Оценка последствий землетрясений

Оценка сейсмической безопасности территорий застройки.

При оценке сейсмостойкости проектируемых и эксплуатиру­емых сооружений возникает необходимость прогноза возмож­ных землетрясений в данной местности При этом основными понятиями являются сейсмичность территории и повторяемость землетрясений заданной силы.

Под сейсмичностью территории понимается наибольшая ожидаемая сила землетрясений в баллах, возможная в данной местности. Разделение территории на районы с различной сей­смичностью называется сейсмическим районированием.

Для составления карты сейсмического районирования соби­раются данные о прошлых землетрясениях за возможно более длительный отрезок времени.

Для каждого землетрясения определяется интенсивность и строятся карты изосейст по которым определяют максимальную балльность зем­летрясения за долгий срок.

Уточнение сейсмичности площадки по фактическим гидро­геологическим условиям производится с помощью микрорайо­нирования, т. е. выделения на рассматриваемой территории отдельных зон с различной сейсмичностью, отличающейся от сейсмичности района в целом за счет локальных гидрогеологических и рельефных условий.

В случаях, когда нет возможности проведения микрорайонирования, сейсмичность площадки рас­положения сооружений может быть в первом приближении оце­нена по опыту прошлых землетрясений.

Весьма важной характеристикой сейсмической опасности территории является повторяемость сотрясений различной силы.

Помимо данных о сейсмичности районов и повторяемости землетрясений на карте -сейсмического районирования пока­заны зоны возможных очагов землетрясений с магнитудами Af > 7,1. При землетрясениях в очаговых зонах обра­зуются мощные обвалы, оползни и лавины, на поверхности воз­никают тектонические разрывы, имеют место значительные опу­скания н поднятия местности. Сооружения, расположенные в очаговых зонах, подвергаются риску полного разрушения.

Балльность и повторяемость землетрясений являются исход­ными для инженерной оценки сейсмической опасности. Нужно знать, каким будет воздействие землетрясений на соору­жение.

1.Сейсмические колебания имеют сложный, многочастотный состав и характеризуются непрерывным спектром в диапазоне периодов от 0,03 до 2 с и более. Максимум спектральных кри­вых, соответствующий преобладающим периодам колебании, обычно располагается в пределах от 0,2 до 0,7 с.

2.С увеличением балльности участка на единицу макси­мальные ускорения грунта wmaх увеличиваются в два раза и составляют в среднем 0,1; 0,2 и 0,4 от ускорения силы тяжести для 7-, 8- и 9-балльных воздействий соответственно.

Указанные данные являются основой для задания сейсмиче­ского воздействия на сооружение.

Прогноз сейсмического риска

Сейсмический риск — вероятность социального и экономического ущерба, из-за землетрясениями в течение какого-то времени. Для заблаговременного прогнозирования последствий землетрясений и построения региональных карт сейсмического риска необходимо использовать карты общего сейсмического районирования (ОСР), детального сейсмического районирования (ДСР), матрицы цифровой информации о повторяемости сотрясений разной интенсивности, а также каталоги землетрясений. На основе каталогов строятся функции плотности распределения вероятности и распределения интенсивности землетрясения.

В последние десятилетия господствовали два кардинально противоположных подхода к оценке сейсмического риска.

Первый подход основан на прямом методе обнаружения местоположения очага готовящегося землетрясения — деформационно-геодезическом методе, который позволяет осуществлять точный прогноз места этого очага и определять максимально возможную силу будущего землетрясения. Однако этот метод представляет из себя трудновыполнимую и дорогостоящую задачу.

Второй подход основан на идеях обнаружения очага и отслеживания происходящих в нём процессов по освенным признакам — аномалиям, порождаемым готовящимся очагом в различных полях: сейсмических, деформационных, гидрогеологических, геохимических, электромагнитных и других. Конечно, есть веские основания полагать, что в однородной изотропной среде местоположение готовящегося очага действительно можно было бы точно локализовать по подобным аномалиям, однако реальная среда неоднородна и неизотропна. Именно эти качества реальной среды и не позволяют приемлемо решить проблему прогноза землетрясений.

Требования предъявляемые к производству работ и контроль качества каменной кладки.

СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах. Пункт 6.14

Для возведения стен из каменной кладки применяют керамические кирпичи и камни, бетонные блоки, природные камни правильной формы и мелкие блоки.

Несущие каменные стены следует возводить из кладки на растворах со специальными добавками, повышающими сцепление раствора с кирпичом или камнем. При расчетной сейсмичности 7 баллов можно с пластификаторами без добавок.

