Часть третья  134 стр по  205   всего  76 страниц  Шкала интенсивности  землетрясений Шкала интенсивности землетрясений  составлена и разработана испытательным Центром  общественной организации  «Сейсмофнд»  -  Фонд поддержки  и развития сейсмостойкого строительства «Защита и безопасность городов» и Российским  национальным Комитетом сейсмостойкого строительства,  Президентом РНКСС,    инженером  Коваленко  Александром Ивановичем,  аспирантом  ОАО СПб ЗНИиПИ  ранее ЛенЗНИиЭП  заместителем  Президента Испытательного  Центра  ОО « Сейсмофонд»  e-mail  fax3487810@mail.ru  lenzniiepspbru@rambler.ru  197371@rambler.ru    факс: +7 ( 812) 348-78-10  тел: +7 (964) 360-41-70, тел.: + 7(965)-086-15-60, тел, + 7 ( 905) 286 -72-37, тел: +7( (911) 814-93-75,  тел: +7 ( 911) 762-61-50, тел.: +7(921)  871-83-96 . Адрес  Испытательного Центра : 197371, Ленинград, а/я газета «Земля РОССИИ» , skype: kovalenko.alexandr.ivanovich , ICQ  598847231

 

4.6. Уровни качества.

Здания должны быть классифицированы в соответствии с их уровнем качества, учитывая качество проектирования, производства работ, качество материалов и намеченный (проектный) уровень сейсмостойкости (ПУСС). Используются уровни качества:

- Ql : низкий;

- Qm : средний;

- Qh : высокий.

Уровень Ql является основным уровнем в большей части России.

4.5. Классификация повреждаемости

Повреждаемость объектов-сенсоров и, прежде всего, строительных сооружений подразделяется на 6 степеней d (от 0 до 5) в порядке возрастания ущербообразования и уменьшения остаточного ресурса несущей способности, что характеризуется разными предельными состояниями объекта по эксплуатационной пригодности. Классификация повреждений зданий, в зависимости   от наблюдаемых эффектов, указана в Таблице 1. Примеры, иллюстрирующие по результатам инженерного анализа прошедших землетрясений повреждаемость различных конструктивных типов зданий-сенсоров 1-го ранга надежности, представлены в приложении № 2.

 

Таблица 1 –Степени повреждаемости зданий

Степень повреждений d

Классификация повреждений

Несущие (конструктивные) элементы

Ненесущие (второстепенные) элементы

 

0

Повреждения отсутствуют

Повреждения отсутствуют

 

1

Повреждения отсутствуют

Легкие пренебрежимые повреждения

 

2

Легкие повреждения, снижающие несущую способность строительного сооружения

Умеренные повреждения

 

3

Умеренные повреждения, заметно уменьшающие несущую способность строительного сооружения

Тяжелые повреждения; возникает вероятность причинения ущерба жизни и/или здоровью людей

 

4

Тяжелые повреждения, состояние строительного сооружения близко к крайне предельному;  несущая способность исчерпана; небольшие, частичные обрушения;

Высокая вероятность ранений и гибели людей

Очень тяжелые повреждения, Отказ, выход из строя

 

5

Обрушение зданий

Обрушение зданий

 

 

Качественное и количественное описание повреждений, соответствующих разной степени и характерных для какого-либо конструктивного типа строительного сооружения, вырабатывается на основе анализа сейсмических эффектов на соответствующих объектах-сенсорах при их  достаточно большом числе для обеспечения достоверности и надежности. 

4.6 Классификация конструктивных повреждений зданий-сенсоров 1-го ранга - см. приложение № 3, а некоторых инженерных сооружений – см. приложение № 5.

            4.7. Классификация объектов природной среды

            Объекты природной среды подразделяются на нижеследующие 8 типов:

Тип ε-1 – изменения в режиме подземных вод (появление или исчезновение источников, изменение уровня или температуры подземных вод)

Тип ε-2 – деформации в водонасыщенных грунтах

Тип ε-3 – смещения на склонах, сложенных рыхлыми (сильно выветрелыми) грунтами

Тип ε-4 – смещения на склонах, сложенных скальными и полускальными грунтами

Тип ε-5 – подвижки по тектоническим разрывам

Тип ε-6 – площадные поднятия и опускания, видимые поверхностные волны

Тип ε-7 – явления на внутренних водоемах (торошение льда, сейши)

Тип ε-8– цунами 

4.8. Количественная классификация

В качестве количественных категорий или соотношений в части от общего числа наблюдаемых объектов и эффектов используются нижеследующие количественные прилагательные, разделяемые на 2 группы соответственно рангам:

                    Большинство - что соответствует, как правило, диапазону 50-100% (медиальное значение 75%);

                    Многие - что соответствует, как правило,  диапазону 15-65% (медиальное значение 50%);

                    Некоторые – что соответствует, как правило, диапазону 0-35% (медиальное значение 10%);

                    Несколько, или отдельные – что соответствует, как правило, диапазону 0-7% (медиальное значение  3%).

При описании наблюдаемых эффектов можно использовать характеристики вероятности их проявления, т. е. следующие категории:

¾    Высоковероятные - что соответствует, как правило, диапазону 50-100%

¾    Вероятные - что соответствует, как правило,  диапазону 15-65%

¾    Маловероятные - что соответствует, как правило, диапазону 0-35%

¾    Редкие - что соответствует, как правило, диапазону 0-7%

Одновременное использование количественных и вероятностных категорий не допускается.

4.9. По рангу надежности  использования в шкале объекты-сенсоры  и другие аспекты подразделяются на три указанные ниже степени:

 Первый ранг – апробированные/надежные (хорошо изученные здания массового строительства и другие стандартные аспекты, в том числе используемые в предыдущих поколениях макросейсмической шкалы).

Второй ранг – подопытные/относительно надежные (принятые как объекты-сенсоры и претендующие стать стандартными, выделяются курсивом).

            Третий ранг – сомнительные (не утвержденные пока как объекты-сенсоры, проверяемые, но недостаточно проверенные, выделяются подчеркиванием).

4.10. Эффекты/признаки, наблюдаемые при землетрясениях различной силы, у людей относятся ко второй степени надежности, как и сами наблюдатели – люди, как-то ощущающие и реагирующие на сейсмические события той или иной интенсивности.

 

5. Построение шкалы интенсивности

 

            5.1. Ранжирование интенсивности.

Интенсивность (Ims) подразделяется на XII степеней, от I до XII, причем каждой степени интенсивности присваивается количественная и качественная характеристики, соответствующие в верхней части шкалы (от I до V) ощутимости/заметности землетрясения, а в нижней части шкалы (от VI до XII)  - степени разрушительности последствий, а именно:

I – Неощутимое (not felt)

II – Едва ощутимое (scarcely felt)

III – Слабое (weak)

IV – Общезаметное (largely observed)

V – Сильное (strong)

VI – Легко повреждающее (slightly damaging)

VII – Повреждающее (damaging)

VIII – Значительно повреждающее (heavily damaging)

 IX – Разрушительное (destructive)

 X – Очень разрушительное (very destructive)

 XI – Опустошительное (devastating)

 XII - Уничтожающее (completely devastating)

Количественное значение интенсивности рекомендуется изображать римскими цифрами.

   5.2. Шкала интенсивности организована в соответствии с таблицей 2, в зависимости от наблюдаемых эффектов землетрясений,  дифференцированных по объектам-сенсорам.

Интенсивность землетрясений I измеряется в баллах. Сила землетрясения ранжируется с помощью шкалы сейсмической интенсивности от I до XII баллов включительно в соответствии с таблицей 2. При этом часть шкалы, соответствующая интенсивности I - IV, называется «сейсмологической», часть шкалы с интенсивностью V - X называется «инженерной», а часть шкалы с интенсивностью XI и XII называется «геологической».

Таблица 2. Определение интенсивности

Интенсивность, I

Типичные сейсмические эффекты, наблюдаемые на объектах-сенсорах

Качественная характеристика

Количественная характеристика

Неощутимое (not felt)

I

α) Не ощущается никем, даже при крайне благоприятных обстоятельствах, однако регистрируется приборами.

β) Нет эффекта.

γ1) Нет повреждений.

Едва ощутимое (scarcely felt)

II

α) Сотрясения ощущаются некоторыми/отдельными людьми, находящимися в покое или на верхних этажах некоторых зданий.

β) Нет эффекта.

γ1) Нет повреждений.

Слабое (weak)

III

α) Большинство людей, занятых какой-либо деятельностью внутри зданий, ощущают землетрясение, а некоторые люди, находящиеся в покое - покачивание и/или легкое дрожание. Никто из людей, находящихся на улице, не замечает землетрясение.

β) Висящие объекты покачиваются.

γ1) Нет повреждений.

Общезаметное (largely observed)

IV

α) Многие люди, находящиеся в зданиях, и некоторые, находящиеся  на улице, ощущают землетрясение как легкое дрожание или покачивание. Некоторые люди, находящиеся в зданиях, разбужены. Уровень сотрясений не пугает.

β) Фарфор, стаканы, окна и двери дребезжат. Висящие объекты раскачиваются. Легкая мебель заметно дрожит в некоторых случаях. Деревянные предметы скрипят в некоторых случаях.

γ1) Нет повреждений.

Сильное

(strong)

V

α) Землетрясение в помещении чувствуют большинство людей, на улице – некоторые. Отдельные люди пугаются и выбегают на улицу. Многие спящие просыпаются.

β) Висящие предметы заметно качаются. Фарфор и стекло звенят, ударяясь друг о друга. Мелкие, с высоким центром тяжести и/или плохо закрепленные предметы могут сдвинуться или упасть. Двери и окна открываются или закрываются. В отдельных случаях разбиваются оконные стекла. Жидкости вибрируют (волнуются) и могут пролиться из полных сосудов. Животные в помещении могут стать беспокойными.

γ1) У некоторых зданий класса уязвимости А и В повреждения степени 1.

ε1) Иногда меняется дебит источников.

ε2) На водонасыщенных грунтах по берегам водоемов возможно образование видимых трещин шириной до 5 сантиметров.

ε3)В горных районах отдельные небольшие камнепады.

Легко повреждающее (slightly damaging)

VI

α) Ощущается большинством людей внутри зданий и многими снаружи. Некоторые люди теряют равновесие. Многие напуганы и выбегают на улицу.

β) Мелкие предметы с обычной устойчивостью могут упасть, а мебель сдвинуться. В некоторых случаях могут разбиться посуда и стекло.

γ1) Повреждения степени 1 у многих зданий класса уязвимости А и В, у некоторых класса уязвимости А и В – степени 2, у отдельных зданий класса уязвимости С повреждения степени 1.

ε1) Возможны изменения дебита источников и колебания воды в колодцах.

ε2) На водонасыщенных грунтах иногда встречаются видимые трещины шириной до первых десятков сантиметров, незначительные оползни на берегах рек и каналов.

ε3) В горных районах иногда происходят оползни малых и средних объемов (до нескольких тысяч кубометров).

ε4) В горных районах камнепады и обвалы малых и средних объемов (до нескольких сотен кубометров).

Повреждающее (damaging)

VII

α) Большинство людей напуганы и у них возникает острое желание выбежать из здания. Многим трудно стоять, особенно на верхних этажах.

