Сейсмические кодексы или кодексы землетрясений — это строительные кодексы, разработанные для защиты имущества и жизни в зданиях в случае землетрясений. Необходимость таких кодексов отражена в поговорке: «Землетрясения не убивают людей — их убивают здания». Или в расширенном варианте: «Землетрясения не убивают и не ранят людей. Плохо построенные искусственные сооружения убивают и ранят людей». [1]
Сейсмические кодексы были созданы и разработаны в ответ на крупные землетрясения, включая Лиссабон 1755 года, Лусон 1880 года и Мессину 1908 года [2] , которые вызвали разрушения в густонаселенных регионах. Часто они пересматриваются на основе знаний, полученных в результате недавних землетрясений и результатов исследований, и, как таковые, они постоянно развиваются. Существует множество сейсмических кодексов, используемых во всем мире. Большинство кодексов в своей основе разделяют общие фундаментальные подходы относительно того, как проектировать здания с учетом последствий землетрясений, но будут отличаться по своим техническим требованиям и будут иметь формулировки, учитывающие местные геологические условия, общие типы конструкций, исторические вопросы и т. д.
Лиссабонское землетрясение 1755 года (Португалия) привело к появлению предписывающих правил строительства определенных типов зданий, распространенных в этом районе. [2]
После землетрясения в Мессине (Италия) в 1908 году Королевское правительство Италии в начале 1909 года создало Геологический комитет и Инженерный комитет для изучения катастрофы и рекомендации мер по смягчению последствий землетрясения. Инженерный комитет после изучения сопротивления боковой нагрузке зданий, выдержавших землетрясение, рекомендовал использовать сейсмическое отношение (сейсмическое ускорение, деленное на ускорение силы тяжести), равное 1/12 для первого этажа и 1/8 для этажей выше, при сейсмическом проектировании зданий. Комитет предложил эквивалентные вертикальные силы, намного превышающие горизонтальные силы, поскольку вертикальное движение действовало как удары. Считается, что это первая известная количественная рекомендация по проектированию сейсмических сил в истории сейсмических кодексов. Рекомендация была принята в Королевском указе № 573 от 29 апреля 1915 года. Высота зданий была ограничена двумя этажами, и первый этаж должен был быть спроектирован на горизонтальную силу, равную 1/8 веса второго этажа, а второй этаж — на 1/6 веса крыши. [3]
Великое землетрясение Канто 1923 года (Япония) и более ранние события вдохновили японского инженера Тосиката Сано на разработку процедуры расчета боковой силы, которая была официально внедрена в Закон о городском строительстве Японии 1924 года, который предписывал инженерам проектировать здания с учетом горизонтальных сил, составляющих около 10% от веса здания. [3]
В 1925 году город Санта-Барбара, Калифорния, добавил требование к строительному кодексу о том, что конструкции должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать горизонтальные силы, но не было конкретики относительно проектных нагрузок или процедуры. Это считается первой явной политикой и юридическим рассмотрением сейсмической безопасности конструкций в США. Город Пало-Альто, Калифорния, под руководством профессоров Стэнфорда, также добавил похожий язык в свой строительный кодекс в 1926 году. [4]
В январе 1928 года было опубликовано первое издание Единого строительного кодекса (UBC), включавшее приложение с необязательным содержанием, в частности, §2311, рекомендующее минимальную боковую расчетную силу для сейсмостойкости V = 0,075 Вт для зданий на фундаментах с допустимым опорным давлением 4000 фунтов на кв. фут или более и 0,10 Вт для всех других зданий, включая здания на свайных фундаментах. [5] Вес здания (сейсмическая масса) определялся как: W = Собственная нагрузка + Временная нагрузка. Эти положения были навеяны недавно разработанным сейсмическим кодексом Японии. Необязательные боковые расчетные положения, как известно, не были явно приняты какой-либо юрисдикцией в то время, но могли использоваться добровольно для проектирования некоторых зданий. [6] : 26
В ответ на землетрясение в Лонг-Бич (Калифорния) в 1933 году город Лос-Анджелес принял первые положения по проектированию сейсмостойких зданий, введенные в действие в США, принятые городским советом в соответствии с Постановлением № 72968, опубликованным 6 сентября 1933 года. [6] : 24 Требования включали расчетный боковой сдвиг основания V = 0,08 W для зданий обычного использования, 0,10 W для школьных зданий и 0,04 W для части здания над гибким этажом. Вес здания (сейсмическая масса) определялся как W = Собственная нагрузка + 0,5 Подвижная нагрузка (за исключением 1,0 Подвижная нагрузка для складов). Каркасы зданий должны были быть спроектированы так, чтобы выдерживать не менее 0,25 V независимо от каких-либо стен. [7]
Сразу после землетрясения в Лонг-Бич 1933 года тщательный анализ разрушений конструкций в результате этого землетрясения, проведенный архитектором Луисом Джоном Гиллом, лег в основу большей части сейсмического законодательства Калифорнии ( Закон о землетрясениях для школ и Закон Райли для всех зданий). [8] [9] Закон Райли 1933 года требовал, чтобы все местные органы власти Калифорнии имели строительный департамент и инспектировали новое строительство, предписывая, чтобы все сооружения в штате были спроектированы так, чтобы выдерживать горизонтальное ускорение, равное 0,02 ускорения под действием силы тяжести.
