Курсовая работа: Разрушительные землетрясения

1.3 Прогнозирование обстановки в районе разрушительных землетрясений

Обстановку в районах разрушительных землетрясений принято оценивать показателями, характеризующими инженерную обстановку, а также объемами аварийно-спасательных работ и мероприятий по жизнеобеспечению населения.

Для оценки инженерной обстановки большие населенные пункты (города) разбиваются на несколько площадок. Значения координат площадок принимаются равными значениям координат их центров. Малые населенные пункты рассматриваются в виде одной элементарной площадки (ее координаты определяются как координаты центра населенного пункта). Затем определяются расстояния от эпицентров землетрясений до центра площадок, и рассчитывается интенсивность землетрясения для каждой площадки по формуле (4.1).

При заблаговременном прогнозировании возможная интенсивность землетрясения принимается по картам общего сейсмического районирования территории страны.

Основными показателями инженерной обстановки в районе разрушительных землетрясений являются:

количество зданий, получивших обвалы, частичные разрушения, тяжелые, умеренные и легкие повреждения, шт.;

площадь разрушенной части города, в пределах которой застройка получила тяжелые повреждения, частичные разрушения и обвалы (3, 4, и 5 степени разрушения), км 2;

объем завалов, м 3;

количество участков, требующих укрепления (обрушения) поврежденных или частично разрушенных конструкций, шт.;

протяженность заваленных улиц и проездов, м.

Кроме основных показателей, при оценке инженерной обстановки могут определяться вспомогательные показатели (см. 3.5), характеризующие завалы.

Количество зданий Рj, получивших j - ую степень разрушений, определяется по формуле

Рj=j, ед, (4.2)

где Кi - количество зданий i-го типа в городе;

Сij - вероятность получения зданием i-го типа j-ой степени разрушения, принимаемая по табл. 4.2;

n - число типов рассматриваемых зданий (максимальное число типов n=6 - А, Б, В, С 7, С 8, С 9).

Таблица 4.2 Вероятности Сi повреждения различных типов зданий в зависимости от интенсивности землетрясения

Площадь разрушений части города, в пределах которой застройка получила тяжелые, частичные разрушения и обвалы, определяется по формуле

Sразр=, км 2, (4.3)

где Рj - количество зданий, получивших 3, 4 и 5 степени повреждения (4.2), зд;

Ф - плотность застройки в городе, зд./км 2.

Общий объем завалов определяется из условия, что при частичном разрушении зданий объем завалов составляет примерно 50 % от объема завала при его полном разрушении:

W=(0.5С 4+С 5) , м 3, (4.4)

где С 4 С 5 - вероятность получения здания 4-ой и 5-ой степени разрушения;

Н - средняя высота застройки, м;

d - доля застройки на рассматриваемой площади (плотность застройки);

- коэффициент объема, принимаемый для промышленных зданий равным 20, для жилых - 40.

Если город большой с неравномерной плотностью и этажностью застройки, то расчеты следует проводить по участкам (площадкам), на которые предварительно разбивается город. Затем результаты вычислений суммируются.

Опыт ликвидации последствий разрушительных землетрясений показал, что при проведении спасательных работ разбирается примерно 15% завалов от их общего объема.

Структура завала, вес и размер обломков при разрушении зданий в зоне землетрясений может приниматься по данным п.2.4.

1.4 Структура и объемно-массовые характеристики завалов

Структура завалов

Структура завалов влияет как на способы выполнения спасательных работ, так и на состав сил и средств, привлекаемых для ликвидации последствий землетрясения. Основными показателями, характеризующими структуру завала, являются распределение обломков по весу, составу элементов (материала) и содержанию арматуры.

Структура завала по весу обломков - процентное содержание в завалах различных типов обломков - определяется по табл. 2.2. Эти показатели получены на основе анализа информации о завалах зданий, разрушенных при авариях и катастрофах, а также при проведении ряда натурных испытаний. При определении состава сил и средств следует иметь в виду, что очень крупные и крупные обломки весом более 2-х т, перемещаются с использованием инженерной техники, средние - весом до 2-х т, могут быть перемещены с помощью ручных лебедок, а мелкие - весом до 0,2 т, могут быть перемещены спасателями вручную.

Таблица 2.2 Структура завала по весу обломков, (%)

Примечание: В числителе - значения для стен из крупных панелей, в знаменателе - значения для стен из каменных материалов (кирпича, мелких обломков).

Структура завала по составу элементов - процентное содержание в завалах обломков из различного материала - определяется по табл. 2.3. Эти показатели могут быть использованы при оценке объемов и видов работ.

