Характеристика разрушения здании

При землетрясениях принято рассматривать пять степеней разрушения зданий. В международной модифицированной сейс­мической шкале MMSK- 86 предлагается следующая классифика­ция степеней разрушения зданий:

d=l - слабые 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 достаточно текущего ремон­та зданий.

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 дымовых 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 в стыках панелей. Для ликвидации повреждений необходим капи­тальный ремонт зданий.

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; выкашивание бетона в узлах каркаса. Возможен восстановительный ремонт здания.

d=4 - частичные разрушения несущих конструкций: проломы и вывалы в несущих стенах; развалы 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 обрушение здания с потерей его формы.

Характер разрушения зданий в значительной степени зависит от их конструктивной схемы.

В каркасных зданиях преимущественно разрушаются узлы кар­каса, вследствие возникновения в этих местах значительных изги­бающих моментов и поперечных сил. Особенно сильные повреж­дение 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 стенами из местных материалов (сырцо­вый кирпич, глиносаманные блоки, туфовые блоки и др.) харак­терны следующие повреждения: появление трещин в стенах; 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, а в некоторых случаях - обрушение крыш.

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

Для построения кривой, аппроксимирующей вероятности на­ступления не менее определенной степени повреждения зданий, используется нормальный закон. При этом учитывается, что для одного и того же здания может рассматриваться не одна, а пять степеней разрушения, т.е. после разрушения наступает одно из пяти несовместимых событий. Значения математического ожидания М, интенсивности землетрясения в баллах, вызывающего определен­ные степени разрушения зданий, приведены в таблице 1,17.

Таблица 1,17

Математическое ожидания М интенсивности землетрясения, вызывающего определенные степени разрушения зданий

 

 

 

классы зданий по			Степени разрушения зданий
Легкая	Умеренная	Тяжелая	Частичное	Обвал
MMSK-86	<М	d=2	d=3	разрушение d=4	d=5
Математические ожидания М законов разрушения
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		8,5	9,0	9,5	10,0
С9	8,5	9,0	9,5	10,0	10,5

Средние квадратаческие отклонения интенсивности землетря­сения для законов разрушения принимаются равными 0,4.

Таким образом, наиболее опасными последствиями землетрясе­ний являются: разрушения зданий и сооружений; пожары, возни­кающие вследствие повреждения печей, электрических сетей и ком­муникаций топлива и газа; выбросы радиоактивных и химически опасных веществ из-за разрушения (повреждения) РОО и ХОО; транспортные аварии и катастрофы; нарушение функционирова­ния систем жизнеобеспечения; поражение и гибель людей.

 

1.5.2. ОПОЛЗНИ

Оползень - это смещение масс горных пород по склону под воздей­ствием собственного веса и дополнительной нагрузки вследствие под­рыва склона, переувлажнения, сейсмических толчков и иных процессов.

Причины, вызывающие оползни, условно можно разделить на две группы - естественные и искусственные (антропогенные).

К естественным причинам относятся: увеличение крутизны склонов; подмыв их оснований речными и морскими водами; сейсмические толчки.

Искусственными причинами являются: разрушение склонов дорож-1ыми выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразум­ным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно международ­ной статистике, до 80% современных оползней связано с деятельностью человека. Подавляющее большинство оползней (90%) происходит в горах на высоте от 1000 до 1700 м.

Оползни могут возникать на всех склонах, начиная с крутизны 19°. Однако на извилистых фунтах они случаются и при крутизне склона 5°-7°. Для того достаточно избыточного увлажнения пород.

Сходят оползни в любое время года, но большей частью - в весенне-летний период.

Классифицируются оползни по масштабам явления, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования.

По масштабам оползни классифицируются на крупные, средние и мелкомасштабные.

Крупными вызываются, как правило, естественными причина­ми и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина дос­тигает 10-20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность.

Средние и мелкомасштабные оползни имеют меньше размеры и характерны для антропогенных процессов.

Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площа­дью. В этом случае оползни подразделяются на грандиозные-400 га и более, очень крупные - 200 - 400 га, крупные - 100-200 га, сред­ние - 50-100 га и очень мелкие - до 5 га.

По скорости движения оползни классифицируются на исклю­чительно быстрые со скоростью движения 3 м/с, очень быстрые -0,3 м/мин, быстрые - 1,5 м/сут, умеренные - 1,5 м/мес, очень мед­ленные - 1,5 м/год, исключительно медленные - 0,06 м/год.

По активности оползни подразделяются на активные и неактив­ные. Главными факторами при этом являются породы склонов и наличие влаги. В зависимости от количества влаги они делятся на сухие, слабо влажные, влажные и очень влажные. Например, очень влажные содержат такое количество воды, которое создает усло­вия для жидкого течения.

По механизму протекания оползни подразделяются на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластичные, гидродинамического вы­носа, внезапного разжижения. Часто имеются признаки комбини­рованного механизма.

