Перспективні напрями наукових досліджень щодо забезпечення комплексної безпеки та запобігання аварій об'єктів міського будівництва

• 1. Облік і систематизація аварій будівель і споруд, що відбуваються в Україні та за кордоном. Аналіз причин і наслідків аварій, їх класифікація за ступенем тяжкості і рівню збитку. Вивчення та моделювання сценаріїв аварій та механізмів руйнування конструкцій, а також елементів і вузлів їх сполучення. аварія міське будівництво запобігання
• 2. Дослідження причин виникнення і статистичний аналіз накопичення дефектів будівель та споруд, їх класифікація як ініціаторів руйнування. Облік впливу тимчасового фактору на інтенсивність пошкоджуваності конструкцій і деградацію властивостей будівельних матеріалів.
• 3. Створення наукових основ класифікації будинків і споруд, а також найбільш відповідальних конструкцій за ступенем тяжкості наслідків ймовірних аварій, паспортів безпеки (включаючи електронні паспорти), регіональних та державних реєстрів стратегічно і критично важливих будівель і споруд, норм щодо забезпечення безпеки на всіх стадіях життя об'єкта.
• 4. Вивчення дійсної роботи і особливостей умов експлуатації несучих конструкцій потенційно небезпечних цивільних і промислових будівель різних галузей промисловості і енергетики, включаючи спільну роботу з підставами і фундаментами, спільну роботу з технологічним обладнанням, а також з прилеглими будівлями і спорудами.
• 5. Вивчення кінетики напружено-деформованого стану матеріалу в «критичних» елементах і вузлах, здатних викликати руйнування всієї споруди. Облік впливу розмірів і кількості дефектів на зміну напружено-деформованого стану критичних елементів і вузлів несучих конструкцій, а також безпеку всієї споруди.
• 6. Створення технологій і методик технічного діагностування будівельних конструкцій, неруйнівного контролю та моніторингу в зонах, відповідальних за руйнування об'єкта. Створення методик інтерпретації результатів технічної діагностики, неруйнівного контролю та моніторингу показниками міцності, надійності, ризику виникнення аварій, безпеки та захищеності будівель і споруд.
• 7. Створення теоретичних основ і методів оцінки та забезпечення комплексної безпеки і захищеності будівель і споруд, а також класифікації показників безпеки, ризику, ресурсу та ін. за ступенем їх небезпеки залежно від рівня пошкодженності, погіршення умов експлуатації тощо.
• 8. Створення фізико-математичних моделей процесів прогресуючого обвалення будівель та споруд, методів і методик моделювання, в т. ч. комп’ютерного, аварій з урахуванням перерахованих вище факторів старіння матеріалів, кінетики напружено-деформованого стану залежно від часу і зростання дефектів та ін., а також розробка методів і заходів щодо запобігання аваріям, в т. ч. шляхом комп’ютерного моделювання можливих варіантів підсилення конструкцій.
• 9. Створення нових конструктивних рішень і розробка нових будівельних матеріалів, що відрізняються підвищеною безпекою і здатних мінімізувати тяжкість наслідків при виникненні аварійної ситуації.
• 10. Застосування інформаційних технологій для забезпечення комплексної безпеки будівельних об'єктів, що включає у тому числі розробку електронних паспортів будівель і споруд та дозволяє в поточному режимі часу здійснювати оцінку залишкової міцності, стійкості, залишкового ресурсу, надійності, ризику аварійного обвалення та ін. на основі зібраної статистичної інформації та імовірнісних підходів, а також не тільки моделювати можливі сценарії аварій, а й методи їх запобігання.

Більше 20% багатоквартирного житлового фонду України становлять будівлі перших масових серій періоду індустріалізації будівництва. У Харкові загальна кількість п’ятиповерхових будинків становить близько 2,5 тис., а їх загальна житлова площа — 6,5 млн. м ². Причому, за даними досліджень різних організацій, у місті Харкові 1500 житлових будинків перших масових серій вимагають санації та підсилення конструкцій.

У Харківському національному університеті міського господарства ім. О. М. Бекетова на кафедрі «Міського будівництва» запропоновано інноваційні розробки в галузі запобігання аварій об'єктів міського будівництва [6].

В рамках цієї розробки був проведений попередній аналіз стану житлового фонду м. Харкова, зокрема, п’ятиповерхових будівель перших масових серій періоду індустріалізації будівництва. Аналіз виявив ознаки можливого обвалення конструкцій цього виду будівель. Своєчасне реагування на такі ознаки і усунення їх відомими методами допоможе запобігти обвалу, зберегти державні кошти на усунення аварій, їх наслідків і зберегти людські життя. Важливе значення для попередження аварійних ситуацій має аналіз стану території мікрорайону, що включає вивчення фактичних умов експлуатації панельних будинків, а також можливостей реалізації номенклатурних заходів і шляхів усунення наслідків при надзвичайних ситуаціях.