β) Мебель двигается, а мебель с высоким центром тяжести может запрокинуться. Предметы падают с полок в большом количестве. Вода выплескивается из сосудов, цистерн и бассейнов.

γ1) Многие здания класса уязвимости А имеют повреждения степени 3, некоторые – степени 4. Многие здания класса уязвимости В имеют повреждения степени 2, некоторые – степени 3. Некоторые здания класса С имеют повреждения степени 2.  Некоторые здания класса уязвимости D имеют повреждения степени 1.

γ 2) В отдельных случаях – уполаживание откосов автомобильных и ж/д дорог, возведенных на высоких насыпях, а также трещины в дорожном полотне;

нарушения стыков трубопроводов;

трещины в некоторых каменных оградах и неармированных опорных конструкциях.

 Трещины в массивных неармированных конструкциях опор, трещины и сколы защитного слоя бетона в рамных опорах. Повреждения шкафных стенок устоев, разновысоких подферменников, торцов балок, блоков ограждения проезжей части над деформационными швами. Разрывы в ослабленных трещинами неармированных конструкциях опор. Небольшие смещения* устоев к середине моста.

ε1) В некоторых случаях исчезают или появляются новые источники и колебания воды в колодцах.

ε2) Трещины в водонасыщенных грунтах шириной до метра; в отдельных случаях оползни на крутых берегах водоемов.

ε3) Возможны оползни объемом до ста тысяч кубометров.

ε4) В горных районах камнепады, обвалы до первых тысяч кубометров.

ε5) В эпицентральных зонах возможны подвижки по тектоническим разрывам на протяжении нескольких километров и с амплитудами смещений до нескольких десятков сантиметров.

ε6) На выровненных хорошо просматриваемых участках во время землетрясения в редких случаях наблюдаются земляные волны.

ε7) На замерших водоемах растрескивание, иногда торошение льда; на поверхности водоемов волны, вода мутнеет от ила.

Значительно повреждающее (heavily damaging)

VIII

α) Многим людям трудно стоять, даже на улице

β) Мебель может опрокинуться. Отдельно стоящая аппаратура (телевизор, компьютер и т. п.) падают на пол. Могильные камни могут быть сдвинуты, повернуты или перевернуты.

γ1) Многие здания класса уязвимости С имеют повреждения степени 2, а некоторые – повреждения 3 степени. Многие здания класса В имеют повреждения степени 3. Многие здания класса А и некоторые класса В имеют повреждения степени 4; некоторые здания класса А имеют повреждения степени 5.  Некоторые здания класса D имеют повреждения степени 2, а отдельные – повреждения степени 3.

γ 2) Каменные ограды разрушаются.

Наклоны опор. Поворот в плане неразрезных пролетных строений. Значительные смещения устоев к середине моста.

ε1) Во многих случаях изменение дебита источников и уровня воды в колодцах, исчезают или появляются источники.

ε2) В водонасыщенных грунтах трещины шириной до метра; возможен выброс водонасыщенных песков.

ε3) В равнинных районах оползни на крутых склонах, осовы и оползни лессов и лессовидных суглинков на пологих склонах; в горных районах значительное число оползней объемом до первых миллионов кубометров.

ε4) В горных районах значительное число обвалов, возможно формирование оползней скальных грунтов объемом до первых миллионов кубометров.

ε5) В эпицентральных зонах возможны подвижки по тектоническим разрывам на протяжении первых десятков километров и с амплитудами смещений до метра.

ε6) Возможны поднятия/опускания поверхности на площади в несколько квадратных километров с величиной смещения до 1 м, обычно примыкающих к выходу на поверхность очаговых разрывов; на низменных участках во время землетрясения могут наблюдаться земляные волны.

ε7) На замерзших водоемах сильное растрескивание и торошение льда.

ε8) В прибрежных зонах возможны цунами с высотой заплеска до 1 метра.

Разрушительное (destructive)

IX

α) Большинство людей в панике. Некоторых людей может бросить на землю.

β) Многие памятники, колонны и обелиски поворачиваются или падают.

γ1) Многие здания класса уязвимости С имеют повреждения степени 3. Многие здания класса В и некоторые класса С имеют повреждения степени 4. Многие здания класса А и некоторые класса В имеют повреждения степени 5. Многие здания класса D имеют повреждения степени 2; некоторые – степени 3, а отдельные – степени 4. Некоторые здания класса E имеют повреждения степени 2.

Многие здания класса уязвимости F1 имеют повреждения степени 1, а отдельные  класса F2 - степени 2.

γ 2) Разрывы в железобетонных опорах мостов. В отдельных случаях подбрасывание разрезных железобетонных пролетных строений с разрушением опорных участков главных балок и их переламыванием в пролете. Смещение с опорных площадок и обрушение консолей пролетных строений мостов рамно-консольной системы.

На мягком грунте видны волны.

ε2) На водонасыщенных грунтах возможно массовое развитие трещин, образование грязевых и песчаных вулканчиков (грифонов) и просадок грунтов.

ε3-4) В равнинных районах значительные оползневые деформации на берегах естественных и искусственных водоемов; в горных районах значительное число оползней и обвалов покровных и скальных грунтов. Отдельные оползни могут достигать десятков и сотен миллионов кубометров в объеме, возможно до первых кубических километров.

ε5) В эпицентральных зонах часто происходят подвижки по тектоническим разрывам на протяжении десятков (до ста) километров и амплитудой до нескольких метров. Иногда отмечается подбрасывание камней и валунов.

ε6) Возможны поднятия и опускания до нескольких метров в зонах шириной до первых километров, обычно примыкающих к выходу на поверхность очаговых разрывов;  во время землетрясения на ровных участках наблюдаются хорошо выраженные земляные волны.

ε7) Массовое растрескивание и торошение льда на замерзших водоемах.

ε8) В прибрежных зонах возможно цунами с высотой заплеска до 3-5 м.

Очень разрушительное (very destructive)

X

γ1) Большинство зданий класса А, многие здания класса уязвимости С имеют повреждения степени 4. Многие здания класса В и некоторые класса С имеют повреждения степени 5. Многие здания класса D имеют повреждения степени 3; некоторые – степени 4. Многие здания класса Е имеют повреждения степени 2; некоторые – степени 3. Некоторые здания класса F1 имеют повреждения степени 2, а отдельные класса F2 – степени 3.

γ 2) Сдвиг и обрушение надфундаментных частей каменных и бетонных опор. Сдвиг по оголовкам опор и падение балочных разрезных пролетных строений. Опрокидывание отдельных секций многопролетных виадуков и эстакад. Потеря устойчивости отдельных элементов стальных ферм.

ε2) В равнинных районах многочисленные грязевые извержения, фонтанирование грунтовых вод, значительные просадки водонасыщенных грунтов, приводящие к наводнениям.

ε3-4) В равнинных районах многочисленные, иногда крупные оползни; в горных районах многочисленные обвалы и оползни покровных и скальных грунтов, земляные лавины, грязевые потоки. Отдельные скальные оползни могут достигать объема до нескольких кубических километров.

ε5) В эпицентральных зонах часто происходят подвижки по тектоническим разрывам на протяжении до ста километров и амплитудой до десяти метров. Подбрасывание камней и валунов.

ε6) Площадь на которой наблюдаются заметные нарушения  на поверхности Земли составляет 100 - 1000 км2.

ε8) В прибрежных зонах возможно цунами с высотой заплеска до 10 м.

Опустошительное (devastating)

XI

γ1) Большинство зданий класса уязвимости С имеют повреждения степени 4. Большинство зданий класса В и многие класса С имеют повреждения степени 5. Многие здания класса D имеют повреждения степени 4; некоторые – степени 5. Многие здания класса E имеют повреждения степени 3; некоторые – степени 4. Большинство зданий класса F1 имеют повреждения степени 2.  Некоторые здания класса F2 имеют повреждения степени 3.

ε2,3,4) Большие деформации покровных и скальных грунтов, многочисленные крупные обвалы и оползни, большие наводнения.

ε5) В эпицентральных зонах часто происходят подвижки по тектоническим разрывам на протяжении до нескольких сотен километров и с амплитудой подвижек до 10-15 м. 

ε6) Площадь видимых изменений рельефа и нарушений на поверхности Земли составляет 103 - 104 км2. Возможны площадные поднятия и опускания, особенно в зонах субдукции.

ε8) В прибрежных зонах возможны цунами с высотой заплеска до нескольких десятков метров

Оценка балльности требует специального исследования.

Уничтожающее (completely devastating)

XII

γ1) Практически все здания над и под землей уничтожены.

ε) Природные явления аналогичны тем, как и при 11 баллах, но проявляются на большей площади, до нескольких десятков тысяч км2.

Оценка балльности требует специального исследования.

* - под небольшими горизонтальными и вертикальными отклонениями конструкций от проектного положения понимаются перемещения в пределах 10 см.

 

6. Назначения сейсмической интенсивности

 

6.1. Для задания интенсивности какого-либо землетрясения (сейсмического события) используется пригодная к ранжированию совокупность  категорированных эффектов, возникающих у объектов-сенсоров вследствие этого землетрясения (сейсмического события). Интенсивность назначается  на достаточно большой, но ограниченной территории.

6.2. Назначение макросейсмической интенсивности осуществляется экспертами по результатам анализа наблюдаемых сейсмических эффектов, подбором количественных и качественных значений в соответствие с определением интенсивности, приведенном в таблице 2.

6.3. Значение макросейсмической интенсивности представляется целыми числами или в виде диапазона интенсивности. Эти значения желательно сопровождать оценкой инструментальной интенсивности этого сейсмического события, что реализуется с помощью инструментальной шкалы.

6.4. При назначении интенсивности в инженерных целях следует, прежде всего, использовать объекты-сенсоры строительного окружения (п. γ), что является необходимым, а в нескольких случаях и достаточным.

6.5. Интенсивность землетрясения, согласно описанию повреждения, следует оценивать/назначать для зданий, расположенных на однотипных грунтах, поскольку грунтовые условия влияют на интенсивность сейсмического воздействия. При этом наблюдаемые эффекты (в т. ч. повреждаемость) наилучшим образом отражают зависимость балла интенсивности от конструктивного решения  и  уязвимости зданий и сооружений.

         6.6. Демографические факторы и гидрогеологические особенности грунтовых оснований зданий-сенсоров при оценке степени их повреждений и при назначении сейсмической интенсивности не должны учитываться. Аномальные значения получаемой интенсивности не следует отвергать и менять значения, присвоенные интенсивности. Эти случаи должны быть в обязательном порядке подвергнуты специальному исследованию.

         6.7. При назначении интенсивности на достаточно больших территориях, застроенных однотипными (по конструкции, архитектурно-планировочному решению и строительным материалам) зданиями одинакового класса уязвимости, влияние инженерно-геологических условий на интенсивность может быть исследовано наилучшим образом.

  6.8. В целях проектирования, прогнозирования бедствий и анализа сейсмического риска (п. 1 в, г) используется инженерная часть шкалы.

  6.9. Выявление и описание сейсмических эффектов объектов-сенсоров на произошедшее землетрясение, их упорядочение и классификация для назначения интенсивности, выполняется, как правило, на основании инженерного обследования последствий землетрясения, осуществляемого сертифицированными специалистами по единой методике, утверждаемой в установленном порядке.

 6.10. Основными источниками для назначения сейсмической интенсивности в инженерной части шкалы являются макросейсмические данные о повреждениях в зданиях и сооружениях, а также сейсмические эффекты на других объектах-сенсорах, перечисленные в п. 4.2. Макросейсмические оценки интенсивности рекомендуется сравнивать с оценками интенсивности этих событий, полученными инструментальным путем. При этом, в случае отличия этих оценок более чем на 1 балл, необходимо провести исследование причин такого расхождения.

6.11. Назначение интенсивности землетрясений по повреждениям строительных сооружений производится на основании следующих показателей:

6.11.1. Класса конструктивной уязвимости объектов-сенсоров из строительного окружения (п. 4.3);

6.11.2. Степени повреждений строительных сооружений (объектов-сенсоров) (п. 4.5);

6.11.3. Количественных характеристик, принятых в шкале (п. 4.8).

6.12. При назначении интенсивности XI и XII баллов (в геологической части шкалы) описания природных явлений являются определяющими.

6.13. Процедуры сбора, обработки и использования данных, привлекаемых для назначения интенсивности (в т. ч. оценки надежности этих данных, использование малопараметрических отрицательных и неопределенных, неоднозначных и противоречивых признаков, условности и кодировки) способы получения наиболее достоверного результата, должны быть максимально формализированны и подробно описаны в специальном нормативно-методическом документе.

6.14. Если в доступных данных имеются противоречивые (т. е. соответствующие разной интенсивности) аспекты/признаки, эксперту для  назначения наиболее подходящего балла интенсивности следует выявлять в исходных данных общность, не надеясь на отдельную диагностику, избегать исключительных/крайних наблюдений, что может привести к завышению интенсивности в рассматриваемом месте. 

В частности, не следует оценивать интенсивность сотрясений по величине отдельных экстремальных проявлений остаточных деформаций грунтов (объемам оползней и обвалов, максимальным амплитудам смещений по разрывам, ширине единичных трещин и др.), так как они могут быть обусловлены неблагоприятным сочетанием ряда факторов и их использование приведет к завышению интенсивности.

6.15. Назначение интенсивности только что произошедших повреждающих и разрушительных землетрясений следует выполнять, прежде всего, по результатам инженерного обследования его последствий, проводимого сразу после рассматриваемого сейсмического события. 

6.16. Термин интенсивности, используемый в настоящем стандарте, относится к единичному сейсмическому событию. Пользоваться настоящим стандартом для оценки/назначения (суммарной) интенсивности при совокупном эффекте нескольких афтершоков, роя землетрясений, как правило, не допускается. Эффекты от форшоков объединяются с эффектом от главного толчка в том случае, если они сами по себе незначительны и произошли непосредственно перед главным землетрясением, т. е. оценка интенсивности этих форшоков нецелесообразна или невозможна.

6.17.  В целях районирования территории по сейсмической опасности и для оценок сейсмического риска при назначении интенсивности во всех случаях следует, по возможности, использовать исторические записи и археологические данные и любые другие источники информации с одновременной оценкой их достоверности и надежности.

6.18. Назначение интенсивности давно происшедших (исторических) землетрясений, имеющих обычно весьма ограниченную базу исходных данных, производится, как правило, документальным методом и может осуществляться с отклонениями от установленных настоящим разделом правил.

 

7. Оценка соответствия

 

7.1. Надежность процедуры и результата назначения макросейсмической интенсивности I проверяется двумя указанными ниже способами:

а)      самооценкой, осуществляемой в рамках настоящего стандарта, т. е.  указанием коэффициента надежности, рассчитываемого в соответствии с п. 7.2.

б)      выходящей за рамки настоящего стандарта сверкой макросейсмической интенсивности Ims со значением соответствующей инструментальной интенсивности Iin.

7.2.            Определение коэффициента надежности KR значения (балла) интенсивности I производится по нижеследующей формуле:

KR  =

 
                                                             n× k1+m× k2+ l× k3

                                                                      0,8×N

 где N - общее количество использованных при назначении интенсивности эффектов/признаков,

 n  - количество эффектов/признаков 1-го ранга,

 m -  количество эффектов/признаков 2-го ранга,

 l   -  количество эффектов/признаков 3-го ранга,

k1=0,8, k2=0,5, k3=0,2 – парциальные коэффициенты веса/значимости эффектов, использованных для назначения I.

7.3.            Инструментальная интенсивность получается по правилам и процедуре, указанным в инструментальной сейсмической шкале. При этом допускается использовать для сверки (оценки соответствия) значения инструментальной интенсивности с точностью до 0,5 балла.

7.4.       Расхождение d в оценках интенсивности землетрясений, полученных с помощью макросейсмической Ims и инструментальной Iin шкал, является характеристикой степени соответствия. При этом соответствие называется:

¾    хорошее, если d £ 0,5

¾    удовлетворительное, если 0,5< d £ 1

¾    неудовлетворительное, или несоответствие, если d > 1

7.5.      При  низкой надежности назначенной оценки макросейсмической интенсивности (KR < 0,5) и/или при несоответствии оценок Ims и Iin эти оценки не рекомендуются для практического использования и необходимо выполнить специальные исследования причин такой несогласованности.

 

8.            Развитие макросейсмической шкалы

                8.1.      Настоящий стандарт предусматривает перспективное развитие макросейсмической шкалы по мере накопления и анализа материалов инженерного обследования последствий землетрясений следующими способами:

¾    Уточнение наблюдаемых сейсмических эффектов на объектах-сенсорах и, как результат, подтверждение или изменение (чаще повышение) ранга надежности стандартных объектов-сенсоров и других аспектов стандартизации (подпорные стенки мостов, откосы автомобильных и железных дорог, арочные каменные мосты и др.);

¾    Увеличение числа объектов-сенсоров за счет включения в число стандартных объектов таких инженерных сооружений-сенсоров, как: промышленных труб, откосов автомобильных и железных дорог, арочных каменных мостов линий электропередач, трубопроводов и других протяженных сооружений;

¾    Расширение и уточнение количественных и вероятностных признаков при описании наблюдаемых эффектов, в том числе повышение ранга «отдельные объекты» и «редкие эффекты».

8.2            Проблема использования людей в качестве наблюдателей, улучшения диагностики и классификации состояния людей как объектов-сенсоров и стандартизации их реакции на землетрясения различной силы является предметом специальных дополнительного исследования и обсуждения.

 

 

Приложение 1

 

Приложение № 1

 

Примерные оценки уязвимости некоторых конструктивных типов зданий

 

Конструктивный тип здания

Этажность*

Вероятный класс уязвимости

 

Здания с несущими стенами из:

 

А1

 

А2

B

C

D

E

F1

F2

1

Бутового камня, глины,  самана; камней неправильной формы из ракушечника, известняка, песчаника и др. при укладке без перевязки

1

 

 

 

 

 

 

 

2

Пиленного камня прямоугольной формы; большепустотных шлакобетонных или силикатных камней при рядовой и многорядной неармированной кладке

1

 

 

 

 

 

3

Пустотелого кирпича и мелких бетонных камней А0

2-3

 

 

     

 

 

 

4

Полнотелого кирпича и сплошных бетонных и природных камней, в т. ч. из массивных камней А0

3-4

 

 

 

 

 

5

Того же, но с армированием швов и/или усилением вертикальными ж/б сердечниками с шагом менее высоты этажа А1-А3

3-4

 

 

 

 

 

6

Того же, при регулярной комплексной армобетонной системе усиления кладки А4, А5

4

 

 

 

 

7

Крупных бетонных или виброкирпичных блоков; многослойные стены с внутренним слоем из монолитного железобетона и наружными слоями из штучной кладки

5

 

 

 

 

 

8

Из объемных бетонных блоков

5

 

 

 

 

 

9

Монолитного железобетона

до 24

 

 

 

10

Деревянных каркасных (-обшивных, -засыпных) конструкций

1-2

 

 

 

 

11

Деревянного бруса/бревен

1-2

 

 

 

 

12

Бескаркасные крупнопанельные здания

до 9

 

 

 

 

 

13

Ж/б каркасные здания рамного типа

до 5

 

 

 

 

14

Ж/б каркасные здания со связевым, диафрагменным каркасами, а также комбинированные (с ядрами жесткости и т. п.), включая высотные здания**

до 9

 

 

 

 

 

15

Стальные каркасные здания широкого диапазона решения (от гибких зданий с кирпичными потолками до современных высотных зданий**)

-

 

 

 

16

Большепролетные, пространственные конструкции,  воздухоопорные сооружения и т. п.

1

 

 

 

 

17

Здания со специальными системами сейсмоизоляции и гашения колебаний, с помощью которых  регулируется реакция зданий

-

 

 

 

 

 

* - в случае превышения указанной в таблице этажности уязвимость соответствующего типа здания рекомендуется повышать на 1 класс.

** - Здания-сенсоры, рассматриваемые в шкале, не должны быть выше 40 м , причем соотношение их высоты к минимальному поперечному размеру не должно превышать 6.

 

Приложение 2

 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Эль Эснам

Алжир,1980

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас с кирпичным заполнением (ASD7)

 

 

Новый рисунок (5)

 

Комментарий:

Ясная ситуация по отношению к степени повреждения.

Здание было спроектировано с учетом сейсмических нагрузок  ) нижнего уровня (ASD7), но в проекте есть серьёзные


 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Эль Эснам

Алжир,1980

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас с кирпичным заполнением (ASD)

Новый рисунок (6)

 

Комментарий:

Степень повреждения 3: наружная облицовка кирпичной стены не имела армирования и отвалилась. Степень 3 показывает низкое сцепление в кладке и тяжёлые повреждения только ненесущих (неконструктивных) элементов; заметных трещин в штукатурке на других стенах нет. Здание построено по нижнему уровню ASD. Оно имеет не правильную форму в плане. Подходящей представляется уязвимость класса C.


 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Сан Анжело Ден Ломбарди

Италия,1980

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас со средним уровнем (ASD)

 

 

Новый рисунок (7)

 

Комментарий:

Постройка с хорошими строительными свойствами: прочные колонны и кирпич с высокой прочностью приводит к менее уязвимому типу здания.


 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Артегна (Фриули)

Италия, 1976

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас с кирпичным заполнением

 

 

Новый рисунок (8)

 

Комментарий:

Здание рассчитано на средний уровень сейсмостойкости (ASD8), но со многими дефектами (слабое перекрытие первого  этажа, тяжелая крыша), приводящими к очень уязвимой конструкции. Класс уязвимости должен быть B или C в зависимости от качества производства работ.


 

 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Кампанья-Базиликата

Италия, 1980

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас со средним уровнем (ASD)

 

 

Новый рисунок (9)

 

Комментарий:

Незаконченная больница со средним уровнем ASD(ускорение основания принято 0,07g в соответствии со строительными нормами); Г - образная (неправильная) в плане форма предлагает более низкий класс уязвимости.


 

 

Класс уязвимости

Класс уязвимости

Землетрясение/место

Мехико,1985

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас со средним уровнем ASD

 

 

Новый рисунок

 

Комментарий:

Ж/б здание соответствует среднему уровню ASD, но класс уязвимости не вышеD: здание неправильной формы по отношению к распределению жёсткости (различия на каждом этаже из-за значительных оконных лент.


