Ученые адаптируют международную технологию для повышения сейсмостойкости жилых домов в России

Ученые предложили способ адаптировать международную методику оценки сейсмостойкости зданий для использования в российской практике. В рамках предложенного подхода специалисты строят кривые сейсмической повреждаемости сооружений, которые позволяют предсказать не только степень разрушения, но и экономические потери, а также время, необходимое для восстановления зданий. Авторы разработали рекомендации для внедрения такого инструмента в программу повышения устойчивости жилых домов в сейсмоопасных регионах России. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале «Устойчивое развитие горных территорий».

В России есть несколько сейсмоопасных районов — Дальний Восток, Северный Кавказ и Прибайкалье. Землетрясения здесь периодически приводят к значительным экономическим потерям и человеческим жертвам, в первую очередь связанным с разрушением зданий. Например, 30 июля 2025 года на территории Камчатского края и Сахалинской области произошло сильнейшее с 1952 года землетрясение магнитудой 8,7.

Многие страны при строительстве используют методику, названную Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE), или проектирование зданий и сооружений с учетом критериев работоспособности. Она позволяет комплексно оценить сейсмостойкость самых разных сооружений. Однако в нашей стране этот подход ранее не использовался, поскольку не существовало стратегий и соответствующей нормативной базы для его полноценного внедрения. При этом адаптировать его важно, поскольку большое количество российских городов, в том числе и ряд крупных, располагается в сейсмоопасных районах.

Исследователи из Владикавказского научного центра РАН (Владикавказ) и Северо-Кавказского горно-металлургического института (Владикавказ) впервые применили методику PBEE для оценки сейсмостойкости жилых домов Владикавказа и разработали рекомендации по ее внедрению на территории России.

В качестве примера авторы выбрали самую массовую серию крупнопанельных домов 1970–1980-х годов постройки, в которых во Владикавказе живет около 12% населения (а в отдельных районах города — до 60%). Сначала исследователи создали цифровую модель такого дома, учитывающую особенности его конструкции и материалов, и определили для нее три ключевых уровня повреждений, используемых в методологии PBEE: «непосредственное пребывание людей», «безопасность жизнедеятельности» и «предотвращение обрушения».

Чтобы увидеть, как поведут себя здания при подземных толчках, авторы рассчитали нагрузки, которые испытает здание, на примере 20 записей реальных землетрясений, масштабированных на пять уровней интенсивности сейсмического воздействия (итого 100 моделей). Анализ, проведенный с использованием принципов PBEE, показал: даже при интенсивности сейсмического воздействия в 9 баллов вероятность обрушения взятого в качестве модели панельного здания составит всего 12%, но в 65% случаев ему понадобится серьезный ремонт. Это говорит о высоком уровне безопасности данного типа зданий, поскольку толчки подобной силы редки на Кавказе: последнее девятибалльное землетрясение здесь было в 1970 году.

На основе этих данных ученые построили кривые повреждаемости — графики, которые показывают точную вероятность разных уровней повреждения дома в зависимости от силы толчков. Более того, исследователи разработали конкретный план по внедрению технологии PBEE в России. Он включает создание обновленных региональных карт сейсмической опасности, переход от упрощенных расчетов к нелинейному моделированию для всех типов зданий, а также разработку государственных стандартов для оценки сейсмоустойчивости сооружений по шкале PBEE.

«Используя полученные нами кривые повреждаемости и зная, как рассчитывается стоимость ущерба от землетрясений (а она индивидуальна для каждой страны и региона), можно будет быстро определить, во сколько обойдется устранение последствий подземных толчков разной силы. Таким образом, для использования методики PBEE в России важно будет учесть в расчетах федеральные и региональные расценки стоимости восстановления сооружений. В целом, внедрение признанной в мире методологии позволит российским строительным и страховым компаниям, коммунальным службам и МЧС точнее планировать затраты на сейсмоусиление, ремонтно-восстановительные и спасательные работы, а также прогнозировать возможные риски для населения», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Заурбек Абаев, кандидат технических наук, научный сотрудник комплексного научно-исследовательского отдела Владикавказского научного центра РАН.

Авторы подчеркивают, что предлагаемые решения также могут быть полезны при процедуре признания жилого дома аварийным и обследовании технического состояния старых зданий.

«В дальнейшем мы планируем разработать аналогичные кривые повреждаемости для других конструктивных типов зданий, распространенных на территории нашей страны, таких как, например, здания со стенами из монолитного железобетона, а также продолжить работу по эффективному внедрению методики PBEE в текущую систему обеспечения сейсмической безопасности и предупреждения чрезвычайных ситуации на территории Российской Федерации. Это трудный и долгий процесс, требующий совместной работы множества ученных, инженеров, политиков и экспертов в области строительства», — подводит итог Заурбек Абаев.