Об'єктом дослідження були 25 і 27 мікрорайони так званого територіального району «Нові будинки», які знаходяться у складі Слобідського адміністративного району м. Харкова. Два мікрорайони обмежені торговим центром «Клас», підрозділом Державної служби з надзвичайних ситуацій, лікарняним комплексом. У результаті аналізу виявлено, що житлова забудова представлена п’ятиповерховими будинками («хрущівками»), які споруджені протягом 60−70-х років 20-го століття і становлять 50% від загальної кількості житлових будинків в мікрорайоні та дев’ятиповерховими великопанельними будинками, які побудовані переважно протягом 80-х років 20-го століття.

Незважаючи на зовнішню привабливість більшості прибудинкових територій мікрорайонів, існує ряд недоліків, які можуть відігравати суттєву негативну роль при вирішенні завдань, пов’язаних із захистом населення і території від надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру. Наприклад, аналіз можливостей маневрування транспортних засобів та особливостей під'їзних шляхів до будівель в розглянутому мікрорайоні дозволив встановити:

• — ширина проїздів на території мікрорайону становить 3−3,5 м, що не відповідає сучасним нормативним вимогам до шляхів під'їзду спецтехніки до будівель;
• — внутрішньоквартальні дороги, як правило, мають тупики, що значно знижує мобільність застосування технічних спецзасобів;
• — відсутні розворотні майданчики або вони використовуються не за призначенням.

Проведений аналіз кількості та якості зелених насаджень показує, що для більшості багатоповерхівок під'їзд техніки спеціального призначення в разі вирішення завдання ліквідації наслідків можливих надзвичайних ситуацій буде скрутний. Загальна площа зелених насаджень, що перешкоджають застосуванню спеціальної техніки, становить 3419 м ².

Наявність самовільно побудованих, хаотично розміщених погребів також ускладнює використання спеціальної техніки при виникненні природних і техногенних надзвичайних ситуацій.

Таким чином, з метою забезпечення ефективної експлуатації панельних будинків, запобігання їх обвалень, оперативного вирішення завдань у разі виникнення надзвичайних ситуацій, необхідний систематичний моніторинг їх стану та регулярне обстеження території мікрорайону, а також вироблення конкретного сценарію усунення негативних наслідків.

У ході проведеного аналізу стану території за фактичними умовами експлуатації панельних будинків мікрорайону і виявлення певних недоліків, в якості пілотного проекту був обраний п’ятиповерховий панельний будинок за адресою: проспект Льва Ландау, 6, як гіпотетично можливе місце виникнення надзвичайної ситуації.

На рисунку 1 вказано місце розташування будинку, а також місця дислокації найближчої частини МНС, двох міських лікарень і двох місць для евакуації населення (дитячий садок і школа). Також вказані найбільш оптимальні маршрути переміщення спецтехніки від місця надзвичайної ситуації до місць евакуації та порятунку.

На рисунку 2 більш детально розглянуто розташування житлового будинку в мікрорайоні. Проаналізовано внутрішньоквартальні дороги і проїзди, розроблені маршрути прибуття рятувального (спеціального) транспорту та маршрути евакуації населення і постраждалих, з метою запобігання неузгодженості дій і ускладнення ситуації.

Також були вивчені місця розташування систем водо-, газо-, електропостачання житлового будинку і найближчі місця розташування пожежних гідрантів (рис. 3).

Рис. 1. Дислокація частини МНС, лікарень, місць евакуації та схема проїзду спецтехніки в мікрорайоні

Рис. 2. Схема проїзду до місця надзвичайної ситуації та шляхи евакуації постраждалих

Виконано оцінку прилеглої території житла, важкодоступних зон і зон, що ускладнюють ліквідацію ситуацій (рис. 4).

Рис. 4. Розташування важкодоступних місць і характеристика прилеглої території

Такими місцями є: 1) ширина: торців будинку; 2) наявність льохів і зелених насаджень будинку.

Виявлено, що в районі дитячого майданчика є вільний простір, який може бути використано для організації штабу служби з надзвичайних ситуацій, надання першої медичної допомоги, а також пункту збору населення для евакуації.

В результаті проведеного системного аналізу були визначені основні шляхи модернізації інфраструктури прибудинкової території для успішного вирішення завдань реалізації заходів при надзвичайних ситуаціях.

Система заходів з попередження надзвичайних ситуацій повинна відображатися в спеціально розроблених розділах щодо попередження та ліквідації надзвичайних ситуацій містобудівних об'єктів для кожного виду містобудівної документації в населених пунктах, а глибина опрацювання заходів повинна забезпечувати можливість їх техніко-економічної оцінки. Таким чином, комплексна безпека повинна поєднувати заходи щодо безпеки як архітектурнобудівельних об'єктів, так і з безпеки містобудівних об'єктів. Заходи з попередження надзвичайних ситуацій формуються окремим розділом з текстовою та графічною частинами. У цьому розділі в систематизованому вигляді наводяться пропозиції і рішення щодо забезпечення захисту населення і територій міста від впливу надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру з необхідними обґрунтуваннями, планами та схемами.