Запрещается при отрицательной температуре выполнение кладки несущих, самонесущих стен, заполнение каркаса и перегородок при сейсмичности 9 баллов и более.
При расчетной сейсмичности 8 баллов и менее допускается выполнение зимней кладки с обязательным включением в раствор добавок.

Допускается при отрицательной темп. воздуха из подогретого до положительной темп. кирпича на растворах без противоморозных добавок с дальнейшим укрыванием и выдержкой при положительной темп. до набора прочности раствором не менее 20% проектной.

Требования предъявляемые к производству работ и контроль качества при монтаже сборных железобетонных конструкций.

СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах.

Сборный железобетон - ж/б конструкции изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение.

Железобетонные перекрытия и (или) покрытия следует выполнять как жесткие горизонтальные диски, соединенными с вертикальными конструкциями здания и обеспечивающими их совместную работу при сейсмических воздействиях.

Жесткость сборных железобетонных перекрытий и покрытий следует обеспечивать:

- устройством сварных соединений плит между собой, элементами каркаса или стенами;

- устройством болтовых соединений (с применением накладных деталей);

- соединением плит путем устройства замоноличиваемых шпонок с арматурной скобой, соединяющей петлевые арматурные выпуски из плит перекрытия;

- устройством монолитных железобетонных обвязок (антисейсмических поясов) с анкеровкой в них выпусков арматуры из плит;

- замоноличиванием швов между элементами перекрытий мелкозернистым бетоном.

Конструкция и число соединений элементов перекрытий должны быть рассчитаны на восприятие усилий растяжения и сдвига, возникающих в швах между плитами, а также в элементах каркаса или стенах.

Боковые грани панелей (плит) перекрытий и покрытий должны иметь шпоночную или рифленую поверхность. Для соединения с антисейсмическим поясом или для связи с элементами каркаса в панелях (плитах) следует предусматривать выпуски арматуры или закладные детали.

Длину участка опирания сборных плит перекрытий и покрытий на несущие конструкции принимают, мм, не менее:

- для кирпичных и каменных стен 120;

- для стен из вибрированных кирпичных блоков 90;

- для железобетонных и бетонных стен, стальных и железобетонных балок (ригелей):

- при опирании по двум сторонам 80;

- при опирании по трем и четырем сторонам 60;

- для стен крупнопанельных зданий при опирании по двум противоположным сторонам 70.

Длина опирания железобетонных балок на стены из штучных материалов и бетона должно быть не менее 200 мм.

Перекрытия в виде прогонов должны быть усилены с помощью слоя монолитного армированного бетона класса не ниже В15 толщиной не менее 40 мм.

Конструкции сборных лестничных маршей и узлов их креплений к несущим элементам зданий, не должны препятствовать взаимным горизонтальным смещениям смежных перекрытий. При этом лестничные марши должны быть закреплены с одного конца, а конструкция опирания другого конца должна обеспечивать свободное смещение марша относительно опоры, не допуская его обрушения.

Допускается применять конструкции лестничных маршей, связанные с перекрытиями по обоим концам, при этом несущая способность лестничных маршей и узлов их креплений должна быть рассчитана на восприятие нагрузок, возникающих при взаимном смещении перекрытий.

Междуэтажные лестничные площадки следует заделывать в стены. В каменных зданиях площадки следует заделывать на глубину не менее 250 мм и заанкеривать. Лестничные площадки, располагаемые в уровне междуэтажных перекрытий, должны надежно связываться с антисейсмическими поясами или непосредственно с перекрытиями.

Устройство консольных ступеней, заделанных в каменную кладку, не допускается.

Элементы сборных колонн многоэтажных каркасных зданий по возможности следует укрупнять на несколько этажей. Стыки сборных колонн необходимо располагать в зоне с наименьшими изгибающими моментами. Не допускается стыкование продольной арматуры в сборных элементах колонн внахлестку без сварки.

Контроль качества при монтаже сборных железобетонных конструкций надо производить в соответствии с требованиями (но это не точно):

ТР 94.03.1-99 Технический регламент операционного контроля качества строительно-монтажных и специальных работ при возведении зданий и сооружений. 03.1. Монтаж сборных бетонных и железобетонных конструкций при возведении подземной части зданий

ТР 94.03.2-99 03.2. Монтаж сборных железобетонных конструкций при возведении надземной части зданий

Требования предъявляемые к производству работ контроль качества при устройстве фундаментов

Контролировать качество монтажа фундамента любого вида начинают с проверки подготовки основания под фундамент. Составляется акт о состоянии грунтов, выдается заключение о качестве и готовности основания под фундамент. Затем проводят сопоставление размеров фундаментных блоков с их проектными параметрами с помощью измерительных приборов, определяют уровень качества поверхности и внешнего вида блоков, правильность их геометрической формы и соответствие размеров документации. Указанные параметры также фиксируются в актах, составляется соответствующее заключение. Внешний осмотр позволяет обнаружить торчащую арматуру, трещины и прочие дефекты. Приемка фундаментных блоков позволяет допуски: 15 мм - длина и ширина, 10 мм – высота.