 

 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Ленинакан, Армения,1988

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас с минимальным уровнем ASD

 

 

Новый рисунок (1)

 

Комментарий:

Железобетонный каркас спроектирован с учетом сейсмических нагрузок и соответствующих среднему уровню ASD; но следует принимать класс уязвимости B: недостаточная  пространственная связь между балками и колоннами; серьёзные дефекты в строительстве; как при производстве работ, так и по качеству и прочности материалов; недооценка (снижение) сейсмической опасности и значений сейсмических нагрузок.


 

 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Ленинакан, Армения,1988

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас с минимальным уровнем ASD

 

 

Новый рисунок (2)

 

Комментарий:

Ж/б каркасная конструкция соответствует среднему уровню ASD, но система имеет не регулярность в отношении непрерывности линии горизонтальных балок. Неконструктивные повреждения (ненесущих элементов) предлагают степень повреждения от 3 и 4, склоняясь к 3; детальное внутреннее обследование может увеличит степень повреждения до 4.


 

 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Сан Анжело Ден Ломбарди

Италия,1980

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонный каркас с кирпичным заполнением

 

 

Новый рисунок

 

 

Комментарий:

Здание с умеренным уровнем антисейсмического проектирования. План наземного этажа не слишком регулярен. Кирпичные простенки не отделены от несущего железобетонного каркаса, что привело к очень тяжёлым неконструктивным повреждениям ненесущих элементов.


 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Эль Эснам

Алжир,1980

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Железобетонные здания со средним уровнем (ASD)

 

 

Новый рисунок

 

Комментарий:

Железобетонные стены со средним уровнем ASD. Здания в процессе строительства. Есть только одно небольшое повреждение степени 1 (разрушенные здания на переднем плане другого типа).


 

Класс уязвимости

 

Землетрясение/место

Кайраккум,

Таджикистан,1985

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Крупнопанельное здание

 

 

Новый рисунок

 

Комментарий:

Крупнопанельное здание со средним уровнем ASD. Детальный снимок показывает горизонтальные трещины в месте соединения панелей.

Во время последовательных различных землетрясений в бывшем СССР этот тип зданий пострадал весьма мало и заслуживает назначения класса уязвимости D.

 

Новый рисунок


 

Класс уязвимости

Землетрясение/место

Китай, город Мианжу,

2008

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Каркасное здание с заполнением из кладки

 

 

Новый рисунок (5)

IMG_1783

Комментарий:

Здание с железобетонным каркасом, который заполнен кладкой очень низкого качества. Обычно уже при 7 балльной интенсивности в такой кладке появляются трещины, а при 8 баллах кладка разрушается. В данном случае при интенсивности землетрясения 9 баллов заполнение наружных стен получило повреждения до 3 степени, а внутренних до 4 степени. Каркас школьного здания  устоял (d=1-2).


 

Класс уязвимости

Землетрясение/место

Китай, Dujiangyan,2008

Степень повреждения -d

A

B

C

D

E

F

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип постройки

Каркасное здание с заполнением из кладки

 

Новый рисунок

 

 

Комментарий:

 

В данном случае всё заполнение из кладки низкого качества выпало из каркасного обрамления и выключилось из работы. Каркас их железобетонных рам устоял. Однако, в некоторых случаях частично оставшееся заполнение каркаса укорачивает высоту железобетонных колон, чем провоцирует потерю их устойчивости.


 

Приложение 3

Приложение № 3

Классификация конструктивных повреждений некоторых зданий-сенсоров 1-го ранга

Здания с несущими каменными стенами (пп. 1-6 приложения № 1)

Степень 1: Пренебрежимые или легкие по­вреждения (нет повреждений несущих элементов)

волосяные трещины в немногих стенах; от­падение маленьких кусков только штука­турки. В редких случаях падение верхних плохо закрепленных частей здания (декоративных элементов отделки и т. п.).

Степень 2: Умеренные повреждения (легкое повреждение конструктивных (несущих), умеренные по­вреждения неконструктивных элементов) трещины во многих стенах; падение относи­тельно больших кусков штукатурки; падают части дымовых труб, вент. блоков, парапетов и козырьков с крыши.

Степень 3: Тяжелые по­вреждения (умеренные повреждения  конструктивных (несущих), тяжелые повреждения неконструк­тивных элементов) большие протяженные трещины в большинстве стен;  потеря несущей способности отдельных простенков, перекрытия находятся в состоянии, близком к предельному,  но плиты сохраняют прочность и устойчивость. Дымовые трубы ло­маются на уровне крыши; разрушение от­дельных неконструктивных элементов.

Степень 4: Очень тяжелые повреждения (Тяжелые повреждения  конструктивных (несущих), очень тяжелые повреждения неконструктивных элементов) серьезные разрушения (потеря несущей способности) многих стен; час­тичные обрушения зданий (перекрытий).

Степень 5: Обрушение (коллапс) (очень тяжелые разрушения  конструктивных (несущих) элементов) полное или почти полное обрушение здания.

 

 

Описание и классификация конструктивных повреждений зданий-сенсоров 1-го ранга, не вошедшие в настоящее приложение, в настоящее время являются предметом обсуждения и важным элементом дальнейшего развития макросейсмической шкалы.

 

 

 

Здания с несущими стенами из крупных блоков

 (п. 7 приложения № 1)

Степень 1 Пренебрежимые или легкие по­вреждения (нет повреждений несущих элементов)

 

Волосяные трещины в горизонтальных и вертикальных швах между блоками; любые повреждении блоков стен отсутствуют. В редких случаях раскрытие трещин в швах между блоками, не соединенными друг с другом закладными деталями. Стыки перегородок со стенами и перекрытиями раскрываются.

Степень 2 Умеренные повреждения (легкое повреждение конструктивных (несущих), умеренные по­вреждения неконструктивных элементов)

Большинство швов между блоками раскрывается; небольшие сдвиги стеновых блоков по горизонтали, редко из плоскости стены. Отдельные повреждения  углов простеночных блоков в местах опирания на них перемычечных. Закладные элементы, соединяющие блоки, не повреждаются. Некоторые перегородки теряют связь со стенами, а отдельные мелкоштучные перегородки заметно повреждаются.

Степень 3

 Тяжелые по­вреждения (умеренные повреждения  конструктивных (несущих), тяжелые повреждения неконструк­тивных элементов)

Многие блоки сдвигаются в разных направлениях по горизонтали и даже поворачиваются, если не закреплены закладными деталями. Отдельные соединения блоков закладными деталями нарушены, что в редких случаях может носить массовый характер, однако устойчивость стеновых блоков сохраняется. Перекрытия находятся в состоянии, близком к предельному. В редких случаях обрушаются лестничные марши. Многие мелкоштучные перегородки значительно повреждены, а некоторые панельные падают.  Некоторые элементы парапетов и козырьков крыш падают вниз.

Степень 4

Очень тяжелые повреждения (Тяжелые повреждения  конструктивных (несущих), очень тяжелые повреждения неконструктивных элементов)

Отдельные стеновые блоки теряют устойчивость, вызывая частичное обрушение перекрытий. Некоторые лестничные марши и площадки, а также входные козырьки обрушаются.

Степень 5 Обрушение (коллапс) (очень тяжелые разрушения  конструктивных (несущих) элементов)

Все межэтажные перекрытия обрушаются, даже если некоторые стены сохранили устойчивость.

Здания с несущими стенами из деревянного бруса/бревен

(п. 11 приложения № 1)

Степень 1 Пренебрежимые или легкие по­вреждения (нет повреждений несущих элементов)

Нарушения примыкания выдры к печной трубе в некоторых домах; многочисленное отслоение маленьких кусков и мелкие трещины в штукатурке.

Степень 2 Умеренные повреждения (легкое повреждение конструктивных (несущих), умеренные по­вреждения неконструктивных элементов)

Многочисленные нарушения штукатурки на стенах домов; повреждения дымовых труб и примыкающих к ним участков крыш. В редких случаях небольшие горизонтальные подвижки и/или повороты в плане деревянного сруба, не закрепленного на ленточном фундаменте. Нарушения целостности в углах пересечения стен (в т. ч. прямых углов). Небольшие крены стен двухэтажных зданий, в которых отсутствуют вертикальные сжимы.  Нарушение примыканий оконных и дверных блоков к обрамляющим их стенам (колоде).

Степень 3

 Тяжелые по­вреждения (умеренные повреждения  конструктивных (несущих), тяжелые повреждения неконструк­тивных элементов)

Значительные горизонтальные смещения и/или повороты в плане деревянного сруба, не закрепленного на ленточном фундаменте. Оконные стекла разбиваются из-за значительной деформации оконных и дверных проемов. Здания накреняются, теряют устойчивую форму, кирпичные печи и трубы разрушаются. Бревна (брусья) несущих стен, соединенные нагелями, сохраняют устойчивое проектное положение. Некоторые простеночные блоки выпадают. Перекрытия находятся в состоянии, близком к предельному.

Степень 4

Очень тяжелые повреждения (Тяжелые повреждения  конструктивных (несущих), очень тяжелые повреждения неконструктивных элементов)

Деревянные, даже при закреплении нижних венцов к фундаментам, срубы срываются с фундаментов и смещаются в большой степени. Здание в значительной степени деформируется, накреняется и теряет устойчивость формы. Устойчивость углов и пересечений несущих стен, даже при рубке «с остатком», нарушается. Некоторые перекрытия становятся зыбкими и частично повреждаются, а отдельные частично обрушаются, но общая устойчивость здания сохраняется.

Степень 5 Обрушение (коллапс) (очень тяжелые разрушения  конструктивных (несущих) элементов)

Общая устойчивость здания не обеспечивается, здание полностью обрушается.

Бескаркасные крупнопанельные здания

(п. 12 приложения № 1)

Степень 1 Пренебрежимые или легкие по­вреждения (нет повреждений несущих элементов)

Легкие повреждения герметичности швов наружных панелей стен. Местами небольшое выкрашивание герметика. Волосяные трещины в швах между панелями (оконтуривание).

Степень 2 Умеренные повреждения (легкое повреждение конструктивных (несущих), умеренные по­вреждения неконструктивных элементов)

Заметные нарушения герметичности швов. Иногда повреждения сварки стальных деталей соединения панелей. Нарушения соединений внутренних и наружных панелей без потери  работоспособности этих панелей. Остаточные деформации наружных стеновых панелей отсутствуют.

Степень 3

 Тяжелые по­вреждения (умеренные повреждения  конструктивных (несущих), тяжелые повреждения неконструк­тивных элементов)

Повсеместное нарушение целостности швов между панелями наружных стен. Заметные деформации отдельных наружных панелей (перекосы этажей). В редких случаях падение внутренних панелей и/или выключение из работы (отказ, выпадение) отдельных наружных панелей при сохранении общей прочности и устойчивости перекрытий.

Степень 4

Очень тяжелые повреждения (Тяжелые повреждения  конструктивных (несущих), очень тяжелые повреждения неконструктивных элементов)

Многочисленные нарушения целостности, связей и сварных соединений между несущими панелями. Многие наружные и внутренние панели теряют устойчивость и выключаются из работы вследствие потери прочности или выпадения из панельной стены. Перекосы этажей достигают значительной величины. Некоторые внутренние панели теряют прочность и устойчивость (падают) в таком количестве, что отдельные плиты  перекрытий обрушаются. В многоэтажных зданиях возможно «схлопывание» этажа (этажей) (начальный «эффект сэндвича»).