Первый строительный кодекс Мехико был выпущен в 1942 году; с 1966 года он содержит полный набор правил для структурного проектирования и служит справочным материалом для муниципалитетов по всей стране. В 1976 году кодекс принял согласованный формат для всех материалов и структурных систем, основанный на философии проектирования предельных состояний. В феврале 2004 года был выпущен новый набор сейсмических кодексов. [10]
В Испании сейсмический кодекс называется «Norma de Construcción Sismorresistente». (См. статью в испанской Википедии)
Самые ранние турецкие сейсмические кодексы были опубликованы в 1940-х годах; TS500, Требования к проектированию и строительству железобетонных конструкций и Турецкий сейсмический кодекс зданий. Было опубликовано несколько редакций кодексов с дополнительными строгими спецификациями. Последняя редакция была опубликована в 2018 году и вступила в силу в следующем году. Однако эти кодексы затрагивают только железобетонные здания; исторические здания, прибрежная и портовая инфраструктура были исключены. [11]
Сейсмический кодекс 1940 года был разработан в ответ на землетрясение в Эрзинджане 1939 года, в результате которого погибло 32 000 человек. Он проводил параллели с сейсмическими кодексами Италии того времени. В 1942 году также была разработана карта сейсмического зонирования, которая оценивала сейсмическую опасность всех турецких провинций по трем уровням: «опасный», «менее опасный» и «без опасности». Сейсмические кодексы 1948 года были подготовлены с учетом карты сейсмических зон. Новый кодекс был пересмотрен в 1961 году, а в 1963 году карта сейсмического зонирования была обновлена с четырьмя уровнями опасности на основе прогнозируемого сотрясения по модифицированной шкале интенсивности Меркалли. Впоследствии в пересмотре 1972 года был добавлен пятый уровень опасности. [12]
Сейсмические кодексы 1968 года ввели дополнительные требования к железобетонным компонентам и современные концепции, касающиеся спектральной формы и динамического отклика. После сейсмического зонирования 1972 года сейсмические кодексы были обновлены в 1975 году. Они включали новые методы расчета сейсмической нагрузки на здания и пластичную детализацию для железобетона. Карта зонирования и кодексы были пересмотрены в 1997 году. [12]
Ненадлежащее соблюдение сейсмических норм стало фактором, способствовавшим разрушительным последствиям землетрясений в Турции и Сирии в 2023 году, в результате которых погибло более 50 000 человек. Было много случаев выхода из строя опорных колонн, что приводило к обрушениям типа блина, что усложняло спасательные работы. В попытке укрепить поддержку перед выборами в 2018 году правительство начало предлагать амнистии за нарушения строительных норм, допускающие несоблюдение. Это делали и предыдущие правительства. [13] Эксперты сетовали, что эта практика превратит города в кладбища. [14]
В Соединенных Штатах Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) публикует «Рекомендуемые сейсмические положения для новых зданий и других сооружений. Издание 2015 года». [15]