Земля не везде одинаково прочна, даже если в ней нет трещин. Ее прочность зависит от слагающих пород. Если рельеф сложен компактными и стойкими породами, например гранитами, то поверхность вибрирует, подвижки происходят целыми глыбами, которые не деформируются… Чтобы построенные на таком грунте дома сразу же обрушились, нужен внезапный и достаточно интенсивный толчок. Наоборот, на рыхлом грунте, скажем на песчаном или глинистом, сопротивляемость толчкам не везде одинакова, и, следовательно, деформация тоже оказывается неодинаковой в разных местах. Достаточно небольшого толчка, чтобы разрушить дома, построенные на таком грунте: они деформируются неравномерно и испытывают воздействие сил, нажимающих на них в разных направлениях. Положение становится особенно угрожающим на стыке жестких пород с наносами: даже слабого толчка достаточно, чтобы все превратить в развалины.
Как будто единственная возможность избежать разрушения зданий, воздвигнутых в таких местах или на любом другом рыхлом грунте, — это строить жилища легкими и эластичными, чтобы они плотно примыкали к грунту и могли приспособиться к его деформациям. Именно так уже издавна строят в Японии. Вспомним описания старого Токио с его жилищами из раскрашенной бумаги, которые послушно изгибались при землетрясении, а затем так же легко принимали первоначальную форму. Тростник победил дуб и на этот раз!
Фримен, поборник сейсмостойких строений
Потребовалось землетрясение 1923 года, чтобы обнаружить, что тростник подвел.
Уже землетрясение 1906 года в Сан-Франциско заставило призадуматься инженеров и архитекторов. Оно показало, что обычные каменные строения разрушались, причиняя гибель, деревянные домишки тоже разваливались, правда не нанося такого вреда, и только высокие здания с металлическим каркасом победоносно выдержали натиск. События 1923 года в Токио и Иокогаме подтвердили превосходство массивных строений над легкими. После катастрофы тяжелые монолиты из бетона, непоколебимые и невоспламеняющиеся, возвышались среди развалин, красноречиво доказывая, что подземные толчки не имеют над ними власти.
После этого строители впервые призадумались, не пора ли заняться исследованием проблем сейсмостойкости архитектурных сооружений не эмпирически, а теоретически. Первый сигнал тревоги дал американский инженер Фримен, о котором мы уже упоминали.
«Как в нашей стране, страдающей от землетрясений, архитекторы смеют заниматься строительством, не учитывая возможности сейсмических возмущений! — негодовал этот поборник сейсмостойкой архитектуры. — Сейсмология остается теоретической наукой, и никто не пытается сделать из нее практические выводы! Возмутительно, что курсы лекций, читаемых в высших школах, и техническая литература не отводят ни одной строки сейсмическим явлениям и не учат будущих инженеров, как бороться с ними».
Когда Фримен бросил первый камень в болото косности, когда он начал кричать, бушевать, требовать пересмотра учебных программ, конструирования измерительных приборов, сбора статистических данных, проведения экспериментов, только тогда зашевелились власти в его стране. Проблема была поставлена на обсуждение конгресса, который проголосовал за выделение соответствующих ассигнований. Измерительные приборы, которых требовал Фримен, были изобретены, сконструированы и распределены по сейсмическим районам США. Тогда идея об усилении жесткости конструкций получила всеобщую поддержку. Стало очевидным, что, если здание состоит из нескольких слабо связанных частей, землетрясение может отразиться на каждой из них по-разному, так что каждая линия контакта станет неизбежно линией разрыва. В частности, на рыхлом грунте рекомендовалось возводить только монолитные здания, и те, кто последовал этому совету, добились поразительных результатов.
Здания, столь же жесткие, как стальные кубы, остались нетронутыми на растрескавшейся и смятой в складки земле. Были и такие строения, которые наклонялись от толчков, но не растрескались, и их удалось выпрямить домкратом. Научились придавать жесткость не только самим зданиям, но и их внутреннему оборудованию. Если закрепление мебели посредством металлической арматуры и оказалось неосуществимым, то по крайней мере удалось прочно закрепить дверные коробки и оконные рамы, канализационные и водопроводные трубы, нагревательные приборы, осветительную аппаратуру, не говоря уже о штукатурке потолков, один квадратный метр которой, согласно одному американскому докладу, может весить до 39 килограммов.