Степень 5 Обрушение (коллапс) (очень тяжелые разрушения  конструктивных (несущих) элементов)

Массовая потеря прочности и/или устойчивости панельных стен. Перекосы этажей достигают и превышают критические значения. Панели перекрытий падают, или этажи «схлопываются» («эффект сэндвича»).  Полное обрушение здания.

 

 

 

 

 

Железобетонные каркасные здания (рамные, рамно-связевые, рамно-диафрагменные)

(по пп. 13, 14 приложения № 1)

Степень 1 Пренебрежимые или легкие по­вреждения (нет повреждений несущих элементов)

Тонкие трещины в штукатурке над элементами каркаса или в основании стены.

Степень 2 Умеренные повреждения (легкое повреждение конструктивных (несущих), умеренные по­вреждения неконструктивных элементов)

Трещины в колонах и балках каркаса  и в диафрагмах; трещины в перегородках и стеновом заполнении каркаса; падение кусков штукатурки, выпадение заполнения швов в ограждающих конструкциях.

Степень 3

 Тяжелые по­вреждения (умеренные повреждения  конструктивных (несущих), тяжелые повреждения неконструк­тивных элементов)

Трещины в колонах и соединениях ригелей с колонами в основании каркаса и соединениях диафрагм; отслаивание защитного слоя элементов каркаса; выпучивание арматуры колонн. Общая устойчивость перекрытий сохраняется. Сквозные трещины в перегородках и стеновом заполнении; падение отдельных перегородок и стеновых заполнений.

Степень 4

Очень тяжелые повреждения (Тяжелые повреждения  конструктивных (несущих), очень тяжелые повреждения неконструктивных элементов)

Большие трещины в элементах каркаса; разрушение бетона в зонах сжатия, разрыв арматуры, в т. ч. предварительно напряженной; наклон колонн. Обрушение отдельных плит перекрытий. Выключение нескольких колонн верхнего этажа или его коллапс, «схлопывание» среднего (слабого) этажа; обрушение части (крыла) здания.

Степень 5 Обрушение (коллапс) (очень тяжелые разрушения  конструктивных (несущих) элементов)

Обрушение нижнего (в т. ч. «гибкого») этажа и других частей здания (в т. ч. крыльев).

 

 

 

Комментарии к Стандарту

Комментарии к положениям Стандарта «макросейсмическая шкала»

 

Структура стандарта модифицирована по отношению к базовому региональному стандарту Европейской макросейсмической шкалы (EMS-98), разработанной для использования в странах Европейского сообщества.

При модификации EMS-98 введены следующие улучшения.

·                           Типы зданий как главных объектов-сенсоров классифицируются только и строго по единому главному аспекту – их конструктивной уязвимости, в которую при классификации включены, в отличие от EMS-98, все определяющие ее признаки, в т. ч. регулярность, этажность, симметричность, качество проектирования и строительства, физическое состояние и др. Например, здания одинакового конструктивного типа могут различаться по классу конструктивной уязвимости в зависимости от их размеров и конфигурации, и даже здания одинаковой формы и этажности могут быть оценены уязвимостью разного класса, если они имеют, например, разный износ.

·                           Эффекты, наблюдаемые в строительных сооружениях, описываются также, как и в зданиях через их конструктивную уязвимость, которая является аспектом стандартизации.

·                           Классификация повреждений представлена в более общем виде, позволяющем лучше реализовать экспертный подход и расширить представительство объектов-сенсоров на перспективные для назначения интенсивности строительные сооружения. Таблицы повреждений зданий с каменными и монолитными ж/б стенами,  соблюдая наследственность, переносятся в методическое пособие, как наиболее апробированная категория зданий-сенсоров, имеющая 1-й ранг надежности. Приложения к стандарту могут быть увеличены путем добавления наблюдаемой повреждаемости новых строительных объектов-сенсоров разного ранга надежности.

·                           Шкала уязвимости и классификация избранных примеров уязвимости зданий выведены из настоящего стандарта шкалы и приложений к нему.

·                           Количественные категории объектов-сенсоров дополнены по отношению к аспектам стандартизации (сейсмическим эффектам) аналогичной классификацией вероятностных категорий, которая используется альтернативно количественной.

·                           Введен новый аспект – ранг надежности, касающийся всех объектов-сенсоров, а также их аспектов, определяющих интенсивность, что представляется очень существенным и важным. Соответственно, появилась возможность ввести раздел 7, касающийся оценки соответствия, и раздел 8, касающийся дальнейшего развития шкалы, что также является нововведением.

·                           Объекты и аспекты второго ранга должны во многом уточняться и дорабатываться, дополнительно дифференцироваться и классифицироваться, прежде чем они частично или полностью могут получить 1-й ранг надежности; эти сенсоры и их аспекты не могут быть изъяты из шкалы или даже переведены в 3-й ранг при развитии шкалы. Объекты и аспекты третьей категории надежности, по мере накопления базы данных и совершенствования шкалы, могут быть оставлены в ней как угодно долго в этом ранге, переведены в более высокий второй ранг или даже изъяты из шкалы.

·                           Снижена крупномасштабность шкалы путем использования дополнительного количественного параметра («отдельные» - very few),  применяемого пока в ранге «подопытные».

·                           Существенно уменьшен учет эффектов человека при назначении интенсивности. Таким образом, мы уменьшаем роль человеческого фактора (уязвимости населения), увеличивая соответственно роль конструктивной уязвимости при анализе и назначении интенсивности землетрясений в средней/инженерной части шкалы. 

·                           Шкала предполагает еще более явный, чем в EMS-98, экспертный подход при назначении интенсивности.

·                           Стандарт допускает одновременно оценивать и сопоставлять макросейсмическую и инструментальную интенсивности с тем, чтобы изучать и понимать причины расхождения их оценок, если такие несоответствия есть.

·                           В стандарте использованы определения, принятые в Российской Федерации в соответствие с действующим законодательством, а также термины, гармонизированные с международной практикой и, в частности, с европейскими нормами и стандартами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комментарии к разделу 4

 

О макросейсмической интенсивности

Говоря об интенсивности как объекте стандартизации, мы имеем дело с формализованной процедурой категорирования и упорядочивания, причем эта процедура имеет тенденцию к увеличению формализации.  Таким образом, интенсивность – это, безусловно, больше чем просто перечень наблюдаемых эффектов, но, с другой стороны, из-за ее природы использование интенсивности ограничено и нельзя от нее ожидать больше, чем мы сами в нее заложили.

 

Объекты-сенсоры

            Продолжая традицию от MSK к EMS, в настоящем стандарте усиливается и расширяется роль  зданий и сооружений в качестве объектов-сенсоров. Прежде всего, этому способствовал переход от ограниченного числа конструктивных типов зданий к возможности рассматривать широкий диапазон разнообразных зданий, включая самые современные, дифференцированные по классам их конструктивной сейсмической уязвимости. В приложении № 1 к стандарту существенно расширена по сравнению с EMS-98, таблица, содержащая примерные оценки уязвимости некоторых наиболее распространенных конструктивных типов зданий. С другой стороны, в шкале немного уменьшено использование реакции людей (п. 4.10). Это объясняется пониманием существенно разной человеческой реакции на землетрясения одинаковой силы, что объясняется различным уровнем образования и культуры, привычками, стандартами поведения, а также во многом опытом пережитых землетрясений. Число предметов быта, используемых как сенсоры, также немного сокращено, поскольку изъяты некоторые из них, не распространенные в настоящее время. Также изъяты как сенсоры животные, поведение, реакцию которых при землетрясении нельзя достаточно строго классифицировать и прогнозировать. При этом стали невозможны ошибки, когда биологические предвестники землетрясений путают с наблюдаемыми эффектами поведения животных, реагирующих на реальные землетрясения.

 

Конструктивная уязвимость зданий и сооружений

·                 В EMS-98 конструктивная сейсмическая уязвимость строительных сооружений классифицирована по мере снижения уязвимости в виде 6 классов, обозначенных от A до F. Такая классификация уязвимости может порождать противоречия и ошибки у пользователя, поскольку в нарастающих от А до F классах уязвимости величина этой уязвимости на самом деле уменьшается. Использование шкалы уязвимости, построенной по обратному принципу, т. е. по мере возрастания измеряемых шкалой значений уязвимости (например, от малозаметной/slight до очень высокой/ very high) было бы лучшим вариантом. Однако, с позиций гармонизации и единства используемых терминов и методических подходов, в настоящем стандарте принята такая же, как в EMS-98 классификация уязвимости.

·                 В комментируемом стандарте самый низший и самый высший классы уязвимости разбиваются на 2 подкласса, в результате чего появляется подкласс А1 с соответствующей чрезвычайно высокой уязвимостью, а также класс F2 с соответствующей чрезвычайно высокой сейсмостойкостью (низкой уязвимости). Появление подкласса А1 вызвано, например, обследованием последствий землетрясений Бам (Иран 2002 г.) и возведением  таких зданий, которые разрушаются даже при землетрясениях интенсивностью VI. Пример такого здания со стальным каркасом, кирпичными стенами и потолками приведен на рисунке К-1.  Именно в таких зданиях и только в них при I=VII возможны в отдельных случаях повреждения степени d=4. Выделение класса уязвимости F2 объясняется необходимостью проектирования и строительства сейсмостойких зданий в районах РФ, где по карте А ОСР-97 установлена сейсмичность 10 баллов, т. е. в этих 3-х населенных пунктах возможны площадки строительства с сейсмичностью даже 11 баллов.

Рисунок К-1. Пример здания с чрезвычайно высокой уязвимости (класс А1)

 

·                 На сейсмически активных территориях, заблаговременно до землетрясений, выполняется паспортизация и сейсмическая сертификация эксплуатируемых зданий, на основании которой составляются территориальные каталоги конструктивной уязвимости объектов-представителей массовой застройки урбанизированных и сельских сейсмически активных районов. Размер этих районов назначается с учетом административного деления, наличия сейсмичных зон, истории урбанизации, архитектурно-планировочных и конструктивных особенностей  сложившейся застройки и т. п. Паспортизация застройки сейсмоактивных территорий, также как и инженерное обследование зданий и сооружений, поврежденных землетрясениями, выполняется на основании соответствующих Сводов Правил, утверждаемых в установленном порядке.

 

Классификация повреждений

·                 В развитие EMS-98 указано на тесную причинную связь нарастающей (от 1 до 5-ой степени) повреждаемости с несущей способностью (остаточным ресурсом, надежностью) объекта-сенсора и соответственно уменьшающейся его эксплуатационной пригодностью (способностью выполнять заранее заданные эксплуатационные требования). Конечно, прежде всего, п. 4.5 относится к зданиям и инженерным сооружениям, и именно это специально выполнено в комментируемой шкале. Представляется, однако, что внутренний смысл п. 4.5 имеет отношение и к другим объектам-сенсорам, указанным в п. 4.2, что является объединяющей тенденцией дальнейшего развития макросейсмической шкалы.

