Обоснование группировки сил и средств при ликвидации чрезвычайных ситуации вызванных разрушительным землетрясением на территории Респу

Степень разрушения зданий и сооружений определяется превышением фактической интенсивности землетрясения над расчетной сейсмостойкостью. Под расчетной сейсмостойкостью понимается максимальная интенсивность сейсмического воздействия землетрясения, при котором здания и сооружения получают разрушения, либо получают допускаемые повреждения, сохраняя при этом свои эксплуатационные качества и обеспечивая безопасность людей и сохранность оборудования.

При оценке и прогнозировании  характера и степеней разрушения зданий и сооружений рассматриваются три типа объектов – элементов застройки населенного пункта.

При выборе типа наземного  здания используется следующая классификация зданий по этажности:

малоэтажные (высотой  до 4-х этажей);

многоэтажные (от 5 до 8 этажей);

повышенной этажности (от 9 до 25 этажей);

высотные (более 25 этажей).

Здания и сооружения с сейсмической защитой отличаются от аналогичных зданий и сооружений, расположенных в несейсмических зонах, тем, что в них применены инженерные мероприятия и технические решения, позволяющие повысить расчетную сейсмостойкость до 7-9 баллов.

Для оценки последствий  землетрясений требуются следующие  исходные данные:

план или карта местности (населенного пункта, объекта) с учетом сейсмического микрорайонирования;

детальная характеристика застройки с указанием типов и конструктивных особенностей зданий и сооружений.

При проведении расчетов по определению последствий землетрясений  необходимо пользоваться классификацией зданий, приведенной в сейсмической шкале MMSK-86. В соответствии с этой шкалой здания разделяются на две группы:

здания и типовые  сооружения без антисейсмических мероприятий;

здания  и типовые  сооружения с антисейсмическими  мероприятиями.

Здания и типовые  сооружения без антисейсмических мероприятий  разделяют на типы:

Тип А1 – Местные здания. Здания со стенами из местных строительных  материалов.

Тип А2 – Местные здания. Здания со стенами из самана или сырцового кирпича, с каменными, кирпичными или бетонными фундаментами.

Тип Б – Местные здания. Здания с деревянным каркасом с заполнителем из самана  или глины и легкими перекрытиями.

Тип Б1 – Местные здания. Здания из жженого кирпича, тесанного камня или бетонных блоков на известковом, цементном  или сложном растворе;

деревянные щитовые  дома.

Тип Б2 – Сооружения  из жженого кирпича тесаного камня или  бетонных блоков на известковом, цементном или сложном растворе.

Тип В  – Местные здания.  Деревянные дома, рубленные в «лапу» или в «обло».

Тип В1 – Типовые здания. Железобетонные, каркасные, крупнопанельные  и армированные крупноблочные дома.

Тип В2 – Сооружения. Железобетонные сооружения: силосные и водонапорные башни, маяки, подпорные стенки, бассейны и т.п.

Здания и типовые  сооружения с антисейсмическими  мероприятиями  разделяются на типы:

Тип С7 – Типовые здания и сооружения  всех видов (кирпичные, блочные, панельные, бетонные, деревянные, щитовые и др.) с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 7 баллов.

Тип С8 – Типовые здания и сооружения всех  видов с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 8  баллов.

Тип С9 – Типовые здания и сооружения всех видов с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 9 баллов.

Следует рассматривать  пять степеней повреждения зданий.

В MMSK-86 принята следующая классификация:

d=1 – Легкие повреждения.  Слабые повреждения материала и неконструктивных элементов здания:

тонкие трещины в  штукатурке;

откалывание небольших  кусков штукатурки;

тонкие трещины в  сопряжениях перекрытий со стенами  и стенового заполнения с элементами каркаса;

между панелями в разделке печей и дверных коробок;

тонкие трещины в  перегородках, карнизах, фронтонах, трубах.

Видимые повреждения  конструктивных элементов отсутствуют. Для ликвидации повреждений достаточен текущий ремонт здания.

d=2  – Умеренные повреждения. Значительные повреждения материала и неконструктивных  элементов здания, падение пластов штукатурки, сквозные трещины в перегородках, глубокие трещины в карнизах и фронтонах, выпадение кирпичей из труб, падение отдельных черепиц. Слабые повреждения несущих конструкций:

тонкие трещины в несущих стенах;

незначительные деформации и небольшие отколы бетона или  раствора в узлах каркаса и  стыках панелей. Для ликвидации повреждения  необходим капитальный ремонт здания.

d=3  – Тяжелые повреждения.   Разрушения неконструктивных элементов здания:

обвалы частей перегородок, карнизов, фронтонов, дымовых труб. Значительные повреждения несущих конструкций;

сквозные трещины в  несущих стенах, значительные деформации каркаса, заметные сдвиги панелей, выкрашивание бетона в узлах каркаса. Возможен восстановительный ремонт здания.

d=4  – Частичные разрушения несущих конструкций:

проломы и вывалы в  несущих стенах;

разрывы стыков и узлов  каркаса;

нарушение связей между  частями здания;

обрушение отдельных  панелей перекрытия;

обрушение крупных частей здания. Здание подлежит сносу.

d=5  – Обвалы:

обрушение несущих стен и перекрытия;

полное разрушение зданий.