Таблица 2.3 Структура завала по составу элементов (%) при разрушении зданий

Структура завала по составу арматуры - содержание арматуры в различных сечениях завала.

В настоящее время, в литературе отсутствуют какие-либо сведения по содержанию арматуры в сечениях завала. Эти показатели получены на основе анализа проектов производственных и жилых зданий. Результаты обобщения материалов приведены в табл. 2.4. Содержание арматуры в завале за пределами контура здания определяется по формуле

, см 2,

где Fа - содержание арматуры в пределах контура здания (табл. 2.4);

х - рассматриваемое расстояние от контура здания;

- дальность разлета обломков.

Показатели по содержанию арматуры в завале могут быть использованы при планировании распределения технических средств, используемых для резки металла.

Объемно-массовые характеристики завалов

Объемно-массовые характеристики завалов используются для обоснования состава транспортной и грузоподъемной инженерной техники. К этим характеристикам отнесены: удельный объем завала, объем завала от разрушенного здания, объемный вес завала и пустотность.

Таблица 2.4 Структура завала по содержанию арматуры

Удельный объем завала () - объем завала на 100 м 3 - определяется по табл. 2.1. Этот показатель используется при определении высоты завала (2.4) и объема завала.(2.1).

Объем завала (Vзав) от обрушенного здания рассчитывается по формуле (2.12).

Объемный вес завала () - вес в т 1 м 3 завала - определяется по табл. 2.1. Последние два показателя используются при планировании транспортных средств для разборки завалов.

Показатель пустотности завала () - используется при подготовке предложений по технологии спасательных работ, в частности, при проходке галерей в завалах. Анализ информации по разрушению зданий показал, что пустотность завалов промышленных зданий может быть почти в два раза больше жилых. Показатели пустотности завалов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Объемно-массовые характеристики завала

Примечания: 1.Пустотность завала () - объем пустот на 100 м 3 завала.

2. Удельный объем завала () - объем завала на 100 м 3 строительного объема.

3. Объемный вес завала () - вес в т 1 м 3 завала.

Количество участков, требующих укрепления (обрушения) поврежденных или частично разрушенных конструкций, принимаются равными числу зданий, получивших частичные разрушения (4 степень разрушения).

Протяженность заваленных проездов определяется из условия, что на 1 км 2 разрушенной части города в среднем приходится 0,6 км заваленных маршрутов (данные получены на основе анализа последствий разрушительных землетрясений)

Lnn = 0,6 Sразр, км, (4.5)

где Sразр определяется по формуле (4.3).

Как показывает опыт, вынос завала за контуры зданий при полном разрушении невелик и составляет, например, для 9-ти этажных зданий 7 - 9 метров. Поэтому проезды в зонах землетрясений оказываются практически не заваленными. На проезжей части могут оказаться отдельные отлетевшие обломки конструкций зданий. Это подтверждает и опыт землетрясения в Армении. Например, в городе Ленинакан в старой части города, где ширина улиц не превышала 10 метров, при разрушении 1-2 этажных зданий на проезжей части образовались небольшие завалы из туфовых блоков.

Однако, все вышесказанное справедливо только для случаев разрушения зданий без опрокидывания. В районах с пониженной несущей способностью и большой деформированностью грунтов, возможны случаи разрушений высотных зданий с их опрокидыванием. Высота и длина завала в этом случае будет зависеть от размеров здания.

Наиболее характерными повреждениями дорог в зонах разрушений при землетрясениях являются:

разрушение участков дорог вследствие оползней; образование трещин в дорожном полотне на несколько десятков сантиметров, а также разрушение дорожного покрытия (в девятибальной зоне).

В горной местности возможно образование каменных и снежных завалов, разрушение мостов, путепроводов, тоннелей.

Следует отметить, что при землетрясении 9 баллов и более могут быть разрушены аэродромные покрытия.

Дальность разлета обломков l и высота завалов h при землетрясении определяется в соответствии с методиками, приведенными в п.1.2.

Модели воздействия

Воздействия, связанные с чрезвычайными ситуациями (ЧС) мирного и военного времени описываются в виде аналитических, табличных или графических зависимостей. Эти зависимости позволяют определить интенсивность поражающих факторов той или иной чрезвычайной ситуации в рассматриваемой точке. Зависимости, определяющие поля поражающих факторов при прогнозировании последствий ЧС, называют моделями воздействия, имея в виду то, что они характеризуют интенсивность и масштаб воздействия.