В комментируемом стандарте реализована попытка увязать степени повреждения зданий с их несущей способностью, а также со способностью сохранять заранее заданные эксплуатационные функции. Для этого в таблице 1 Стандарта в описание повреждаемости несущих элементов зданий включены характеристики потери несущей способности зданий при 2, 3 и 4-ой степени повреждения. Что касается связи степеней повреждения со способностью здания удовлетворять эксплуатационным требованиям, то для этого выделены следующие, представляющиеся наиболее важными, предельные эксплуатационные состояния:

-     Предельное состояние, превышение (ухудшение) которого влечет за собой нарушение основных требований, предъявляемых к нормальной эксплуатации здания; эксплуатация возможна с ограничениями (расположено в пределах 2-ой степени повреждений);

-     Предельное состояние, превышение (ухудшение) которого влечет за собой угрозу здоровью и жизни людей (расположено в пределах 3-ей степени повреждений);

-     Предельное состояние, превышение (ухудшение) которого влечет за собой абсолютную невозможность дальнейшей эксплуатации здания (расположено в начальной стадии 4-ой степени повреждений);

В описании повреждений зданий различного конструктивного типа (приложение № 3 к Стандарту) дополнительно предусмотрена увязка предельной несущей способности (остаточного ресурса, надежности) здания и его способности удовлетворять главному требованию по безопасности: в качестве критерия безопасности здания для здоровья и жизни людей принят начальный момент обрушения любого элемента (части) перекрытий здания. Более детальные характеристики разных предельных эксплуатационных состояний здания и крайне предельного состояния здания приводятся в специально разработанной шкале  эксплуатационной пригодности зданий, представленной в таблице К-1.

 

Рисунок1

Таблица К-1. Шкала  эксплуатационной пригодности зданий (MARTS)

 

·                 В представляемом Стандарте, как и в последней редакции EMS-98, сделана попытка (приложение № 3) описать для разных конструктивный типов зданий характер их повреждений дифференцированно для каждой степени. Вполне понятно, что, с одной стороны, в приложении № 3 экспертные описания вероятных повреждений в каждом кластере выполнены очень обобщенно, а с другой стороны,  перечень рассмотренных конструктивных типов зданий не может охватить огромное разнообразие факторов, определяющих конструктивную уязвимость разных зданий к землетрясениям, физические (повреждающие и разрушающие) параметры которых также весьма разнообразны и еще в большей степени малоизученны. К сожалению, аналогичная классификация уязвимости, соответствующие примеры и экспертные описания повреждаемости инженерных сооружений в рассматриваемой редакции шкалы не разработаны.

·                 Степени повреждений представляют собой нечто вроде компромисса. В идеале степени от 1 до 5 должны были бы отражать линейное возрастание силы сотрясений. Они делают это только приблизительно, и на них сильно влияет необходимость описания кластера повреждений, который уже может быть выбран экспертом заранее (см., например, приложение № 3). Также стоит отметить, что не все возможные комбинации класса уязвимости и степени повреждений упомянуты в каждом балле шкалы в таблице 2, как правило, только две высших степени повреждений взяты для каждого балла шкалы. Предполагается, что соразмерное число зданий будет иметь меньшую степень повреждений.

Очевидно, что различные по конструктивным схемам, материалам и другим признакам здания, отнесенные даже к одному классу уязвимости, повреждаются и разрушаются по-разному.  
Степени повреждений от 1 до 5 соответствуют приведенным в приложении № 3, что относится к основным типам эксплуатируемых сегодня зданий. Места и характер повреждений различны для зданий, запроектированных и возведенных в разное время.

Как и во всех предыдущих поколениях макросейсмических шкал следует четко различать:

¾     повреждения несущей конструкции;

¾     повреждения ненесущих элементов (перегородок, ненесущих стеновых заполнений  каркаса и т. п.);

¾    повреждения специально предусмотренных зон пластических деформаций (узлы и соединения полносборных зданий, специальные болтовые и связевые элементы, дисспирующие энергию, и т. п.; соединения балок в стеновых структурах, соединения в зданиях из готовых стеновых элементов или балки в сочленениях каркасных структур).

·                           Для назначения интенсивности происходящих землетрясений при обследовании пострадавшего здания необходимо выявлять вторичные и другие сопутствующие (оползни, лавины, толчки соседних зданий и др.) воздействия и постараться отделить те повреждения, которые этими воздействиями вызваны. И наоборот, те перегрузки и запроектные воздействия, которые обусловлены непосредственно землетрясением (резонансные условия, большая продолжительность эффективного воздействия и др.) должны быть обязательно приняты во внимание.

·                     Следует обратить специальное внимание, что анализируемые для последующего назначения интенсивности сейсмические события, должны представлять из себя один главный толчок. Вклад форшоков и, главное, сильных афтершоков, роя землетрясений невозможно выделить, рассматривая результативные сейсмические эффекты, т. е. в этом случае невозможно правильно назначить  интенсивность некоего суммарного сейсмического события, отдельные воздействия которого могут увеличить уязвимость и соответствующие наблюдаемые повреждения зданий-сенсоров. К тому же дальнейшее использование такой интенсивности будет некорректным. Вот почему инженерное обследование последствий землетрясения должно выполняться сразу после интересующего нас землетрясения, а люди должны быть выведены из зданий, прежде чем произойдет афтершок.

·                     В особых случаях со зданиями, имеющими проектные антисейсмические мероприятия, определяющие уровень сейсмостойкости (УСС), возрастание повреждений с силой сотрясений может происходить нелинейно. Это подтверждается современными принципами сейсмостойкого строительства, по которым зданиям различного физического и эксплуатационного состояния соответствует разный УСС, в частности:

а.             Здания с УСС=7, которые запроектированы, чтобы противостоять частым повреждающим землетрясениям, должны выдержать проектные землетрясения без ущерба несущим конструкциям и без ущерба вообще, или с небольшим ущербом, который мало повлияет на нормальную эксплуатацию здания;

б.            Здания с УСС=8, которые запроектированы, чтобы противостоять реже случающимся значительно повреждающим землетрясениям, должны выдержать проектные землетрясения с умеренным ущербом ненесущим конструкциям, при котором состояние здания обеспечивает его нормальную эксплуатацию с установленными ограничениями; 

в.            Здания с УСС=9, которые запроектированы, чтобы противостоять еще более редким разрушительным землетрясениям, должны выдержать повреждения несущих конструкций без потери структурной целостности и устойчивости. Для зданий этого УСС разрешенная степень повреждений не должна превышать 3.

 

 

 

Количественная классификация

·                     Использование количественных терминов ("некоторые", "многие", "большинство") обеспечивает важный статистический элемент в шкале. Необ­ходимо использовать этот статистический элемент в широких терминах, по­скольку любая попытка представить шкалу как ряд графиков, показывающих точный процент, будет невозможна для практического применения и нару­шит устойчивость шкалы. Но определение этих терминов численно не очень просто. Если некоторые-многие-большинство определены, как последователь­ный ряд процентов (например, 0-20%, 20-60%, 60-100%), происходит нежела­тельный эффект того, что небольшое увеличение процента при некотором на­блюдении может скачкообразно превзойти пороговое значение и увеличить интенсивность на один балл, в то время как в другом случае такое же приращение не пре­взойдет порог и не будет оказывать влияния. Широко перекрывающиеся оп­ределения (0-35%, 15-65%, 50-100%) вызывают трудности с неоднозначностью для наблюдаемой величины (например, 25%), а широко разделенные опреде­ления (0-20%, 40-60%, 80-100%) вызывают подобные проблемы для неопреде­ленных диапазонов значений. В настоящем проекте шкалы было найдено компромиссное решение, использующее узко перекрывающиеся определения, но на самом деле ни одно решение не является идеальным. Целью в данном случае была попытка придания шкале максимальной устойчивости, и приведенные определения количества следует использовать именно в таком понимании.

Рисунок К-1  показывает типичное распределение степени повреждений по частоте для баллов интенсивности без указания отдельных типов зданий. Описание интенсивности ограничено специальными секущими точками (между высшими степенями повреждений и значениями функции вероятности повреждений) этого частотного распределения. На практике жестокость по­вреждений и вероятность их возникновения образуют континуум, из которого образцовые точки (выражаемые количественно как "некоторые", "многие" и "большинство") используются для описания интенсивности.

Как показано на рисунке К-1, секущие точки между нижними степенями повреж­дений и значениями функции вероятности повреждений используются для на­значения баллов интенсивности.

Подпись:             Вероятность появления повреждений, %

некоторые

 

 

многие

 

 

большинство

 
Новый рисунок

 

Рисунок К-1. Связь между типичной частотой распределения степени повреждений для различных баллов интенсивности и определения, используемые в представленной шкале интенсивности

 


        - точки пересечения между степенями повреждений и функцией вероятности повреждений, взятые для классификации баллов интенсивности

Уровень интенсивности:

а - I=VI

b - I=VIII

c - I=X

·                     Признано, что количественные оценки, принимаемые в стандарте шкалы, нецелесообразно дробить/уточнять. Поэтому оставлены принятые в EMS-98 3 основные градации. Однако в целях прогресса и дальнейшего развития макросейсмической шкалы в опытном порядке добавлена еще одна количественная категория «отдельные» (very few). Этой «подопытной» категории присвоен соответственно 2-ой ранг надежности, и она выделена курсивом.

·                     В стандарте шкалы предлагается возможность описания наблюдаемых эффектов не только с помощью количественных характеристик, но так же и с помощью оценок вероятности возникновения того или иного эффекта. Эти характеристики являются альтернативными и сосуществуют только для удобства пользователя, поскольку являются взаимозаменяемыми, в связи с чем они имеют одинаковые количественные диапазоны определения. На практике для описания числа наблюдаемых эффектов может использоваться только одна из этих характеристик, т. е. пары «большинство-высоковероятные», «многие-вероятные», «некоторые-маловероятные», «отдельные-редкие» являются эквивалентными. Характеристики типа «большое количество редко возникающих трещин в простенках» использоваться не могут.                                                                                                                                                                                     

 

 

Ранги надежности

            Нововведением в проект шкалы является ранжирование надежности оценок всех, перечисленных в п. 4.1 (а-д), аспектов стандартизации.  Этот шаг сделан, с одной стороны, для обеспечения принципа преемственности, в связи с чем все хорошо апробированные в предыдущих поколениях макросейсмических шкал аспекты использованы в новом стандарте, и им присвоен ранг 1, соответствующий наивысшей надежности. С другой стороны, для реализации прогресса и развития шкалы путем расширения используемых в шкале объектов-сенсоров и других аспектов стандартизации (сейсмическая уязвимость, повреждаемость и т. д.) предусмотрена возможность включения этих дополнительных, пока недостаточно проверенных, аспектов в шкалу. Такой прогресс очень нужен и важен, но, чтобы эти объекты прошли необходимую проверку, нужно время  для накопления знаний и опыта того, как эти аспекты подтверждают себя качественно и количественно при новых реальных землетрясениях. Таким образом, эти новые аспекты стандартизации не столь надежны, как многолетние проверенные, в связи с чем им придается 2-ой ранг надежности, что учитывается в итоге при назначении интенсивности. Ко 2-му рангу надежности относят преимущественно те новые аспекты, которые по однозначному мнению экспертов являются перспективными и в течение ближайших 10 лет, скорее всего, будут апробированы и переведены в 1-й ранг надежности. Тем аспектам стандартизации, которые, с точки зрения перспективы их перевода в  течение ближайших 10 лет в 1-й ранг надежности, являются сомнительными по мнению большинства экспертов, присваивается 3-ий ранг надежности; эти аспекты могут быть в любое время выведены из стандарта шкалы, как неперспективные. Представляется, что введение ранга надежности открывает хорошие возможности для дальнейшего развития макросейсмической шкалы глобальной значимости.