Монтажу ленточных сборных фундаментов предшествует установка маячков по пересечениям стен. Затем проверяют положение монолитных участков и пропускных отверстий для подземных коммуникаций на основе рабочей документации. Когда выверены установленные конструкции, можно переходить к заделке стыков и швов в сложенном ряду блоков фундамента. Заделка способствует соответствию критериям, которые заданы проектом: жесткости конструкции, прочности и монолитности бетона на стыках и в швах, стойкости против действия агрессивных вод.

Приемкой монтажа сборных фундаментов устанавливается, соответствуют ли рабочей документации:

· установка элементов сборных конструкций, включая раскладку блоков, перевязку швов;

· вертикальные и горизонтальные обрезы фундаментов;

· заделка швов и стыков;

· положение пропускных отверстий для подземных коммуникаций;

· исполнение осадочных швов.

Контролирующие действия предполагают участие прораба, геодезиста, представителей технадзора и заказчика.

Допуски отклонений размеров и положения фундамента от предусмотренных проектом:

· отметки верхних опорных поверхностей фундамента – 10 мм;

· смещения осей фундаментных блоков и стаканов по отношению

· к разбивочным осям – 13 мм;

· отметки дна стакана фундамента - 20 мм

Монтируя колонны в стаканы фундаментов, выверяют их высотные отметки, для совпадения которых применяют калиброванные армобетонные подкладки и специальных закладные фиксирующие устройства. Когда колонны замонолитят в стаканах, а бетон достигнет монолитной прочности не менее 70% предписанной проектом, только тогда на колонны устанавливают конструкции.

Обнаруженные проверкой отколы и расслоения наружных стен устраняют, а затем выявляют с помощью акустического дефектоскопа, плотно ли прилегают легкобетонные блоки и цементный раствор. Если выпучивается керамическая облицовка, ее укрепляют, а затем проводят контроль металлических стержней крепления с применением металлоискателя или измерителем сечения металла (ГОСТ 22904-78).

Монтаж фундамента предполагает контроль точности перевязки и толщины швов между ними, качество заполнения швов между блоками и панелями, уточнение вертикальности поверхностей и прямолинейности углов здания, уровень качества анкеровки конструкций. Недопустимо совпадение швов первого ряда стеновых блоков и швов фундаментных блоков или подушек.

Оси конструкций фундаментов и стен могут быть смещены, согласно допускам, на ± 12 мм. Отметки опорных поверхностей фундаментов могут отклоняться не более чем на 20 мм предусмотренных проектом.

Для измерений используют рулетку, шаблоны, отвесы, уровни, геодезические приборы. Пооперационным контролем качества монтажа фундамента выверяется точность и прочность его установки, что позволяет дальнейшую сборку конструктивных элементов объекта.

Требования, предъявляемые к производству работ, контроль качества при устройстве конструкций из монолитного железобетона.

СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах.

Монолитные здания следует проектировать в виде перекрестно-стеновой системы с несущими или ненесущими наружными стенами. Жесткость верхнего этажа здания должна быть не менее 50% жесткости нижележащего этажа. При технико-экономическом обосновании монолитные здания возможно проектировать ствольно-стеновой конструкции с одним или несколькими стволами.

Выступ части наружных стен в плане не должен превышать 6 м для зданий с расчетной сейсмичностью 7 и 8 баллов и 3 м для зданий с расчетной сейсмичностью 9 баллов.

При расчете конструкций следует проверять прочность горизонтальных и наклонных сечений глухих стен и простенков, вертикальных сопряжений стен, нормальных сечений в опорных зонах перемычек, сечений по полосе между возможными наклонными трещинами и по наклонной трещине.

Армирование монолитных стен следует выполнять пространственными каркасами, собираемыми из плоских вертикальных каркасов и горизонтальных стержней или плоских горизонтальных каркасов.

В пространственных каркасах, применяемых для армирования поля стен, диаметр вертикальной арматуры должны быть не менее 10 мм, а горизонтальной - не менее 8 мм. Шаг горизонтальных стержней, объединяющих каркасы, не должен превышать 400 мм.

Стыкование стержней и арматурных каркасов при бетонировании конструкций монолитных зданий (кроме колонн, если они присутствуют) допускается осуществлять:

- внахлестку без сварки - в зонах сейсмичностью 7 и 8 баллов при d стержней до 20 мм;

- внахлестку без сварки, но с "лапками" или с другими анкерными устройствами на концах стержней в зонах сейсмичностью 9 баллов.

При диаметре стержней 20 мм и более соединение стержней и каркасов следует выполнять с помощью сварки или специальных механических соединений (опрессованных и резьбовых муфт) независимо от сейсмичности площадки.

Предельная высота здания со стальным каркасом при сейсмичности площадки 7-9 баллов – не более 200 м.

Контроль осуществляется на следующих стадиях:

§ При приемке и хранении всех исходных материалов. Должны отвечать треб. ГОСТ. При приёмке арматурной стали проверяется наличие заводских марок и бирок, предельное отклонение (для сеток ±10мм, закладные детали ±5мм). При транспортировке бетонной смеси следят за тем, чтобы она не начала схватываться, не расслоилась.

§ В процессе армирования. Арматурные изделия должны быть изготовлены по ГОСТ. Контролируется: маркировка, наличие следов коррозии, деформаций, соответствие геометрических размеров. Отклонения параметров не должны превышать: для сеток ширина - ±10 мм, длина - ±5мм, для прямолинейных стержней ±6мм на каждый метр длины.

§ В процессе укладки бетона. Способ укладки бетонной смеси должен обеспечивать монолитность конструкции. Новая порция бетонной смеси должна быть уложена до начала схватывания бетона ранее уложенного слоя. Весь процесс ведется согласно СП 70.13330 «Несущие и ограждающие конструкции».

§ В процессе ухода за твердеющим бетоном. Должен обеспечиваться благоприятные температурно-влажностные условия. Продолжительность последующего ухода должна обеспечить достижение бетоном критической прочности.

Требования, предъявляемые к производству работ, контроль качества при устройстве стальных конструкций.

СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах.

Стальные колонны многоэтажных каркасов рамного типа следует проектировать замкнутого (коробчатого или круглого) сечения, равноустойчивого относительно главных осей инерции, а колонны рамно-связевых каркасов - двутаврового, крестового или замкнутого сечений. Ригели стальных каркасов следует проектировать из прокатных или сварных двутавров, в том числе с гофрированной стенкой.

В колоннах рамных каркасов на уровне ригелей должны быть установлены поперечные ребра жесткости. Зоны развития пластических деформаций в элементах стальных конструкций должны быть вынесены за пределы сварных и болтовых соединений.

Опорные сечения ригелей стальных каркасов многоэтажных зданий следует развивать за счет увеличения ширины полок или устройства вутов в целях снижения напряжений в сварных соединениях в зоне примыкания ригелей к колоннам. Допускается стыки ригелей с колоннами выполнять на высокопрочных болтах без увеличения опорных сечений ригелей.

Для элементов, работающих в упругопластической стадии, следует применять малоуглеродистые и низколегированные стали с относительным удлинением не менее 20%.

При проектировании одноэтажных производственных зданий с рамами в поперечном направлении и вертикальными связями по колоннам в продольном направлении вертикальные связи необходимо располагать по каждому продольному ряду колонн здания.

Для обеспечения пространственной жесткости и устойчивости покрытия и его элементов следует предусматривать систему связей между несущими конструкциями покрытия (фермами) в плоскости верхних и нижних поясов, а также в вертикальных плоскостях.

Предельная высота здания со стальным каркасом при сейсмичности площадки 7-9 баллов – не более 200 м.

Входной контроль: Качество комплектующих изделий, исходных материалов и заготовок (класс и марка стали, сортамент и геометрические размеры проката, марки лакокрасочных, сварочных материалов и материалов антикоррозионных покрытий; качество газов для сварки и резки металла, классы прочности и диаметры болтов и гаек и др.)

Операционный контроль: Геометрические параметры деталей и заготовок, в том числе после их механической обработки. Сборка конструкции или ее элементов под сварку. Качество сварных и болтовых соединений. Качество отдельных изготовленных элементов, входящих в конструкцию. Геометрические параметры конструкций. Качество антикоррозионных покрытий, в том числе подготовки поверхности, грунтовки и слоев покрытий.

