Условия обеспечения безопасности городской среды —

Современная городская инфраструктура содержит много технических, социальных и экономических факторов, создающих потенциальные опасности, способные повредить или разрушить здания (сооружения), нанести вред здоровью человека. Среди факторов, влияющих на безопасность в составе городской среды, можно назвать следующие основные:

А. Общего характера:

— большая численность и плотность населения;

— высокая интенсивность транспортных потоков;

— использование газа для бытовых нужд;

— наличие объектов промышленности с вредными, взрыво- и пожароопасными компонентами производства;

— сейсмическая активность территории:

— воздействие ураганов, тайфунов и смерчей;

— карстовые и оползневые явления:

— наличие просадочных грунтов;

— загрязнение радиоактивными источниками;

— радоновое и метановое загрязнение подземных непроветриваемых помещений;

— размещение строительных объектов на подрабатываемой территории;

— отсутствие контроля и ухода за водопроводными и канализационными системами;

— большая высота зданий и сооружений.

Б. В городах с размещением правительства и региональных органов власти:

— высокая концентрация офисных помещений компаний и фирм, влияющих на экономическую и политическую обстановку в стране;

— значительное число подземных коммуникаций, воздействующих на состояние грунтовой среды в основании зданий и сооружений;

— наличие иностранных представительств;

— высокий уровень политизированности населения;

— возможность возникновения массовых беспорядков;

— здания и сооружения специального назначения.

В. В городах старой застройки

— ветхость несущих и ограждающих конструкций и декоративных элементов зданий или сооружений;

— перегрузка несущих конструкций (в основном перекрытий и покрытий);

— отсутствие должного контроля и ухода за состоянием строительного объекта и их коммуникациями;

— низкий уровень эксплуатации надземных и подземных коммуникаций.

Под устойчивым (самоподдерживающим) развитием понимается создание условий, обеспечивающих потребности горожан, не подвергая риску способность окружающей среды поддерживать жизнь в будущем, т.е. не ставя под угрозу возможность будущих поколений в удовлетворении своих потребностей.

Определяя безопасность как состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз, в рамках данного учебника рассматриваются наиболее опасные и распространенные чрезвычайные ситуации, последствия и профилактика которых может осуществляться строительными методами, и которые в обязательном порядке необходимо учитывать как при возведении отдельных объектов недвижимости, так и при комплексной застройке (реконструкции) районов города.

В зависимости от источника возникновения различают чрезвычайные ситуации (ЧС) природного, техногенного и природно-техногенного характера.

В основе первых лежат, как правило, природные явления, не зависящие от деятельности человека.

К природным ЧС относятся землетрясения; ураганы, торнадо, наводнения, засухи, селевые потоки, оползни, снежные лавины, ледовые явления на реках, потоки вулканических лав и пепла при извержении вулканов, цунами, эрозия почв, падение метеоритов и т.п.

Техногенные ЧС обусловлены, главным образом, деятельностью человека. К ним относятся аварийные взрывы и удары, пожары, радиационные и химические аварии.

К природно-техногенным относят ЧС, в которых природное явление вызывает катастрофические последствия в виде техногенной аварии или катастрофы. Например, сильные землетрясения, приводящие к разрушению гидротехнических сооружений и затоплению цивилизованной территории или к выходу из строя систем коммуникаций, могут стать причиной утечки бытового газа, и как следствие, вызвать взрыв и пожар.

Землетрясения — это колебания земной поверхности вследствие внезапных разрывов и смещений в земной коре. Движение грунта при землетрясениях носит волновой характер При этом возникают продольные, поперечные и поверхностные волны, которые распространяются с различными скоростями. Колебания грунта в сейсмических волнах становятся причиной возникновения колебания расположенных на нем объектов недвижимости.

Сейсмические волны распространяются во все стороны от очага землетрясения, постепенно затухая по мере удаления.

В тех случаях, если здания не были специально запроектированы для восприятия сейсмической нагрузки или когда сейсмическое воздействие превосходит расчетные величины, то возникают различные повреждения.

В каркасных зданиях при землетрясениях разрушаются в основном узлы каркаса, особенно часто — колонны в местах сопряжения с фундаментами. В крупнопанельных и крупноблочных зданиях наиболее уязвимы стыки, соответственно, панелей и блоков. В зданиях с несущими каменными стенами возникают косые и Х-образные трещины в простенках и глухих стенах, а также вертикальные трещины в местах сопряжения продольных и поперечных стен (может произойти выпадение стен наружу). В деревянных зданиях хорошей постройки разрушения незначительны. Наиболее существенные повреждения возникают в результате сдвига деревянных домов по цоколю, при этом наиболее сильным повреждениям подвержены отопительные системы.

Определение границы безопасного состояния производится, в основном, по методу предельных состояний. При этом учитывается то, что, хотя движение почвы при землетрясении хаотично и, следовательно, направление сейсмических сил произвольно, здания и сооружения тем не менее, имеют определенный резерв прочности по отношению к вертикальным нагрузкам, на которые они обычно рассчитываются; кроме того, вертикальные колебания преобладают лишь в ограниченной зоне вокруг эпицентра. Поэтому в расчете на сейсмические воздействия учитывают лишь горизонтальные составляющие сейсмического воздействия. Исключение составляют козырьки, консоли, а также протяженные сооружения (мосты, павильоны и т.п.).

Для повышения сопротивляемости зданий и сооружений сейсмическим воздействиям могут быть применены два метода защиты активная и пассивная.

Пассивная защита включает в себя усиление основных несущих конструкций зданий и сооружений для восприятия дополнительных усилий, вызываемых сейсмическим воздействием. Это достигается, с одной стороны, увеличением сечений конструктивных элементов в соответствии с расчетом, с другой, усилением связей между ними.

В кирпичных зданиях могут также устраиваться железобетонные антисейсмические пояса в уровне перекрытий и т.п. При этом характер эксплуатации объектов недвижимости при этом не меняется. Однако следует учесть, что такой подход вызывает удорожание строительства до 10 % при сильном землетрясении.

Активная защита предполагает использование различных устройств, направленных, прежде всего, на снижение амплитуд колебаний здания при резонансе. При этом используются сейсмозащитные устройства гравитационного типа, выключающиеся и включающиеся связи, динамические гасители колебаний и т. п. В этом случае меняются динамические параметры и схема деформирования здания.

При проектировании зданий в сейсмических районах необходимо также учесть следующие рекомендации:

— при определении конструктивной схемы здания нужно стремиться к такому расположению колонн, стен и перекрытий, при котором удовлетворяются требования симметрии и равномерности распределения масс и жесткостей;

— план здания должен быть простым, в виде прямоугольника, без выступающих пристроек и входящих углов;

— при сложных очертаниях в плане и разной высоте частей здания в нем устраивают специальные антисейсмические швы, которые разделяют здание на отдельные, простые по форме блоки;

— все мероприятия, повышающие пространственную жесткость, повышают и сейсмостойкость здания,

— выступающие части здания, а именно, карнизы, козырьки, балконы должны быть жестко связаны с каркасом, при этом число их ограничено;

— фундаменты в пределах каждого отдельного блока располагают на одной глубине, если грунт слабый, то устраивают перекрестные фундаментные ленты или сплошную фундаментную плиту.

Наводнение — значительное затопление территорий, обусловленное подъемом уровня воды в реках, озерах или море и вызываемое различными причинами.

Ущерб, наносимый наводнениями, снижает капитальность зданий и приводит к разрушению, повреждению оборудования и коммуникации. Следует также учесть, что при частых затоплениях (чаще чем 1 раз в 4 года) на 10—15 лет уменьшается срок между капитальными ремонтами.

Главной причиной повреждения или полного разрушения здания является размыв грунта основания во время наводнения. При этом происходит неравномерная осадка здания, что приводит к появлению трещин и местных повреждений, разрывов в системах инженерных коммуникаций. Разрушение деревянных строений происходит в первые несколько дней наводнения. Разрушение кирпичных зданий при значительных затоплениях происходит за 5—10 дней. Здания из бетона и железобетона сохраняют устойчивость в течение нескольких месяцев.

Уменьшение неблагоприятных последствий наводнений проводится в три этапа:

— прогноз наводнения, организационно-технические мероприятий по оповещению населения, подготовка к наводнению (укрепление мостов, дамб, важных сооружений), определение маршрутов эвакуации;

— спасательные мероприятия;

— восстановление объектов недвижимости (в первую очередь жилищного фонда)

Ураганы — мощные атмосферные вихри, скорость ветра в которых достигает 120 км/час (до 200 км/час в приземном слое). Возникновение ураганов связано с неустойчивостью атмосферы и обусловлено притоком теплого влажного воздуха.

Опасность ураганов связана не только со значительными ветровыми нагрузками, но также и с дождевыми осадками, аварийными ударами по зданиям разными объектами, переносимыми ветром.

Главными инструментами борьбы с последствиями ураганов являются: своевременное оповещение людей (так как ураганы фиксируются спутниками и радиолокаторами, то краткосрочный прогноз их перемещений возможен), а также эвакуация людей, в особенности из прибрежных районов, где ураганы могут стать причиной возникновения штормовых волн. В ряде случаев объекты недвижимости (такие, например, как защитные оболочки ядерных реакторов) рассчитываются на значительные ветровые нагрузки и аварийные удары предметами во время урагана.

Торнадо — сильные вихри в виде воронок, спускающиеся с нижней границы облаков Разрушительное воздействие торнадо связано с большими скоростями ветра, низким давлением в центре торнадо и существенной разницей между краевой и центральной частями (до 8 кПа).

Так как для повторяемости торнадо не удалось выявить статистической зависимости, а также с учетом того, что катастрофические торнадо происходят достаточно редко, здания и сооружения, как правило, на их воздействие не рассчитывают.

Например: Исключение составляют лишь уникальные или же потенциально опасные объекты (АЭС), при этом расчет на воздействие торнадо аналогичен расчетам для ураганов.

Защита населения от торнадо обеспечивается эвакуацией людей, размещением их в убежищах или прочных подвалах зданий, а также их своевременным оповещением метеорологами.

Грозы — опасное явление, причиной которого является атмосферное электричество.

Грозовой процесс включает в себя образование молний, которые направлены от облака к земле

Повреждения, наносимые молнией, связаны с высоким напряжением, большой силой тока в канале молнии (до 100 кА) и температурой, которая достигает 40 000° К.

Для защиты объектов недвижимости от молний, проводится заземление электрических импульсов путем сооружения молниеотводов

Оползни — смещение на более низкий уровень части пород, слагающих склон, которое происходит в виде скользящего движения, как правило, без потери контакта между движущимися и неподвижными породами.

Причинами оползней могут быть значительная крутизна склона, перегрузка верхней части (инженерные сооружения, здания), нарушение целостности пород, смачивание пластов подземными водами и т.д.

Защита от оползней включает в себя прогнозирование оползневых процессов (используется вероятностный подход для прогноза оползней), а также соблюдение охранно-противооползневого режима, назначаемого с учетом характеристик каждого конкретного оползневого участка.

Помимо вышеназванных мероприятий, для борьбы с оползнями используются специальные инженерные сооружения: подпорные стенки, свайные ряды, контрфорсы и т.д.

Одним из эффективных противооползневых мероприятий является дренирование склонов с использованием дренажных траншей. Это позволяет осуществить водоотвод с опасных участков.

Пожары — процесс неконтролируемого горения, причиняющего материальный ущерб, вред здоровью и жизни граждан, интересам общества и государства в целом.

В зависимости от характеристик горючести и количества веществ и материалов, находящихся в помещениях различного назначения, последние делятся на 5 категорий по взрывопожароопасности: А, Б, BI-B4, Г, Д (по НПБ 105-95). В зависимости от категорий помещений определяется также категория здания. Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности является основой для определения комплекса противопожарных мероприятий в соответствии с различными СНиП, НПБ, ведомственными и отраслевыми нормативами.

Систему противопожарных мероприятий можно разделить на три составляющие:

— система пассивной защиты;

— система активной защиты;

— система организационных мероприятий;

В свою очередь система пассивной защиты включает в себя:

• Решения по генплану;

• Требуемая степень огнестойкости здания;

• Объемно-планировочные решения;

• Противопожарные преграды;

• Огнезащита строительных конструкций;

• Эвакуационные пути;

• Наружное водоснабжение для целей пожаротушения;

• Защищенность электрооборудования;

• Молниезащита.

Система активной защиты состоит из следующего-

• Обнаружение и оповещение о пожаре;

• Управление эвакуацией;

• Противодымная зашита;

• Внутреннее пожаротушение;

• Первичные средства тушения;

• Автоматическое пожаротушение.

Система организационных мероприятий состоит из разработки руководящих документов и подготовки работников к выполнению специальных служебных обязанностей:

• Инструкция о мерах пожарной безопасности;

• Инструкция по эксплуатации системы активной противопожарной защиты;

• Обучение персонала.

Существенное значение при обеспечении пожарной безопасности объектов недвижимости имеет размещение на городской территории объектов пожарной охраны.

Объекты пожарной охраны, к которым относятся пожарные депо, а также производственные, складские, вспомогательные, общественные и другие здания и сооружения, проектируются в соответствии с требованиями НПБ 101-95.

Аварийные взрывы

Источниками аварийных взрывов могут быть:

— склады и хранилища взрывоопасных веществ;

— предприятия с взрывопожароопасным производством (нефтегазовая, деревообрабатывающая промышленность);

— котельные;

— рудники, шахты;

— жилье (взрыв бытового газа).

Существует активная и пассивная зашита при взрывах.

Активная зашита состоит в обеспечении безопасного расположения объектов недвижимости (например, жилой застройки) по отношению к потенциальным источникам взрывов (взрывоопасное производство). Могут также устраиваться так называемые защитные экраны на пути возможной взрывной волны (зеленые насаждения). Если речь идет овзрывах внутри здания, устраиваются защитные экраны и боксы, для которых допускается полное разрушение, при условии существенного гашения энергии взрыва. Роль элементов активной защиты могут выполнять оконные проемы и легкосбрасываемые конструкции, которые при взрыве разрушаются, что одновременно приводит к снижению давления до предела, безопасного для несущих конструкций.

Пассивная защита включает в себя усиление конструкций здания для восприятия дополнительных усилий, вызываемых взрывной волной.

Также как для сейсмических воздействий проводится расчет по методу предельных состояний, цель которого определить уровень необходимого усиления конструкций.