Инструменты пользователя

Инструменты сайта


topics:27:earthquakes

Сейсмостойкость и защита от землетрясений

Раздел рассматривает воздействие землетрясений на здания ЦОД, типовые сценарии разрушений, требования к проектированию в сейсмоопасных районах и подходы к обеспечению устойчивости. Материал объединяет международный подход (ASCE, FEMA) и требования российских нормативных документов (СП 14.13330, СП 20.13330, СП 385.1325800 и др.).

Общие положения

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).

Российская нормативная база строится на обязательном учёте сейсмических воздействий по СП 14.13330.2018, которые задают проектную интенсивность района и спектр реакций для зданий различной ответственности.

Сейсмическая опасность

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.

Для ЦОД даже умеренная сейсмичность функционально опаснее, чем для обычных зданий: оборудование может выйти из строя задолго до разрушения конструкций.

Типовые эффекты землетрясений на здания ЦОД

  • 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.

Проектирование новых зданий

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.

Для ЦОД следует ориентироваться минимум на уровень Immediate Occupancy, даже если нормы для объекта формально требуют только Life Safety.

Работа с существующими зданиями

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.

Работы внутри действующего ЦОД желательно минимизировать — усиление часто выполняют снаружи, на фасаде или крыше.

Анкерование и защита 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.

Рекомендации по проектированию ЦОД в сейсмических районах

Краткие практические положения:

  • 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.

Ключевые идеи

  • ЦОД критичен для бизнеса: даже умеренные землетрясения могут привести к потере работоспособности без разрушения здания.
  • Российские нормы требуют расчёт по СП 14.13330 и предусматривют меры против прогрессирующего обрушения (СП 385.1325800).
  • Минимальный уровень проектирования для ЦОД — Immediate Occupancy.
  • Существующие здания необходимо обследовать и усиливать ещё до установки инженерных систем.
  • Защита оборудования (анкерование, сейсмоизоляция) критична не меньше, чем защита конструкций.
topics/27/earthquakes.txt · Последнее изменение: admin