О нормах проектирования зданий и сооружений в цунамиопасных районах

Описывается история проблемы нормирования цунамибезопасности морских побережий РФ, подверженных воздействию цунами. Свод правил «Здания и сооружения в цунамиопасных районах. Правила проектирования» разработан рабочей группой АНО «Региональный альянс для анализа и уменьшения бедствий» по поручению Президента РФ от 18.05.2015 г. и соответствующих постановлений Правительства РФ от 28.09.2015 г. и от 04.08.2016 г. и состоит из 12 разделов и 7 приложений. Впервые разработанный свод правил следует применять при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых прибрежных и береговых зданий и сооружений с целью обеспечения их нормируемой надежности и безопасности при воздействии цунами. Введены новые базовые термины и определения, которые унифицированы и увязаны с терминологией, используемой океанологами и специалистами МЧС. Излагаются концептуальные подходы, условия, допущения и договоренности, принятые в качестве базовых. Большое внимание уделяется требованиям, предъявляемым к исходным данным, необходимым для проектирования, и особенно к заданию опасности цунами, что допускается выполнять различными способами. Цунамиопасные территории классифицированы по интенсивности расчетного цунами, близости к очагу цунамигенного землетрясения, возможности эвакуировать людей и по другим параметрам, а строительные сооружения — по их ответственности, значимости для жизнеобеспечения и управления ЧС. Подробно описываются особенности расчета цунамистойкости и работоспособности зданий и сооружений, обеспечивающих жизнедеятельность и необходимых для предотвращения вторичных опасностей. Подчеркивается, что главной задачей цунамибезопасности является минимизация индивидуального риска, связанного с жизнью и здоровьем людей. Поэтому цунамиопасная территория в целом, а не отдельные здания является ключевым объектом стандартизации. Представлены градостроительные аспекты управления цунами-риском. Использованные методика, математический аппарат для анализа и контроля цунами-риска хорошо апробированы ранее для обеспечения сейсмической безопасности.

1. РД 31.33.07-86. Руководство по расчету воздействия волн цунами на портовые сооружения, акватории и территории. Рекомендации для проектирования / Минморфлот, М., 1986.

2. Klyachko M., Nudner I., Maximov V., Filkov V. About Regional Standard «Buildings, Structures, and Safety Requirements under Tsunami Impact» // Proc. 15th World Conference on Earthquake Engineering. Lisbon. Portugal. 2012. Vol. II. P. 8590—8598.

3. Klyachko M., Nudner I., Maximov V., Filkov V. On standard «Building, structures and areas. Safety requirements under tsunami impact» // Proc. 10th U.S. National Conference on Earthquake Engineering. Anchorage. Alaska. 2014. #000441

4. СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003. Минрегион России. М., 2011.

5. ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. М.: Минрегион России, 2014.

6. СП 38.13330.2012. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). М.: Минрегион России, 2012.

7. Клячко М. А. Развитие экспертных методов для анализа и прогноза надежности и безопасности конструктивноградостроительных систем // Сейсмостойкое строительство. 1993. № 5. С. 5—10.

8. Klyachko M. New lines of approach to the vulnerability assessment, seismic risk analysis management on the urban areas // Int Conf. Continental Collision zone Earthquakes & EQ Hazard Reduction. Armenia, Yerevan, 1993. 50 p.

9. Klyachko M. The lessening of Urban Vulnerability is a Main Way to Mitigate the Disaster // Proc. 9th Int. Seminar on EQ Prognostics. San Jose, Costa Rica, 1994. P. 457—460.

10. Klyachko M. Urban Disaster Vulnerability Assessment and Lessening is a Key for Save Development // Proc. Conf. Natural Disaster Reduction. (Ed. By George W. Housner and Riley M.Chunf). ASCE, 1996. P. 11—12.

11. Ngo N., Robertson I. N. Video analysis of the March 2011 tsunami in Japan’s coastal cities // University of Hawaii Research Report. UHM/CEE/12-11. 2012.

12. PIANC (Permanent International Association of Navigation Congresses). Mitigation of tsunami disasters in ports // PIANC Working Group 53. 2010. Brussels, Belgium.

13. PIANC (Permanent International Association of Navigation Congresses). Harbour approach channels: Design guidelines // Appendix C. Typical Ship Dimensions. Report No. 121. 2014. Brussels, Belgium.

14. Madurapperuma M. A. K. M., Wijeyewickrema A. C. Response of reinforced concrete columns impacted by tsunami dispersed 20ʹ and 40ʹ shipping containers // Engineering Structures. 56. 10.1016/j.engstruct. 2013. 07.034. Р. 1631—1644.

15. National Research Council. Tsunami Warning and Preparedness // An Assessment of the U.S. Tsunami Program and the Nation's Preparedness Efforts. 2011. National Research Council.

16. National Tsunami Hazard Mitigation Program. Proceedings and results of the 2011 NTHMP Model Benchmarking Workshop // NOAA Special Report. Boulder. CO. U.S. Department of Commerce/NOAA/NTHMP. 2012.

17. Presidential Policy Directive. Critical infrastructure security and resilience // PPD-21, U.S. Executive Office of the President. 2013.

18. Wood N., Church A., Frazier T., Yarnal B. Variations in Community Exposure and Sensitivity to Tsunami Hazards in the State of Hawai'i // Geological Survey (U.S.) Scientific Investigations Report. 2007-5208. 2007. Report: iv, 38 p.

19. Wood N. Variations in City Exposure and Sensitivity to Tsunami Hazards in Oregon // Geological Survey (U.S.) Scientific Investigations Report 2007-5283. 2007. Report: iv, 37 p.

20. Wood N., Soulard C. Variations in Community Exposure and Sensitivity to Tsunami Hazards on the Open-Ocean and Strait of Juan de Fuca Coasts of Washington // Geological Survey (U.S.) Scientific Investigations Report 2008-5004. 2008. Report: vi, 34 p.

21. Wood N., Ratliff J., Peters J. Community exposure to tsunami hazards in California // U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2012-5222. 2013. iv, 49 p.

22. Wood N., Peters J. Variations in population vulnerability to tectonic and landslide-related tsunami hazards in Alaska // Natural Hazards. 2015. 75(2). P. 1811—1831.

23. Synolakis C. E., Bernard E. N., Titov V. V., Kanoglu U., Gonzalez F. I. Standards, criteria, and procedures for NOAA evaluation of tsunami numerical models // NOAA Technical Memorandum OAR PMEL-135, as modified by the National Tsunami Hazard Mitigation Program. 2007.

24. Tonkin S. P., Francis M., Bricker J. D. Limits on coastal scour depths due to tsunami // International Efforts in Lifeline Earthquake Engineering. 2013 / C. Davis. X. Du, M. Miyajima, L. Yan, eds. TCLEE Monograph 38. ASCE. Reston. VA.

25. ASCE (American Society of Civil Engineers). Unified definitions for critical infrastructure resilience // ASCE 2013. Policy Statement 518. Reston. VA.

26. Chock G. The ASCE 7 Tsunami Loads and Effects Design Standard for the United States // Handbook of coastal disaster mitigation forengineers and planners. Chapter 21. Elsevier Science and Technology Books, 2015.

27. Carden L., Chock G., Yu G., Robertson I. The New ASCE Tsunami Design Standard Applied to Mitigate Tohoku Tsunami Building Structural Failure Mechanisms // Handbook of coastal disaster mitigation forengineers and planners. Chapter 22. Elsevier Science and Technology Books, 2015.

28. ASCE (American Society of Civil Engineers). Minimum design loads for buildings and other structures // ASCE 7-10. 2013. Reston. VA.

29. FEMA (Federal Emergency Management Agency). Coastal construction manual // FEMA P-55. 4th Ed. 2011. V. II. Washington. DC.

30. FEMA. Guidelines for design of structures for vertical evacuation from tsunamis // FEMA. 2nd Ed. 2012. P. 646. 174 p.

31. USACE (U.S. Army Corps of Engineers). Coastal engineering manual (CEM). Chapter VI-6. 2011. EM 1110-2-1100.

32. USACE (U.S. Army Corps of Engineers). Procedures to evaluate sea level change: Impacts, responses, and adaptation. Engineering Technical Letter 1100-2-1. 2014.

33. Ramsden J. D. Tsunamis: Forces on a vertical wall caused by long waves, bores, and surges on a dry bed. Report KH-R-54. W. M. Keck Laboratory. California Institute of Technology. 1993. Pasadena.

34. Synolakis C. E., Bernard E. N., Titov V. V., Kanoglu U., Gonzalez F. I. Standards, criteria, and procedures for NOAA evaluation of tsunami numerical models // NOAA Technical Memorandum OAR PMEL-135, as modified by the National Tsunami Hazard Mitigation Program. 2007.

35. Tang L., Titov V. V., Chamberlin C. D. Development, testing, and applications of sitespecific tsunami inundation models for realtime forecasting // Geophys J. Res. 114. C12025. doi:10.1029/2009JC005476. 2009.

36. Briggs M. J., Yeh H., Cox, D. Physical modeling of tsunami waves // Handbook of coastal and ocean engineering. Chapter 39 / Ed. Y. C. Kim. World Scientific Publishing Company, 2010. Singapore. Р. 1073—1106.

37. Park H., Cox D. T., Lynett P. J., Wiebe D. M., Shin S. Tsunami inundation modeling in constructed environments: A physical and numerical comparison of free-surface elevation, velocity, and momentum flux // Coastal Engineering. 79. 2013. Р. 9—21.

38. California Geological Survey. Evaluation and application of probabilistic tsunami hazard analysis in California. Special Report 237. 2015. Sacramento.

39. Nouri Y., Nistor I., Palermo D., Cornett A. Experimental investigation of the tsunami impact on free standing structures // Coastal Engineering J. 2010. 52(1). Р. 43—70.

40. Sarpkaya T. Wave forces on offshore structures. Cambridge University Press, 2010.

41. Thomas S., Killian J., Bridges K. Influence of macroroughness on tsunami loading of coastal structures // Waterway. Port, Coastal, Ocean Eng. J. 10.1061/(ASCE) WW. 1943-5460.0000268, 04014028. 2014.

42. Xiao H., Young Y. L., Prévost J. H. Parametric study of breaking solitary wave induced liquefaction of coastal sandy slopes // Ocean Engineering. 2010. 37. Р. 1546—1553.

43. Zhang J., Jiang S., Wang Q., Hou Y., Chen Z. Critical hydraulic gradient of piping in sand // Proc. of the 11th ISOPE Conf. 2010. Beijing.

44. Ge M., Robertson I. N. Uplift loading on elevated floor slab due to a tsunami bore. Research Report UHM/CEE/10-03. University of Hawaii at Manoa, 2010.

45. Santo J., Robertson I. N. Lateral loading on vertical structural elements due to a tsunami bore. Research Report UHM/CEE/10-02. University of Hawaii at Manoa, 2010.

46. Robertson I. N., Pacskowski K., Riggs H. R., Mohamed A. Experimental investigation of tsunami bore forces on vertical walls // Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 2013. 135(2), 021601-1–021601-8.

47. Chock G., Carden L., Robertson I., Olsen M. J., Yu G. Tohoku tsunami-induced building failure analysis with implications for USA tsunami and seismic design codes // Earthquake Spectra J. 2013. 29(S1). P. 99—126.

48. Chock G., Robertson I., Kriebel D., Francis M., Nistor I. Tohoku, Japan, earthquake and tsunami of 2011:Performance of structures under tsunami loads // ASCE. Reston. VA. 2013.

49. Carden L., Chock G., Yu G., Robertson I. The New ASCE Tsunami Design Standard Applied to Mitigate Tohoku Tsunami Building Structural Failure Mechanisms // Handbook of coastal disaster mitigation forengineers and planners. Chapter 22. Elsevier Science and Technology Books, 2015.

50. Chock G. The ASCE 7 Tsunami Loads and Effects Design Standard for the United States // Handbook of coastal disaster mitigation forengineers and planners. Chapter 2. Elsevier Science and Technology Books, 2015.

51. Intergovernmental Oceanographic Commission. Tsunami glossary, 2013 // IOC Technical Series 85. United Nations Educational. Scientific and Cultural Organization (UNESCO). 2013. Paris.

52. Tang L., Titov V. V., Chamberlin C. D. Development, testing, and applications of sitespecific tsunami inundation models for realtime forecasting // Geophys J. 2009. Res. 114. C12025, doi:10.1029/2009JC005476.

53. Paczkowski K. Bore impact upon vertical wall and water-driven, high-mass, low-velocity debris impact. Ph.D. dissertation, Dept. of Civil and Environmental Engineering, 2011.

54. Naito C., Cercone C., Riggs H. R., Cox D. Procedure for site assessment of the potential for tsunami debris impact // Waterway, Port, Coastal, Ocean Eng. J. 2014. 10.1061/ (ASCE) WW.1943-5460.0000222. Р. 223—232.

55. Piran Aghl P., Naito C. J., Riggs H. R. Full-scale experimental study of impact demands resulting from high mass, low velocity debris // Struct. Eng. J. 2014. 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000948, 04014006

56. Riggs H. R. et al. Experimental and analytical study of water-driven debris impact forces on structures // Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 2014.10.1115/1.4028338, OMAE-13-1042.