По мощности процесса оползни делятся на малые (до 10 км), средние (11-100 км), крупные(101-1000 км) j-очень крупные (свыше 1000 км вовлекаемой в процесс массы горных пород).

По месту образования оползни подразделяются на горные, под­водные, смежные и искусственных земляных сооружений (котло­ванов, каналов, отвалов пород).

Оползни наносят существенный ущерб экономике, угрожают движению транспорта, жилым домам и другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельско­хозяйственного оборота.

Нередко оползни приводят к человеческим жертвам. Так, 23 января 1984 года в результате Гиссарского землетрясения (Таджи­кистан) произошел оползень шириной 400 метров и длиной 4,5 км. Огромные массы земли накрыли поселок Шарора. Погребенными оказались 50 домов, погибли 207 человек.

В 1989 году оползни в Ингушетии привели к разрушениям в 82 населенных пунктах. Оказались поврежденными 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры, торговли и бытового обслуживания.

 

1.5.3. СЕЛИ

Селевой очаг - участок селевого русла или селевого бассейна, имеющий значительное количество рыхлообломочиого грунта или условий для его накопления, где при определенных условиях об­воднения зарождаются сели.

Селевым потоком (селем) называют стремительные русловые потоки, состоящие из смеси воды и обломков горных пород, вне­запно возникающие в бассейнах небольших горных рек.

Непосредственными причинами зарождения селей служат лив­ни, интенсивное таяние снега и льда, прорыв водоемов, землетря­сения, извержения вулканов. Несмотря на разнообразие причин, механизмы зарождения селей имеют много общего и могут быть сведены к трем главным типам: эрозионному, прорывному и об­вально-оползневому.

При эрозионном механизме зарождения идет насыщение водно­го потока обломочным материалом за счет смыва и размыва селевого бассейна и затем - формирование селевой волны в русле.

При прорывном механизме зарождения водяная волна за счет ин­тенсивного размыва и вовлечения в движение обломочных масс сразу превращается в селевую волну, но с изменчивой насыщенностью.

При обвально-оползневом механизме зарождения, когда про­исходит смыв массива водонасыщенных горных пород (включая снег и лед), насыщенность потока и селевая волна формируются одновременно (насыщенность сразу практически максимальна).

Селевые потоки бывают: водно-каменными; водно-песчаными и водно-пылеватыми; грязевыми; грязекаменными; водно-снежно-каменными.

Водно-каменный сель - такой поток, в составе которого преоб­ладает крупнообломочный материал. Формируется, в основном, в зоне плотных пород.

Водно-песчаный - такой поток, в котором преобладает песча­ный и пылеватый материал. Возникает, в основном, в зоне лессо­видных и песчаных почв во время интенсивных ливней, смываю­щих огромное количество мелкозема.

Грязевой сель близок к водно-пылеватому. Формируется в райо­нах распространения пород преимущественно глинистого состава.

Грязека.менный сель характеризуется значительным содержани­ем в твердой фазе глинистых и пылеватых частиц с явным их пре­обладанием над каменной составляющей потока.

Водно-снежно-каменный сель - переходная стадия между, соб­ственно, селем, в котором транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Формирование селей обусловлено определенным сочетанием геологических, климатических и геоморфологических условий: наличием селеформирующих грунтов, источников интенсивного обводнения грунтов, а также геологических форм, способствую­щих образованию достаточно крутых склонов и русел.

Источниками питания селей твердыми составляющими являются ледниковые морены с рыхлым заполнением, рыхлообломочный материал осыпей, оползней, обвалов, смывов, русловые завалы и загромождения, образованные предыдущими селями, древесно-растительный материал. Источниками питания селей водой явля­ются дожди и ливни, ледники и сезонный снежный покров, воды горных рек.

Наиболее часто образуются сели дождевого питания, основным условием формирования которых является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение (таблица 1.18).

Формирование селей происходит в селевых водосборах, наибо­лее распространенной формой которых является грушевидная с водосборочной воронкой и веером ложбинных и долинных русел, переходящих в основное русло. Селевой водосбор включает три основные зоны, в которых формируются и протекают селевые про­цессы:

зона селеобразования (питания селей водой и твердой составля­ющей);

зона транзита (движение селевого потока);

зона разгрузки (массового отложения селевых выносов).

Площади селевых водосборов колеблются от 0,05 до несколь­ких десятков квадратных километров. Длина русел колеблется в пределах от 10-15 ы (микросели) до нескольких десятков километ­ров, а их крутизна в транзитной зоне колеблется от 25°-30° (в верх-, ней части) до 8°-15° (в нижней части). При меньших уклонах начи­нается процесс отложения селевой массы. Полностью движение селя прекращается при крутизне 2°-5°.

Результат воздействия селевого потока на различные объекты зависит от его основных параметров: плотности, скорости продви­жения, высоты, ширины, расхода, объема, продолжительности, размеров включения и вязкости.

 

Таблица 1.18

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: