Проблема защиты режимных объектов от космических пришельцев оказалась актуальнее, чем думали
Прилет метеорита в Челябинскую область 15 февраля 2013 года заставил пересматривать привычные представления о безопасности. Космическое тело "выбрало" регион, где находятся Всероссийский НИИ технической физики и Государственный ракетный центр им. Макеева.
Примечательно, что специалисты этих крупнейших научных организаций уже давно исследуют проблемы предотвращения опасных космических столкновений.
Экспертные обсуждения по этой теме ведутся с середины 80-х годов. В мире уже имелся опыт мирных ядерных взрывов, который можно было применить в расчетах высокоскоростных космических столкновений. Набирала силу тенденция сокращения военных программ. Стали актуальны слова академика Евгения Забабахина: "Самая желаемая наша цель состоит в том, чтобы наши военные разработки никогда не были применены, а мирные – как можно дольше служили человечеству". Отечественные ученые в инициативном порядке начали исследовать проблемы предотвращения столкновений с космическими телами посредством ядерных взрывов.
Но реальные масштабы опасности – частота появления "пришельцев" и их вероятные массы были неясны. А значительные неопределенности в знаниях о свойствах космических тел остаются и сегодня. Первоочередными стояли задачи выявления опасных объектов астрономическими средствами, оценки их физико-химических характеристик. Предварительные результаты исследований докладывались в 1992 году на Забабахинских научных чтениях.
А в 1994-м в Снежинске при поддержке Минатома была проведена конференция с участием американских ученых. Анализ показал, что даже в области наблюдений задел времен Советского Союза настолько велик, что отставание еще не успело проявиться. В вопросах воздействия и космических средств его доставки у наших специалистов тоже были прочные позиции.
Тогда же в научный оборот ввели классификацию опасностей на три категории: глобальную, региональную и локальную. Было признано, что на современном уровне технологического развития наиболее эффективный способ предотвращения столкновений – ядерный взрыв. Для малых тел возможно использование кинетических средств, то есть организация столкновения с искусственными объектами достаточно большой массы.
Изучению последствий падения Челябинского метеорита уже посвящено множество работ. На крупных симпозиумах эта проблематика исследуется как самостоятельная. В 2014 году на XII Забабахинских научных чтениях в Снежинске космическая защита Земли была впервые выделена в обособленную секцию. Скорее всего такой подход сохранится и в последующем.
Так что современные ученые за небом смотрят и об опасности оттуда не забывают. Тем не менее челябинский каменный гость пронесся и упал как снег на голову – неожиданно.
Метеорит и монолит
Чему научил метеорит, наделавший три года назад так много шума? Каковы составляющие безопасности современных зданий? Доктор технических наук, профессор кафедры строительного производства и теории сооружений Южно-Уральского государственного университета Альберт Байбурин знает об этом больше многих.
– Альберт Халитович, можете вспомнить "день челябинского метеорита"?
– 15 февраля 2013 года я приехал на трубопрокатный завод, где нужно было обследовать цех "Высота 239" на предмет промышленной безопасности. На заводе увидел последствия взрыва: повыбивало многие сэндвич-панели стеновых ограждений. Вместе с сотрудниками цеха посчитали ущерб – оказалось, что повреждено около 15 процентов южного фасада, куда пришла ударная волна. Современные легкие конструкции на такие воздействия не рассчитаны. Вместе с тем железобетонные и каменные стены не пострадали. Нашему университетскому городку тоже сильно досталось: вылетели рамы, были разбиты стекла, поранились люди.
А что с другими зданиями в Челябинске? Стал по горячим следам ездить, смотреть. Собрал интересную информацию.
Понятно, что воздействие космических объектов в строительных проектах не учитывается. Хотя бы потому, что вероятность падения метеорита очень мала (примерно раз в сто лет для небесных тел такого размера). А его попадание в городскую среду практически невероятно. Поэтому о таком факторе внешнего воздействия при проектировании зданий не задумываются. Впрочем, есть исключения. Например, такие ответственные объекты, как дворцы спорта, торгово-развлекательные центры, по нормам должны быть рассчитаны на чрезвычайные воздействия природного и техногенного характера, в том числе и такие, как взрывы, террористические акты. Можно сказать, что ответственные объекты в Челябинске выдержали испытание метеоритом. В ледовом дворце "Уральская молния" часть конструкций покрытия была деформирована без обрушения. Это очень важно, потому что в период строительства ледового стадиона велось много споров о надежности больших пролетов. Были проведены статические испытания модели, которые доказали, что прочность и жесткость конструкции покрытия обеспечены. Получается и динамические испытания, которые "организовал" метеорит, несущие конструкции выдержали.
В Челябинске было единственное серьезное разрушение части здания склада концентратов на цинковом заводе площадью 600 квадратных метров. Восточная стена вывалилась на Свердловский проспект. Впрочем, можно сказать, что и здесь повезло, потому что рядом расположен склад серной кислоты. И если бы это случилось там, то… Метеорит еще раз напомнил об ответственности строителей за качество работ. Сниженный в результате дефектов уровень безопасности во много раз увеличивает ущерб при чрезвычайных ситуациях.
К сожалению, достоверный прогноз подобных чрезвычайных ситуаций невозможен. Однако оценить способность зданий и сооружений противостоять таким воздействиям и, следовательно, предвидеть ущербы и риски реально. Плановые проверки технического состояния объектов не дают нужного результата – показатель риска обрушения остается за рамками нормативного обследования. Нужен новый действенный механизм противостояния авариям, стихии и ущербам. Это должна быть экспертиза конструкционной безопасности. В результате дается количественное определение уровня риска, который в последующем страхуется. Именно в этом направлении сегодня ведутся дискуссии в научных кругах, строительном сообществе и на различных уровнях власти.
Учеными архитектурно-строительного института ЮУрГУ разработана уникальная методика оценки риска аварии здания на любой стадии его жизненного цикла, которая позволяет сертифицировать здание на конструкционную безопасность и разработать меры по снижению уровня риска аварии. Подготовлен штат экспертов, проведены десятки экспертиз. Управление риском наряду со строительным контролем и надзором должно стать основой безопасности в области строительства.
– Существует много разных суждений о безопасности, качестве и строительном контроле в постсоветский период. Что вы думаете об этом?
– По сравнению с 90-ми отношение строителей, несомненно, изменилось. В те годы вся система контроля перестала эффективно работать, ослаб государственный надзор, "расцвело" незаконное строительство. Позднее стала реформироваться нормативная база, что усложнило проектирование, привело к правовому нигилизму. Сейчас дела обстоят лучше. Вопросам безопасности и качества уделяется больше внимания. Строители осваивают новые технологии, стали чаще обращаться к ученым. И наша исследовательская база преобразилась. Когда вуз получил статус национального исследовательского университета, было закуплено много уникального оборудования, позволяющего проводить исследования на современном уровне. Только по нашей кафедре приобретено больше 15 новых приборов. В лаборатории смонтирована климатическая камера объемом 24 кубических метра, позволяющая испытывать конструкции на температурные и силовые воздействия, определять параметры их тепловой защиты.
По федеральному закону на опасных производственных объектах нужно периодически проводить экспертизу безопасности зданий и сооружений. Как эксперт по промышленной безопасности я исследовал много цехов на разных предприятиях не только Челябинской области. Выполнял работы в Свердловской и Курганской, на металлургическом заводе в Ижевске. Общее впечатление – сильный износ конструкций цехов, особенно кровель. Главная проблема – постоянные протечки с повреждением конструкций. Следствие – частые аварии в виде обрушения покрытий зданий. Аварии происходят в основном в зимнее время, когда на кровлях скапливается снег.
По нашим данным, с точки зрения качества мы нисколько за четверть века не продвинулись. По панельным зданиям оно оказалось самое низкое из-за того, что в них много стыков, швов, связей. Их устройство – трудно контролируемые работы, в которых сосредоточено до 50 процентов дефектов. Характерно, что монолитные здания без швов и стыков показали самое высокое качество. Кстати, и цена на рынке на данную продукцию ему соответствует – монолитный квадратный метр дороже панельного.
Авария – дочь строителя
Надежность современной техники считается высокой при уровне 99 процентов и более. В космической технике и авиации высокая надежность достигается резервированием систем, автоматикой, блокировкой человеческих ошибок. В строительстве нормальным считается уровень надежности 60–70 процентов. Почему? Потому, что на стройке главную роль всегда играют люди. Вывод: для повышения безопасности и качества нужно делать упор на ответственность и технологическую дисциплину исполнителей, подготовку высококвалифицированных кадров.
Фактическая вероятность аварии зданий с учетом человеческих ошибок превышает теоретическую примерно в 40 раз по оценкам европейских ученых и в 8–70 раз по данным опыта эксплуатации объектов в СССР. По расчетам, выполненным в ЮУрГУ, вероятность аварии гражданских зданий в современной России превышает допустимый риск в 20–40 раз. К сожалению, в техническом регламенте о безопасности зданий и сооружений отсутствует количественный критерий риска аварии, нет предельно допустимых значений его уровня (как, например, в нормах пожарной безопасности). То есть предмет технического регулирования не обозначен.
Недопустимо низкий уровень безопасности строительства требует разработки новых критериев оценки качества работ, основанных на методологии риска и анализе безопасности возводимых конструкций.
Космический пришелец о многом заставил задуматься…
Сергей Белковский, корреспондент "ВПК" (Челябинск)
Опубликовано в газете "Военно-промышленный курьер" в выпуске № 34 (649) за 7 сентября 2016 года