 

Комментарии к разделу 5

Термины качества интенсивности

В целях гармонизации, упорядочения и унификации немного отличающихся в разных макросейсмических шкалах мира наименований землетрясений разной интенсивности принято европейское толкование. В частности, землетрясение интенсивностью V называется «сильным/strong», а затем следуют наименования, характеризующие степень повреждения зданий (I=VI, VII, VIII) и  разрушения зданий (I=IX, X), т. е. эти наименования четко привязаны к главным наблюдаемым эффектам в инженерной части шкалы.

Система обозначений/запись

Считается обычным, т. е. является важным элементом преемственности, чтобы интенсивность обозначалась римскими цифрами, либо для более явного отличия от магнитуды, либо для подчерки­вания целочисленной природы шкалы. Поскольку римские цифры трудно обрабатывать компьютером, такое наследственное соглашение периодически нарушается. И все же одновременное использование римских или арабских цифр нельзя считать только делом вку­са, в связи с чем рекомендуется все же для обозначения макросейсмической  интенсивности Ims использовать римские цифры, что отличает ее от инструментальной интенсивности Iin, повсеместно используемую одновременно с  Ims. Дополнительная важность такого различия в обозначении следует из рекомендаций п. 6.3 стандарта о совместном рассмотрении Ims и Iin.  Таким образом, при совместном использовании Ims и Iin  макросейсмическую интенсивность настоятельно рекомендуется изображать римскими цифрами. При изображении изосейст на картах используется, как правило, значение интенсивности, представляемое арабскими цифрами. Кроме этого, также существует  набор общепринятых символов для нанесения интенсивностей на карту, основанных на кружках с возрастающим заполнением по мере увеличения значения.

 

 

 

 

 

 

 

Комментарии к разделу 6

В комментариях к разделу 6 излагаются некоторые правила и рекомендации по назначению  макросейсмической интенсивности.

Общие замечания

Описания при каждом балле шкалы интенсивности являются идеализи­рованными "словесными картинами", ожидаемыми при каждом уровне ин­тенсивности. Каждый эффект, описанный в шкале, может рассматриваться, как диагностика или тест, по отношению к которым измеряются данные. Од­нако, это не следует применять слишком жестко. Обычно оказывается не­практичным устанавливать жесткие формулировки применительно к данным, поскольку не следует ожидать, что все диагностики будут удовлетворять данным во всех случаях.

Хотя при назначении интенсивности присутствует доля субъективности, опытные исследователи редко существенно разойдутся в оценках между собой. Невозможно установить указания для всех случаев, но опи­санное далее может оказаться полезным.

Интенсивность и место

Интенсивность существенно связана с местом, и обычно может оцениваться только по отношению к конкретному месту, например, "интенсивность I в Светлогорске (Калининградская область) была V" (или, более корректно, "интенсивность в Светлогорске была оценена как V"). Сказать "интенсивность землетрясения была VIII" без указания места бу­дет неправильным применением понятия. В этом случае лучше сформулиро­вать так: "максимальная интенсивность землетрясения" была VIII".

Важен вопрос о том, насколько велико или мало может быть место, ко­торому можно присвоить интенсивность, и на него непросто дать определен­ный ответ. Проблема возникает из-за хорошо наблюдаемого факта, что толч­ки существенно отличаются, и весьма произвольно, даже на небольших рас­стояниях. Так, в двух соседних домах, очевидно, находящихся в одних условиях, может случиться так, что в одном землетрясение ощущается сильнее, чем в другом, или что один будет существенно поврежден, а другой почти не получит повреждений.

Концепция интенсивности вращается вокруг идеи о том, что некоторый уровень силы толчков характерен для конкретного места, а это предполагает, во-первых, что поселение достаточно велико для получения статистически значимого объема данных без искажающего влияния мелкомасштабными особенностями, а, во-вторых, оно не слишком велико, чтобы не затмить об­щие отличия на местности.

Таким образом, интенсивность не может быть присвоена отдельному зданию или улице; также не следует присваивать интенсивность мегаполису или национальному округу. В общих обстоятельствах самое маленькое место не должно быть меньше деревни, а самое большое не крупнее города сред­них размеров. Таким образом, разумно присвоить одно значение интенсивно­сти, например, г. Адлеру, Анапе или Туапсе, но не г. Краснодару. Будет лучше разделить Краснодар на не­сколько районов. Здесь не установлено жестких правил, поскольку индивидуаль­ные обстоятельства повлияют на пользователя при принятии решения в конкретном случае.

Также желательно присваивать значения местностям, которые практи­чески однородны, особенно в части типов грунтов, иначе разброс сообщае­мых эффектов толчков будет очень велик. В этом отношении Туапсе не столь хороший пример. Однако, это не всегда практично, в зависимости от точно­сти данных и того, как они собирались. В случае, если город имеет районы с очень отличающимися геотехническими условиями (например, половина мо­жет располагаться на аллювиальном берегу, а другая - на плато), каждой час­ти города следует присваивать свои значения интенсивностей независимо.

 

Связь макросейсмической и инструментальной интенсивностью

При разработке EMS-98 было сделано много попыток найти корреляцию между интенсивностью и отдельными физическими параметрами движения грунта, особенно пико­вым ускорением грунта, и некоторые ранние шкалы действительно включали эквивалентное пиковое ускорение грунта как часть шкалы. Хотя и невозмож­но отрицать, что наблюдаемые эффекты, из которых получается значение макросейсмической ин­тенсивности, являются результатом действительных (физических) параметров движения грунта (ускорений, скоростей, смещений, спектрального состава и длительности, колебаний), связь между ними очень сложна и не сводится к обычным вычислени­ям; есть также свидетельства того, что, например, пиковое ускорение грунта - не самый важный параметр, влияющий на интенсивность. Корреляция между интен­сивностью и пиковым ускорением грунта обычно имеет очень широкий раз­брос, настолько широкий, что предсказанные значения имеют мало смысла. Поэтому в EMS-98 не предпринималось попыток составить сравнительную таблицу ин­тенсивности и параметров движения грунта. Однако большинство российских сейсмологов считает возможным и даже необходимым такую связь установить, что выполнено А.А. Аптикаевым в инструментальной сейсмической шкале.

 

Использование отрицательной информации

Информация о том, что эффект определенно не наблюдался, имеет не меньшее значение, чем информация о том, что он имел место, и при определении балла интенсивности такие данные не следует отвергать. Однако, предполагать, что, если эффект не наблюдался, то его и в действительности не было, опасно и неверно, если только нет особых причин для такого предположения.

Достоверность и  выборки данных

Важный, но часто отвергаемый момент состоит в том, что доступные пользователю макросейсмические данные никогда, или очень редко, представляют собой полный список эффектов, происшедших во время землетрясения. Когда город с 20000 зданий сотрясается землетрясением, каждое из этих зданий будет подвергнуто тому или иному воздействию. Пользователь может иметь данные только о нескольких десятках, на базе которых основывается и заключение. Другими словами, его данные являются выборкой из полного на­бора наблюдавшихся эффектов. В таком случае следует спросить: является ли эта выборка репрезентативной по отношению ко всему объему данных или нет?

Чем меньше число сообщений, в абсолютных числах, тем больше вероятность ошибки, вызванной тем, что часть наблюдателей сообщает о конкретном эффекте по сравнению с истинной пропорцией, которую наблюдал город в целом. Если данные собирались с достаточным вниманием по методу случайного отбора, тогда возможно статистически вычислить величину ошибки. К сожалению, обычно этого не бывает. Рекомендуется, чтобы люди, занимающиеся сбором и изучением макросейсмической информации, ознакомились заранее с опросной анкетой и были специально обучены. 

Пользователь может оказаться неспособным улучшить надежность данных, но он должен, по крайней мере представлять, что такое надежность и уметь подтверждать ее квалифицирующими утверждениями, относя их к одному из трех рангов надежности (п. 4.9),  либо включением  примеров.

Вероятно, проблема не столь серьезна, и может вообще не возникать, если пользователь (ревизоры, аналитики, эксперты) имеет прямой контроль над информаторами, осуществляющими сбор данных и исследование на месте. Она может быть очень серьезна, если данные получены из вторых или третьих рук. Сообщение журналиста между делом о серьезности эффектов в городе может базироваться на очень малом исследовании; сообщение об одном из наблюдений может быть подано как типичное, хотя в действительности это не так. Это часто является особой проблемой при изучении исторических землетрясений, когда пользователь зависит от сравнительно немного­численных данных, дошедших до наших дней.

Изложенное можно проиллюстрировать на примерах. Предположим, что единственная информация из конкретного города была о том, что мно­гим людям было трудно стоять. Это диагностика для интенсивности VII, но без поддержки других диагностик, следует ли это считать подтверждением интен­сивности VII? Трудно дать точные указания о том, что является, а что не явля­ется достаточным свидетельством, на котором базировать оценку интенсив­ности. Полезным подходом при малочисленных данных будет отмечать при­своенную по ненадежным данным интенсивность, используя ранг надежности оценки, VII? или (VII) или иную подобную форму записи.

Пороговые эффекты

Принятые описания (признаки, эффекты) при назначении интенсивности следует рассматривать как пороговые. Это означает, например, что, если эффекты землетрясения в конкретном месте можно рассматривать как превосходящие порог интенсивности VI, можно полагать, что эта интенсивность достигнута, если порог для интенсивности VII не был пройден, то тогда интенсивность не может равняться VII.

Еще раз о Ims и ее записи

В дополнение к разделу 5 рекомендуется сохранять целое значение степени интенсивности, не используя арабские цифры и дробные значения,  даже с точностью до полубалла, (например, «6,5» или «6+»),  т. к. в увеличении разрешающей способности шкалы нет необходимости и, главное, такое уточнение практически нереализуемо на практике. Если в редких обоснованных случаях уточнение шкалы желательно, то это следует делать описанием.

Например, в селе Помпеи со 100 (каменными) домами 15 из них, оцениваемых по классу уязвимости А, понесли ущерб степени 1, а 14 других класса А по­несли ущерб степени 2; 19 домов, оцененных по уязвимости В, понесли ущерб степени 1, а 9 других класса В понесли ущерб степени 2. При рассмотрении повреждений по отдельности более чем достаточно оценить интенсивность VI, но не достаточно для оценки интенсивности VII. Интенсивность равно VI.

Тем не менее, возможны случаи, когда данные могут быть интерпрети­рованы одинаково хорошо, как (например) VI или VII (но явно не VIII). В таких случаях интенсивность следует записать как VI-VII, понимая под этим VI или VII; это не означает какого-то промежуточного значения. Выражать интенсив­ность как диапазон значений является в настоящее время обычной практикой, особенно для исторических данных, которых часто недостаточно для получения большей точности.

