Людмил Оксанович - Невидимый конфликт

• Название: Невидимый конфликт
• Автор: Людмил Оксанович
• Издательство: Стройиздат
• Жанр: Научпоп
• Год: 1986

В книге автора из НРБ рассматривается важная инженерно-техническая проблема — защита зданий и сооружений от  различных воздействий. В научно-популярной форме рассказывается об угрозе, которую представляют землетрясения и ураганы, о свойствах материалов и их способностях выдерживать  значительные нагрузки, о деформации железобетонных элементов, о  коэффициенте надежности. Большая часть книги посвящена  строительным формам и принципам их рационального выбора.

Книга предназначена для широкого круга читателей.

---

Очевидно, было бы излишней предосторожностью ориентироваться на толщину снежного покрова, которая наблюдается раз в сто лет. Вполне вероятно, что период существования постройки может целиком уместиться между двумя такими «снежными событиями». Но, естественно, снег, который выпадает раз в пять лет, ни в коей мере нельзя считать обычным природным явлением. Так или иначе, но эта проблема имеет наибольшее значение для северных стран. На территории Болгарии снежный покров бывает значительно более скромным.

В соответствии с нормами снеговых нагрузок территория Болгарии разделена на три зоны, в которых максимальная масса снежного покрова на горизонтальной поверхности равна 50, 70 и 100 кг/м2. Для особых, главным образом горных, районов нормативная снеговая нагрузка определяется на основании результатов специальных наблюдений.

15 июля 1976 г. в ФРГ был официально открыт большой отводной, канал на р. Эльбе. Внушительная 115-километровая трасса канала, включая десятки километров дамбы, береговые сооружения и мосты, была построена за необыкновенно короткий срок. Канал рекламировался как техническое достижение XX в.

Через три дня после официального открытия, 18 июля, в районе Люнебурга был прорван 20-метровый участок одной из дамб. За считанные минуты огромная масса воды затопила обширную территорию — жилые районы, сельскохозяйственные угодья, несколько автомобильных магистралей и железнодорожную линию.

Вот одно из недавних событий, которое может служить иллюстрацией внушительных возможностей воды, водной стихии. Лишенные преграды водяные массы устремляются вперед с ужасающей скоростью. Их кинетическая энергия огромна, их движение неудержимо, и нет силы, которая могла бы укротить эту разбушевавшуюся стихию, сметающую на своем пути здания, улицы, целые села и города. Есть только одна возможность — не допускать подобных ситуаций.

Гарантией безопасности являются надежность и качество исполнения гидротехнических сооружений — стен водохранилищ, дамб, шлюзов, резервуаров. В течение всего срока эксплуатации они подвергаются огромному гидростатическому давлению. Известно, что каждый метр глубины увеличивает давление воды на одну тонну. В связи с этим нижняя часть стены водоема глубиной 10 м испытывает нагрузку в 10 т/м2, а давление воды на нижнюю часть стены водоема глубиной 40 м составляет 40 т/м2. С такими огромными нагрузками конструктор имеет дело в случае строительства гидротехнических сооружений. Разумеется, величине нагрузок соответствуют и масштабы самих сооружений, которые должны сдерживать столь грозную силу.

Но сколь трагичными оказываются последствия, если эти сооружения не оправдывают надежд, которые на них возлагаются! Мы остановимся лишь на одном из таких случаев. Он произошел в середине прошлого века в США.

Вблизи города Джонстауна в Пенсильвании было построено большое водохранилище (емкостью 20 млн. м3 воды) на р. Саут Форк. Насыпная земляная плотина имела длину 248 м и ширину в основании 61 м. В мае вследствие проливных дождей уровень воды в водоеме начал угрожающе повышаться, а водосбросные сооружения «подвели». Были приняты срочные меры по отводу излишней воды, но они не дали желаемых результатов. Вода стала переливаться через гребень плотины потоком шириной 90 м и постепенно ее размыла. Произошел прорыв плотины на значительном участке, и вода окончательно пробила себе дорогу. Через 45 мин перед глазами изумленных очевидцев появилось илистое дно водохранилища.

Долина реки перед плотиной имела сильный наклон к Джонстауну. По ней со скоростью гоночного автомобиля устремился мощный поток, высота фронтальной волны которого достигала 12 м. Все, что встречалось на его пути, уничтожалось до основания. Погибло около 2,5 тыс. человек. В локомотивном депо, находившемся в 5 км от места катастрофы, 16 шестидесятитонных паровозов были, подобно игрушкам, разбросаны в радиусе полукилометра.

