся высоким качеством строительных работ. Эти здания не получили повреждений при землетрясении 1946 г., но очень серьезно пострадали при землетрясении 1966 г. (рис. 23 и 24). В эпицентральной зоне имеется несколько таких построек, расположенных на средних или хороших грунтах — сухих лессах. Этот факт дает основание предположить, что в некоторых случаях должны были быть ускорения, соответствующие верхнему пределу восьмибалльной интенсивности.

Остаточные явления в грунтах. После землетрясения обнаружились тонкие трещины в сухих грунтах. Относительно

изменений режима водоемов и источников сведений не имеется. Такая характеристика явлений в грунтах соответствует семибалльному землетрясению по шкале ГОСТа, однако надо принять во внимание, что характерной особенностью данного землетрясения является отсутствие поверхностных волн, которые, по-видимому, играют существенную роль в возникновении изменений в верхних слоях I почвы. Таким образом, пониженный поверхностный эффект в данном случае не противоречит оценке землетрясения как восьмибалльного.

Прочие признаки. По третьему пункту шкалы ГОСТа трудно различить эффект семи- и восьмибалльного; землетрясения, так как перечисляются одни и те же последствия с некоторым усилением внешнего эффекта при восьми баллах. В данном случае совершенно не наблюдалось раскачивания висячих предметов, откуда следует, что этот признак не универсален и может служить для характеристики только длиннопериодпых землетрясений. Остальные признаки этого раздела соответствуют восьмибалльному землетрясению. Отмечено много случаев опрокидывания мебели, подскакивания и опрокидывания легких предметов. Воздействие на людей также соответствует восьмибалльному эффекту. К признакам, упоминаемым в шкале, необходимо добавить большое количество психических травм при восьмибалльном землетрясении.

Смещение маятника сейсмометра. Расшифровка записи сейсмометра СБМ, установленного на Ташкентской сейсмической станции, вследствие технических причин представляла некоторые трудности. По данным автора этого прибора С. В. Медведева [9], исследовавшего запись, смещение соответствовало семибалльному землетрясению.

По этому поводу необходимо заметить, что сейсмическая станция, где находится сейсмометр, расположена вне зоны наибольших разрушений. Таким образом, полученная с помощью СБМ информация условна и дает основания полагать, что в зоне наибольших разрушений землетрясение могло иметь интенсивность более семи баллов, причем верхняя граница возможной интенсивности не определена.

Резюмируя изложенное, приходим к заключению, что наиболее определенную оценку интенсивности можно получить лишь по поведению зданий. По этому признаку Ташкентское землетрясение характеризуется как восьмибалльное с возможным в некоторых случаях превышением восьмибалльной нормы.

Перейдем к рассмотрению дополнительных признаков, которые не включены в ГОСТ, но позволяют сделать вполне определенные выводы.

Поведение зданий, в которых проведены антисейсмические мероприятия в соответствии с нормами сейсмостойкого строительства. В Ташкенте имеется много зданий высотой; до девяти этажей, запроектированных и построенных в соответствии с расчетной сейсмичностью в 7 и 8 баллов. Для специалистов, изучавших Ташкентское землетрясение, поведение этих зданий представляет наибольший интерес. Необходимо дополнить шкалу ГОСТа описанием поведения зданий, защищенных антисейсмическими мероприятиями. Такие здания существуют во всех сейсмических районах, а опыт землетрясений на территории Советского Союза начиная с 1946 г. дает достаточно материала для дополнения шкалы.

Все кирпичные постройки указанного типа, оказавшиеся в эпицентральном районе, получили сильные повреждения и требовали проведения восстановительных мероприятий и усиления специальными конструкциями. В их числе более 30 зданий возведено в последние годы с расчетом на 8 баллов (рис.. 25 и 26). Все они построены по утвержденным проектам, из которых большинство составлено в Ташкенте, меньшая часть—в Москве. Проекты выполнены в соответствии с 01-8—57 и СНиП II-А. 12—62. Этот факт снова подтверждает предположение о том, что сейсмические воздействия в некоторых случаях достигали верхнего предела восьмибалльной интенсивности.

