Сейсмостойкость и защита от землетрясений

Землетрясения относятся к опасностям низкой вероятности, но крайне высокой последствий, особенно для объектов с высокой стоимостью оборудования и требуемой непрерывностью работы — таких как ЦОД.

Основные угрозы:

• горизонтальные и вертикальные сейсмические ускорения вызывают колебания конструкций;
• смещение фундамента, просадки и разрывы грунта;
• потеря работоспособности инженерных систем: электроснабжение, охлаждение, пожаротушение;
• опрокидывание или смещение ИТ-оборудования при недостаточном анкеровании;
• вторичные повреждения (пожар, разрыв трубопроводов, затопление).

Характеристики сейсмической опасности включают:

• максимальную расчётную интенсивность (баллы MSK-64);
• спектры отклика для расчёта горизонтальных и вертикальных ускорений (СП 14.13330, Прил. Ж);
• тип грунтов, глубину залегания твёрдых слоёв, наличие разломов;
• вероятность крупных, но редких землетрясений и более частых, но умеренных.

Российские нормы используют районирование территории РФ (карты РДС), на основании которого допускается:

• классификация района по сейсмической интенсивности;
• применение коэффициентов условий площадки;
• учёт вертикальной составляющей ускорений для зданий повышенной ответственности.

• смещение несущих элементов, потеря геометрической устойчивости;
• хрупкие разрушения элементов, не рассчитанных на пластичность;
• разгерметизация инженерных систем (холодоснабжение, пожаротушение);
• повреждение кабельных трасс;
• отрыв оборудования от пола или полок;
• повреждение серверных стоек при резонансных частотах колебаний.

Российские нормы требуют (СП 14.13330, СП 20.13330):

• расчёт конструкций в нелинейной постановке для зданий повышенной ответственности;
• обеспечение пластичности и энергоёмкости конструктивных элементов;
• проверку устойчивости инженерных систем к проектным ускорениям.

СП 14.13330 и СП 385.1325800 предъявляют строгие требования к новым зданиям:

• использование Maximum Considered Earthquake (МСР) — эквивалент МРЗ по российской норме;
• проектирование на контролируемые повреждения без потери несущей способности;
• обеспечение предотвращения прогрессирующего обрушения (СП 385.1325800);
• учёт всех сочетаний нагрузок по СП 20.13330 с учётом сейсмических коэффициентов;
• обязательное анкерование оборудования, кабельных конструкций и инженерных систем.

Уровни эксплуатационной пригодности по аналогии с ASCE 7 и FEMA (адаптация к РФ):

• Полная работоспособность — редкий случай в обычных зданиях; желательный уровень для ЦОД Tier IV.
• Ограниченная работоспособность (Immediate Occupancy) — здание безопасно, оборудование требует минимальной проверки.
• Безопасность жизни (Life Safety) — базовый уровень для новых зданий без требований непрерывности.
• Предотвращение обрушения (Collapse Prevention) — минимальный допустимый уровень по нормам.

При размещении ЦОД в существующих зданиях ключевые требования:

• оценка сейсмической стойкости в соответствии с СП 14.13330 и СП 385.1325800;
• обследование конструкций по СП 13.13330, СП 255.1325800;
• определение фактического уровня безопасности: Life Safety, Immediate Occupancy;
• выявление слабых элементов: стыки, узлы, связи, диафрагмы жёсткости;
• оценка оборудования: наличие сейсмического крепления, устойчивость стоек, виброзащита.

Методы усиления:

• добавление диафрагм и жёстких стен;
• усиление колонн композитными материалами (СП 164.1325800.2014);
• устройство внешних рам и связей (не вмешиваясь в машинный зал);
• установка сейсмоизоляционных платформ для оборудования.

Российские нормы (СП 14.13330, СП 385.1325800):

• требуют анкерования инженерных систем, стоек, шкафов, тяжёлого оборудования;
• допускают применение сейсмоизолирующих платформ;
• требуют проверки крепления при вертикальной составляющей ускорений.

Особенности для ЦОД:

• серверные стойки необходимо крепить к полу или устанавливать на виброизолирующие рамы;
• ИБП, щиты и батарейные шкафы должны иметь сертифицированные узлы крепления;
• фальшпол должен обладать расчётной сейсмостойкостью и проверяться на опрокидывание шкафов;
• трубопроводы охлаждения и пожаротушения — проектировать с компенсацией перемещений.

• Проектировать ЦОД как объект повышенной ответственности (аналог Risk Category IV).
• Выполнять расчёт на землетрясение по СП 14.13330 и СП 385.1325800.
• Оценивать функциональную стойкость: способность оборудования работать после толчков.
• Применять performance-based design для объектов с высокими SLA.
• Учитывать сейсмические воздействия при проектировании инженерных систем: охлаждение, электроснабжение, пожаротушение.
• Избегать хрупких конструктивных схем.
• Использовать сейсмоизоляцию оборудования и стоек.
• При реконструкции — проводить детальное обследование и выполнять усиление конструкций перед монтажом ИТ-оборудования.