Характер повреждения  зданий в значительной степени зависит  от конструктивных схем этих зданий.

В каркасных зданиях  преимущественно разрушаются узлы каркаса вследствие возникновения в этих местах значительных изгибающих моментов и поперечных сил. Особенно сильные повреждения получают основания стоек и узлы соединения ригелей со стойками каркаса.

В крупнопанельных и  крупноблочных зданиях наиболее часто разрушаются стыковые соединения панелей и блоков между собой и с перекрытиями. При этом наблюдается взаимное смещение панелей, раскрытие вертикальных стыков, отклонение панелей от первоначального положения, а в некоторых случаях обрушение панелей.

Для зданий с несущими каменными стенами и стенами из местных материалов (сырцовый кирпич, глиносаманные блоки, туфовые блоки и др.) характерны следующие повреждения:

появление трещин в зданиях;

обрушение торцовых стен;

сдвиг, а иногда и обрушение  перекрытий;

обрушение отдельно стоящих  стоек и, особенно, печей и дымовых  труб.

Наиболее устойчивыми  к сейсмическому воздействию  являются деревянные рубленные и каркасные дома. Как правило, такие здания сохраняются, и только при интенсивности 8 баллов и более наблюдается изменение геометрии здания и в некоторых случаях обрушение крыш.

Разрушение и повреждение  зданий в полной мере характеризуется  законами разрушения. Под законами разрушения зданий понимают зависимость между вероятностью повреждения зданий и интенсивностью проявления землетрясения в баллах. Законы получены на основе анализа статистических материалов по повреждению и разрушению жилых, общественных и промышленных зданий от воздействия землетрясений разной интенсивности.

Значения математического  ожидания М интенсивности землетрясения в баллах, вызывающего не менее определенных степеней повреждения, приведены в табл. 3.

В качестве поражающих факторов при землетрясениях рассматриваются обломки зданий и сооружений. Для определения математического ожидания потерь населения города используется закон поражения людей. Под законом поражения людей понимается зависимость между вероятностью поражения людей и интенсивностью землетрясения.

Законы поражения населения, размещенного в зданиях типа А, приведены на рис. 3

 

 

Таблица 3

 Параметры законов  разрушения для зданий разного  типа                             (математическое ожидание М интенсивности I)

	Степени повреждения  зданий
Типы зданий по MMSK-86	Легкая d=1	Умеренная d=2	Тяжелая d=3	Частичное разрушение d=4	Обвал d=5
А1, А2	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0
Б1, Б2	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5
В1, В2	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0
С7	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5
С8	8,0	8,5	9,0	9,5	10,0
С9	8,5	9,0	9,5	10,0	10,5

 

Таблица 4

Вероятность поражения  людей при различных степенях повреждения зданий

Структура потерь	Вероятность поражения  людей при степени повреждения  зданий
	Повреждения			Разрушения	Обвалы
	Легкие	Умеренные	Тяжелые
Общие	0	0,01	0,11	0,6	0,97
Безвозвратные	0	0	0,02	0,23	0,6
Санитарные	0	0,01	0,09	0,37	0,37

 

 

Для прогнозирования  потерь людей и объемов разрушений при землетрясениях по укрупненным показателям принимают, что плотность застройки j(x,y) и плотность размещения людей y(x,y) , на всех площадках в городе одинакова.

Математическое ожидание потерь людей в населенных пунктах определяется по формуле

                                                  (1)

где R – вероятность размещения людей в зданиях;

n – число типов рассматриваемых зданий;

N_i – численность людей в зданиях i-ого типа, чел.;

C_Ni – вероятность поражения людей в зданиях i-ого типа, полученная на основании анализа законов поражения людей и определяемая по табл. 4.

M(N_j) – математическое ожидание потерь j–ой степени (общих, безвозвратных).

Значения R принимаются на основе обработки статистических материалов. В качестве средних показателей могут быть приняты значения:

с 23 до 7 часов   R = 1;

с 7   до 9 часов   R = 0,6;

с 9 до 18 часов   R = 0,7;

с 18 до 20 часов            R = 0,65;

с 20 до 23 часов            R = 0,9.

Расчеты по формуле (1) проводятся отдельно для общих и безвозвратных потерь.

Математическое ожидание объемов завалов в целом по населенному пункту определяется из уравнения

,                                        (2)

где Р₅ и Р₄ – вероятность полного и частичного разрушения здания при заданной интенсивности землетрясения;

g_i – объем завала i-го типа здания на 1 м³ строительного объема;

v_i – строительный объем зданий i-го типа;

n – количество типов зданий.

Число пострадавших, оказавшихся  без крова принимается равным количеству людей, проживающих в зданиях, получивших тяжелые повреждения, частичные разрушения и обвалы (3, 4 и 5 степени повреждения).

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

, км²,                                           (3)

где    V_d - количество зданий, получивших 3, 4 и 5 степени повреждения;

Ф - плотность застройки в городе, зд./км².

 

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