В зоне наибольших разрушений отсутствовали крупнопанельные здания. Несколько каркасных зданий от двух до пяти этажей, рассчитанных на 8 и 9 баллов, существенных повреждений не получили. Из шести каркасных зданий в зоне эпицентра два (Дворец искусств и ЦУМ—двухэтажное и трехэтажное здание соответственно) имеют уникальные конструкции и большие запасы прочности и могут противостоять девятибалльному землетрясению. Обе постройки при землетрясении испытывали колебания с большими амплитудами. В ЦУМе и в фойе Дворца искусств стекла витрин и наружных стен упали на землю. Вокруг этих зданий утром 26 апреля были обнаружены груды разбитого стекла, что вызвало перерыв в их эксплуатации на несколько суток. Третье, четырехэтажное, каркасное здание — детский сад Центрального телеграфа с самонесущими стенами— получило существенные повреждения, хотя и было рассчитано на 8 баллов. Из оставшихся трех со сборномо-нолитными каркасами одно, заводское, высотой в 4 этажа, построенное с большим запасом прочности против проекта, к два административных в 4 и 5 этажей, также рассчитанных и построенных на 8 баллов, не получили повреждений несущих конструкций, что свидетельствует о достаточной эффективности антисейсмических мероприятий в них. Факт их сохранности не исключает, однако, возможности некоторого превышения ускорений, соответствующих восьми баллам, не на всей площади эпицентра, а лишь в некоторых ее точках. Массовое повреждение кирпичных зданий в зоне эпицентра, рассчитанных на семи- и восьмибалльную сейсмичность, подтверждает приведенную выше оценку интенсивности землетрясения.

Интенсивность афтершоков. После землетрясения 26 апреля 1966 г. наблюдалась серия последующих толчков, из которых пять оценивались в 7 и более баллов¹: 10 и 24 мая, 4 и 29 июня и 4 июля. Из них наиболее сильные были 10 мая и 4 июля. Количество и интенсивность афтершоков, по-видимому, могут служить дополнительными критериями для оценки главного толчка по меньшей мере как восьмибалльного. Однако отнесение последующих толчков к типу афтершоков во многих случаях вызывает сомнения, поэтому использование данного признака возможно только при наличии сейсмологических и геотектонических обоснований. Независимо от этого интересно сделать непосредственное сравнение интенсивности афтершоков и основного толчка по их воздействиям на здания. При всех сильных толчках появлялись новые трещины в зданиях. В некоторых случаях происходили обвалы элементов конструкций и даже отдельных степ, сильно поврежденных основным землетрясением и находившихся в аварийном состоянии. Как правило, все аварийные места были огорожены и дальнейшие обвалы не приводили к несчастным случаям.

В некоторых зданиях после афтершоков обнаруживались новые трещины в кладке степ, по не всегда можно было установить, возникла ли данная деформация заново или же произошло увеличение трещины, образовавшейся при основном землетрясении, но оставшейся незамеченной. Некоторые из позднейших трещин, особенно в домах, построенных в 1964—1965 гг., по-видимому, носят характер осадочных. Это объясняется тем, что за короткий промежуток времени в 2—2,5 месяца произошло несколько десятков толчков силой от 5 до 7 баллов, что несомненно должно было вызвать дополнительные осадки грунтов и кладки.

Характеризуя суммарное воздействие афтершоков, можно сказать, что их следствием явилось главным образом увеличение дислокаций по возникшим ранее трещинам. Новые повреждения были незначительны, разрушения наблюдались лишь в исключительных случаях.

По данным местной прессы. Воздействие каждого отдельного афтершока совершенно ‘несравнимо с воздействием основного землетрясения: это явления совершенно разных масштабов. Если считать, что все пять афтершоков, перечисленных выше, имели интенсивность 7 баллов, то землетрясение 26 апреля надо оценить как близкое к девятибалльному. По всей вероятности, данные об интенсивности афтершоков, опубликованные в местной и центральной прессе, несколько преувеличены и толчки должны быть оценены как шестибалльные или средние между шестью и семью баллами. При этом условии основное землетрясение 26 апреля следует считать восьмибалльным.

Сравнение с другими землетрясениями. В материалах обследования последствий Чаткальского землетрясения 1946 г. имеется описание приблизительно ста десяти зданий и сооружений, получивших повреждения. Большинство этих зданий можно отнести к группе Б. Среди повреждений имелись различного вида трещины, отрывы стен взаимно перпендикулярного направления. Степень повреждений зданий не только группы Б, но и группы А была небольшая. Восстановительные работы после землетрясения проводились лишь в исключительных случаях, эксплуатация зданий не прекращалась. Интенсивность землетрясения 1946 г. оценивалась как превышающая 7 баллов, что и послужило причиной перевода территории Ташкента в восьмибалльную зону в 1948 г.

Как видно из сравнения последствий землетрясений 1946 и 1966 г.г. во втором случае наблюдалось явление значительно большего масштаба. Тысячи зданий пришлось снести, десятки тысяч потребовали восстановительных мероприятий. Если в 1946 г. сила землетрясения равнялась 7 баллам, то в 1966 г. она была не менее восьми. Принимая же во внимание суммарное воздействие основного толчка и всех афтершоков, эту оценку следует еще повысить.

* * * * * * * * * * *

Далее в книге идут таблицы разрушений, и главы с формулами и СНИПами, интересные для узких специалистов. Спасибо Ивану Князеву (и его друзьям) за книгу, за сканирование и распознавание текста. Е. С.