При визуальном контроле сварные швы должны соответствовать следующим требованиям:

- иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность без резких переходов к основному металлу;

- швы должны быть плотными по всей длине и не иметь видимых прожогов, сужений, перерывов, наплывов, а также недопустимых по размерам подрезов, непроваров в корне шва, несплавлений по кромкам, шлаковых включений и пор;

- металл шва и околошовной зоны не должен иметь трещин любой длины и любой ориентации.

Оценка последствий землетрясений

Воздействие землетрясений на здания и сооружения вызывается интенсивными колебаниями грунтов. Характеристикой этого воздействия является интенсивность землетрясения, выраженная в баллах. Степень разрушения зданий и сооружений определяется превышением фактической интенсивности землетрясения (в баллах) над расчетной. Расчетная - максимальная интенсивность сейсмического воздействия землетрясения, при котором здания и сооружения получают разрушения, либо допускаемые повреждения, сохраняя при этом свои эксплуатационные качества и обеспечивая безопасность людей и сохранность оборудования.

Интенсивность землетрясения в баллах:

М – магнитуда (мощность землетрясения, выраженная десятичным логарифмом максимальной амплитуды смещения почвы в микрометрах на расстоянии 100 км от эпицентра – измеряется в баллах по шкале Рихтера), R – эпицентральное расстояние, h – глубина очага

В настоящий момент используются шкалы интенсивности землетрясений:

· В России 12-балльная шкала Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64)

· В Европе 12- балльная шкала EMS-98 (обновленная росиийская)

· В Японии 7-балльная, но фактически содержит 10 уровней (от 0 до 4, 5 «слабый», 5 «сильный», 6 «слабый», 6 «сильный» и 7). Наиболее подробная.

Все шкалы близки между собой, интенсивности в баллах соответствует ускорение грунта в см/с2 с описательной частью, включающей характеристики повреждений зданий – одноэтажных домов со стенами из рваного камня, кирпича-сырца, самана и т.п.; кирпичных и каменных зданий; деревянных сооружений.

Повреждения делятся на несколько классов, переход к каждому следующему классу в здании одного типа происходит при возрастании интенсивности на один балл. Одинаковые повреждения в разных зданиях означают разную интенсивность.

Точность шкал зависит от объема накопленного статистического материала о его последствиях, результатах систематического обследования сооружений.

Для оценки последствий требуются следующие исходные данные: план или карта местности с нанесенными изосейстами (линии на карте местности, соединяющие точки, где землетрясение проявилось с одинаковой силой) землетрясений, детальная характеристика застройки с указанием типов и конструктивных особенностей зданий и сооружений.

Результаты оценки последствий землетрясений содержат сведения о количестве зданий и сооружений определенного типа, получивших различные степени разрушения.

 

2 Эколого-экономический ущерб от последствий землетрясений

Экологический ущерб: Экологический

Прямой экологический ущерб - уничтожение или разрушение почвенного покрова, (трещины, обвалы, осыпи, оползни, сели); повреждения растительного и животного мира; загрязнение водных источников и водоемов, их исчезновение или нежелательное появление, изменение их положения, размеров, скорости движения; загрязнение атмосферы. Может измениться рельеф местности, возможно разрушение естественных экосистем.

В результате разрушения искусственно созданных сооружений, могут возникать пожары, прорыв водохранилищ, разрывы нефте-, газо- и водопроводов, разлитие нефтепродуктов, утечка газа и воды, выбросы вредных химических и радиоактивных веществ в окружающую среду, спровоцированные взрывы боеприпасов.

Косвенный экологический ущерб – нарушение климатического баланса региона; уменьшение поголовья зверей и птиц; ухудшения качественных характеристик используемых природных ресурсов.

 

Экономический ущерб: Экономический

Прямой экономический ущерб - повреждение или утрата оборудования, сооружений, материальные потери населения - утрата личного имущества граждан, утрата жилья, личного скота, транспорта и т.д.

Косвенный экономический ущерб - изменение объема и структуры выпуска продукции промышленности, изменение показателей эффективности в промышленности: освоение выпуска взаимозаменяемых видов продукции, преждевременное выбытие основных производственных фондов и мощностей; изменение выпуска продукции сельского хозяйства; масштабы потерь территорий под сельскохозяйственными угодьями.

Экономический ущерб может быть вызван вынужденной перестройкой деятельности систем управления, повреждением систем электро-, водо-, теплоснабжения, а также уменьшение провозной способности транспорта.

Самым страшным последствием являются человеческие жертвы - погибшие, раненые и заболевшие люди. В ряде случаев наблюдается снижение рождаемости, возникновение эпидемий инфекционных заболеваний.