Само по себе гидростатическое давление может довольно надежно «восприниматься» и сдерживаться. Ведь оно представляет собой такую нагрузку, которая наиболее просто и точно рассчитывается и, следовательно, позволяет обеспечить надежность конструкции гидротехнического сооружения. Опасность была бы действительно весьма незначительной, если бы не существовало целого ряда «подрывных» механических и физических процессов, происходящих в основании стен и в самих стенах и медленно, но верно подготавливающих условия для невозможной, на первый взгляд, катастрофы. Столь же негативную роль играет неисправность предохранительных сооружений или, что бывает гораздо реже, неправильная эксплуатация сооружений.

В поле земной гравитации внушительной нагрузкой является и сама масса земли. Иногда она в буквальном смысле слова не может удержаться, и тогда происходят обвалы и оползни.

Все стены подвальных этажей зданий, помимо всего прочего, должны сдерживать давление грунта, в котором они находятся. В отличие от воды грунты обладают значительным внутренним трением и сильной когезией (сцеплением между частицами), поэтому давление грунта, как правило, меньше давления воды. Грунт может удерживаться на откосах, а вода нет. Но это возможно лишь до известного предела, зависящего от качества самого грунта и от внешней нагрузки, которая может появиться в области откоса. В определенный момент внутреннее равновесие нарушается и массив может обрушиться.

От неприятных последствий защищают различные подпорные сооружения — обязательный элемент укрепления склонов при строительстве дорог в горных местностях, при вертикальной планировке на уклоне, в подвальных и подземных помещениях зданий. От правильного определения давления грунта, которое часто является основной нагрузкой, зависит, удержатся ли на месте опасные земляные массы.

ТЕЛЕГРАФНЫЕ АГЕНСТВА СООБЩАЮТ…

«РАНГУН. Не менее 253 человек погибло во время циклона, который на прошлой неделе опустошил дельту реки Иравади в Бирме. Циклон, пронесшийся над районом 7—8 мая со скоростью 140 км/ч, разрушил 123 тысячи жилищ, уничтожил 6 тысяч голов скота и потопил 50 речных судов. Нанесенный ущерб исчисляется более чем 60 млн. долларов» (ТАСС).

«МАНИЛА. 800 человек погибли от тропического урагана «Лола», который промчался над шестью южными и центральными провинциями Филиппин. В провинции Суригао 5 тысяч человек остались без крова» (Рейтер).

«ТОКИО. Тайфун «Филис», сильнейший из обрушивавшихся до сих пор на Японию, явился причиной гибели 60 человек, еще 146 человек были ранены, а 12 бесследно исчезли. Тайфун пронесся над юго-западной частью Японии, разрушив 1124 дома. Десятки тысяч зданий затоплены. Сильно пострадали посевы и сельскохозяйственные постройки» (БТА).

«ВАШИНГТОН. Американский президент Джералд Форд объявил районом бедствия штат Арканзас, пострадавший от ураганов и наводнения. Разбушевавшаяся стихия нанесла значительный материальный ущерб. Разрушены здания, мосты и дороги, частично выведены из строя электростанции, обслуживающие 22 населенных пункта» (БТА).

«НЬЮ-ЙОРК. Полуразрушенные здания, сорванные крыши, выбитые окна, вырванные с корнем деревья и поврежденные электропровода — вот следы урагана, бушевавшего над центральной частью Алабамы. Девяносто человек ранены и один убит. Значительный ущерб причинен и соседнему штату Джорджия» (БТА).

Даты в приведенных выше сообщениях умышленно опущены. Они просто излишни. Подобные сообщения поступают чуть ли не ежедневно, и мы уже привыкли к драматизму, скрытому в их сухих строчках. Но стоит задуматься о бедствиях, которые за ними стоят, об ужасных бедствиях…

21 сентября 1974 г. из Нью-Йорка были получены первые сообщения об урагане «Фифи», позднее названном «ураганом века». В последующие дни сообщения о нем не сходили со страниц мировой печати. Он пронесся над Никарагуа, Гондурасом, Сальвадором, Гватемалой, северо-восточной частью Мексики. Согласно официальным данным, масштабы ущерба, причиненного этим ураганом, достигали миллиарда долларов.

Было подсчитано, что понадобится около пяти лет, прежде чем экономика этих стран оправится от последствий урагана. Насчитывалось около 9 тыс. погибших, 15 тыс. человек бесследно исчезли.

Несколько месяцев спустя над австралийским городом Дарвином пронесся циклон «Трейси».

По масштабам разрушений — около 90% всех зданий в городе — двигавшиеся со скоростью 200 км/ч ветры напоминали массированную бомбардировку. По непосредственному воздействию на здания и сооружения «Трейси» — наиболее опустошительный циклон последних лет. Во всяком случае, немногие города Европы во время второй мировой войны подвергались сразу столь сильному разрушению.

Однако не должно складываться впечатление, что опустошительные ветры «запатентованы» лишь в тропиках. В странах умеренного пояса периодически бушуют ураганы, которые по силе часто соперничают с тропическими.