Возможны диапазоны шире двух баллов; можно написать VI-VIII, и это не означает VII.

Пример: в историческом документе записано: "в нашем городе дымовые трубы упали, но ни один дом не был серьезно поврежден". В этом ограниченном сообще­нии нет указаний, каков был процент упавших дымовых труб, поэтому интенсивность может быть VI или VII; утверждение, что определенно не было серь­езных повреждений, указывает, что интенсивность была не VIII. Интенсивность VI-VII.

Односторонние оценки типа <VI (меньше VI) или >VII (больше VII) допусти­мы, если большая точность невозможна.

Пример: в документе сказано: "в таком-то населенном пункте было много повреждений". Если нет никакой другой информации, интенсивность >VII.

Следующая проблема вызвана неоднозначностью в данных; например, воздействие на людей могут предложить интенсивность только VII, а эффекты на зданиях предполагают интенсивность VIII, или наоборот. Если такая пробле­ма возникает постоянно, она может указывать на какой-то местный или культурный фактор, действующий на результаты (люди более пугливы; очень низкий уровень строительства). Применительно к шкале в таких случаях при невозможности получить соответствие следует выражать интенсивность диапазоном, как описано выше.

Всегда будут случаи, когда данные будут не содержать деталей, или быть столь противоречивыми или невероятными, что сделать оценку будет невозможно. В таких случаях необходимо принять некоторое соглашение для обозначения наблюдения, например, точка, или "ощ." (ощущалось) и не делать оценки. Если необходимо, можно добавить примечание.

Пример: в хронике сказано: "это землетрясение было также в Нальчике, Баксане и Чегеме". В этих трех местах нельзя определить интенсивность, но следует отметить, что землетрясение ощущалось. Заметьте, что даже неиз­вестно, были ли повреждения, или нет, по столь ограниченной информации.

 

Оценка интенсивности из исторических записей

Исторические и документальные данные

Термин "исторические данные" часто используется для обозначения описаний эффектов землетрясений из исторических записей, то есть письмен­ных источников доприборного периода (до 1900 года). Однако, следует под­черкнуть, что важные макросейсмические данные того же рода также доступ­ны, и используются для землетрясений прошлого столетия и даже для очень недавних событий. Поэтому практично рассмотреть исторические за­писи и современные письменные свидетельства как "документальные данные". Этот термин используется здесь для отличия описаний эффектов землетрясе­ний, записанных для не сейсмологических целей, от данных из анкет, собран­ных под руководством сейсмологов. Эти данные следует получать и интер­претировать в соответствии с историческими методами, независимо от того, относятся они к 1890 или к 1980 году. Получение и обработка документаль­ных записей требует внимания и экспертизы, как показывает большое коли­чество литературы последних лет. В частности, исследователь, обрабаты­вающий документальные сведения, должен иметь в виду, что информация до попадания к нему прошла долгий и запутанный путь. Поэтому очень важно начать с обсуждения контекста данных в исторических, географических и ли­тературных терминах. Особое внимание следует обратить на следующие мо­менты:

- Значение источника, учитывая мотивацию для написания и контекст, в котором он был создан. Какова чувствительность источника к землетрясе­ниям и другим природным событиям? (Например, при низкой интенсивности личный дневник много вероятнее будет отмечать землетрясение, чем прото­колы городского совета).

- Контекст, в котором появляется сообщение, может содержать важную информацию, и не может игнорироваться. Например, книга может содержать короткое описание эффектов землетрясения в одной главе, но включать дета­ли, исправляющие эту информацию в каком-либо аспекте, в другом месте то­ма. Если сообщение о землетрясении извлечь изолированно, такая, может быть, жизненно важная, информация будет потеряна. Характер слов описа­ния также важен, и информацию следует извлекать так, чтобы не исказить нюансы оригинала.

- Место и время информации. Это очень важно: не­осторожное обращение может привести к сдваиванию землетрясений, данные об одном землетрясении могут быть отнесены к другому событию, или дейст­вительное землетрясение перенесено в другое место. В некоторых случаях, данные невозможно адекватно разрешить по отношению к месту, или време­ни, или и тому, и другому - в таких случаях это следует четко отразить в дан­ных.

 

Типы зданий (классы уязвимости) в исторических документах

Исторические отчеты часто детально сообщают повреждения особых монументальных построек (монастырей, церквей, дворцов, башен, колонн и т.д.). Менее часто они сообщают о воздействии на обычные здания, которые толь­ко и могут использоваться в рамках шкалы.

По отношению к обычным зданиям, классы уязвимости традиционных, например, для Забайкалья деревянных домов в большинстве случаев  оцениваются в диапазоне от С до F1.  Без детальной информации (паспортизации/обследовании) очень трудно сделать надежную оценку сейсмостойкости и уязвимости этих зданий.

Можно предложить некоторые методы разрешения этой проблемы - например, если предполагается, что тип домов в конкретном месте в конкретное время был по уязвимости классов С или E, возможно оценить интенсивность в предположении C, второй раз в предположении E, а потом использовать диапазон полученных значений. Тогда единственная информация о том, что при Цаганском землетрясении 1862 г. у некоторых изб «сворачивало срубы» достаточно, чтобы оценить интенсивность этого землетрясения в Кабанске не менее IX.  Можно также рассмотреть некие культурные факторы, если есть указания, что дома были слабее в бедных сельских районах, чем в расположенных рядом богатых городах, может быть разумным принять класс уязвимо­сти каменных домов в деревнях - А и в городах - В.

 

0бщее число зданий

Чтобы назначить интенсивность с применением процента поврежден­ных домов, необходимо знать не только число поврежденных, но и число не­поврежденных домов. Источники данных, описывающие повреждения, часто не содержат такой информации. Однако, информацию об общем числе зданий в данном месте можно с некоторым успехом получить из других источников, типа демографических исследований, топографических работ, цензовых данных и т.д. В некоторых случаях надежные числа можно получить без труда. Чаще требуется использовать экстраполяцию на базе све­дений о населении с различными предположениями и корреляциями. Эти числа будут содержать некоторую неопределенность, что следует принимать во внимание при определении интенсивности, часто доводя до не вполне неопределен­ных - но все же полезных - оценок. Дополнительная сложность заключается в том, что доступные числа могут относиться к территории, окружающей ма­ленький городок, включая деревни, поселки и отдельные дома, хотя описание и предполагает, что речь идет только о городе. Описания повреждений могут содержать те же неясности. Можно или нет решить этот вопрос в конкретном случае, равноценно признанию того, что такая ситуация может привести к неверности оценок на ±1. В таких случаях лучше всего обозначить диапазон интенсивностей, например, VII-VIII.

 

Качество описаний

Документы, сообщающие об эффектах землетрясения, в зависимости от их природы, часто концентрируют свое внимание на самых запоминающихся или новых эффектах, исключая прочие детали. Молчание источника по от­ношению к малым эффектам может быть вызвано рядом факторов и не может служить доказательством того, что не случилось ничего, кроме описанного. Аналогично, разговорные допущения также неверны; например, мало смысла в экстраполяции типа: "если упала колокольня, то хотя бы небольшой ущерб был причинен и большинству других построек". Единственный способ улуч­шения данных - это дальнейшее исследование (которое может быть просто неудачным). Информация, созданная в течение нескольких дней, недель, или даже месяцев после землетрясения, из того же или других источников, может освещать первую, либо добавляя данные о повреждениях, либо косвенно ука­зывая эффекты. Например, указание, что жизнь в местности идет, как и до землетрясения - люди живут и работают в своих домах, городской совет со­бирается, как обычно, религиозные службы продолжаются - может считаться противоречащей описанию повреждения, соответствующего интенсивности IX. Если данных по-прежнему не хватает после проверки всех источников, следу­ет взять ее в том виде, как она есть, и определить интенсивность с диапазоном неопределенности, соответствующем бедности данных. Хорошо сохранить запись того, каким путем было принято решение.

 

Повреждения монументальных построек

Повреждения монументальных зданий обычно лучше описываются в документальных источниках, чем повреждения обычных домов, по двум вес­ким причинам:

1. Эти постройки более важны для пишущих такие сообщения ввиду их соци­альной, экономической, символической или культурной значимости;

2. Конструктивная и декоративная сложность таких построек такова, что они более вероятно могут быть повреждены по сравнению с обычными здания­ми, даже в случае их лучшей постройки.

Это тот случай, например, когда мелкие архитектурные украшения от­валиваются от церквей при толчках землетрясений, которые обычно не причиняют другого вреда. Следует быть осторожным, чтобы не переоценить ин­тенсивность в результате таких эффектов. Монументальные постройки обычно уникальны, или только несколько таких зданий есть в данном месте. Поэтому невозможно использовать данные, относящиеся к ним, статистическим способом, как того требует шкала. Такие данные следует обрабатывать с осторожностью, как дополняющие другие сообщения (если они есть). Если дос­тупны данные только этого типа, следует использовать диапазон интенсивностей для указания ненадежности определения.

В некоторых случаях, при наличии очень детального описания повреж­дений здания, стоящего до сих пор, и которое можно исследовать, или для ко­торого есть детальное описание, полезные заключения о землетрясении эксперты могут получить из соответствующего анализа.

 

Связь уровня сейсмостойкости (УСС) и класса уязвимости здания

Первый подход связан с определением баллов интенсивности в таблице 2.

В принятом построении уровней сейсмостойкости и классификацией конструктивной уязвимости принято много идеализации и условностей, в связи с чем между ними существует внутренняя связь, в частности,  УСС=7 сопоставим с классом уязвимости С, УСС=8 сопоставим с классами уязвимости С и D, УСС=9 сопоставим с классами уязвимости D и Е.

Второй подход связан с имеющимися результатами обследования по­врежденных зданий. Такие результаты собраны и преобразованы в таблице К-2. В этой таблице в характеристику уязвимости условно включены средний уровень регулярности и низкий уровень качества.

Соответствующие описания для других условий применения шкалы (т.е. других уровней регулярности и/или качества) можно получить по схеме, приведенной в таблице К-2. Таблица К-2 дает информацию о величине степеней повреждения для различных баллов интенсивности. Эти, или подобные, более представитель­ные описания могут использоваться для калибровки шкалы, заменив пробные определе­ния.

      Заметим также, что таблица 2 стандарта предназначена, прежде всего, для определения интенсивности Ims, в то время как таблица К-2 нужна для оценки и анализа сейсмического риска. В связи с этим, в таблице К-2 наблюдаемых эффектов больше, чем в таблице 2, т. е. признаки 2-го и 3-го ранга в ней добавляются.

 

 

 

 

 

 

Интенсивность

Класс уязвимости

УСС

Степень повреждений

1

2

3

4

5

 

 

 

VI

А

 

 

 

B

 

 

 

 

C

~ 7

 

 

 

 

D

~ 8

 

 

 

 

E

~ 9

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VII

А

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

C

~ 7

 

 

 

D

~ 8

 

 

 

E

~ 9

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

VIII

А

 

 

 

 

B

 

 

 

C

~ 7

 

 

D

~ 8

 

 

E

~ 9

 

 

 

F1

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

IX

А

 

 

 

 

B

 

 

 

 

C

~ 7

 

 

 

 

D

~ 8

 

 

E

~ 9

 

 

 

F1

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

X

А