3 Оценка характера и степеней разрушения зданий и сооружений

Оценка степени разрушения точечных объектов. Первоначально по плану или карте населенного пункта для каждого здания и сооружения на участке населенного пункта (объекта) определяется максимально возможная или ожидаемая интенсивность землетрясения, для чего необходимо определить, в какой зоне (по балльности землетрясения) окажется конкретное здание или сооружение. С этой целью на плане или карте населенного пункта для указанных изосейст строятся зоны балльности в пределах границы застройки. Построение зон балльности осуществляется путем выделения полосы шириной, равной сумме половины расстояний от указанной изосейсты до ближних прилегающих изосейст (рис. 2.1). При этом балльность зоны соответствует балльностиизосейсты, проходящей в этой зоне. Более точное определение максимально возможной интенсивности землетрясения (макс. SYMBOL 177 f «Symbol» s 14 ± 0,5 балла) для указанного здания или сооружения может быть осуществлено по формуле.

(2.1).

Где I1 — изосейста наибольшей балльности, ограничивающая зону, в которой находится здание или сооружение; Rз — величина привязки здания или сооружения к изосейсте наименьшей балльности, ограничивающей зону, в которой находится здание или сооружение; R1 — расстояние между изосейстами наибольшей и наименьшей балльности, ограничивающими зону, в которой находится здание или сооружение (см. рис. 1.1).

Рис. 1.1 Схема определения зоны средней балльности Z землетрясения: 1 — здания и сооружения; 8 и 7 — здания и сооружения, расположенные в 7- и 8-балльных зонах

При расположении здания или сооружения справа от базисной изосейсты (Iб) в формуле вместо R1 подставляется величина R2, а вместо I1 — I2. После построения всех необходимых зон балльности и определения возможнойбалльности для каждого здания и сооружения указанными данными заполняется формализованный бланк (табл. 1.6, 1.7).

Форма представления результатов оценки последствий Таблица 2.

Форма № 1. Населенный пункт (город, объект).

Таблица 3.

Форма № 2. Населенный пункт.

На основании этой информации с учетом справочных данных по степеням разрушения зданий и сооружений при землетрясениях определяют фактические степени разрушения существующей застройки пункта (объекта). Для получения качественного описания разрушения зданий и сооружений определяют характеристику разрушения здания и сооружения. Кроме того, по этим данным может быть решена обратная задача, связанная с оценкой степени разрушения здания и сооружения по фактическим характеристикам разрушения. По плану или карте населенного пункта (объекта) для каждого здания или сооружения определяют возможные зоны (по балльности землетрясения), в которых указаны расположенные здания и сооружения. Зоны балльности строят в последовательности, аналогичной точечным объектам. После этого определяются части здания и сооружения, которым соответствует определенная балльность землетрясения по формуле:

(1.20).

Где бi — коэффициент, показывающий, какая часть здания или сооружения в какой зоне балльности землетрясения оказалась; Si — площадь здания или сооружения, расположенного в определенной зоне балльности землетрясения; Sо — общая площадь здания или сооружения; i — величина балльности зон, в которых расположено здание или сооружение (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Схема определения балльности для зданий и сооружений в виде площадных объектов: S7 и S8 — части здания или сооружения, расположенные в 7- или 8-балльных зонах

Наряду с указанными определениями для таких типов зданий или сооружений может быть рассчитана средняя балльность:

. (1.21).

Характеристики степеней разрушения определяют аналогично точечным объектам.

По плану или карте населенного пункта (объекта) для протяженных зданий и сооружений определяются возможные зоны (по балльности землетрясения), которые пересекают указанные здания или сооружения. Построение зон балльности осуществляется в той же последовательности, которая изложена применительно к точечным объектам. После построения зон балльности определяются части здания или сооружения, пересекающие соответствующие зоны балльности землетрясения:

(1.22).

Где SYMBOL 98 f «Symbol» s 14 b i — коэффициент, показывающий, какая часть здания или сооружения пересекает определенную зону балльности; Li — длина здания (сооружения), пересекающая определенную зону балльности; Lо — общая длина протяженного здания или сооружения; i — соответствует величине балльности зон, которые пересекают протяженное здание или сооружение (рис. 2.3).

Для указанных типов зданий или сооружений может быть определена средняя балльность на основании следующего выражения:

. (1.23).

В случае учета динамики разрушения зданий и сооружений необходимо определить времена наступления первой и главной фазы землетрясения, а также интервал времени от наступления первой фазы землетрясения до наступления главной фазы землетрясения. Время наступления первой фазы землетрясения (прихода продольных гипоцентральных сейсмических волн), при которой возможно незначительное разрушение зданий и сооружений, определяется по формуле.

(1.24).

Где Vpm — средняя скорость распространения продольных волн.

При определении времени наступления первой фазы землетрясения в эпицентре принимается R = 0. Средняя скорость распространения продольных сейсмических волн при расположении очага землетрясения на границе слоев вычисляется на основании зависимости вида.

(1.25).

Где hi и Vpi — мощность i-го слоя элемента структуры земного шара и скорость распространения продольных сейсмических волн в пределах данного слоя.

Рис. 1.3 Схема определения балльности для протяженных зданий или сооружений: L6, L7, L8 — участки длины зданий или сооружений, пересекающих соответствующие им 6-, 7- и 8-балльные зоны

Средняя скорость распространения продольных волн при расположении очага землетрясения в пределах n-го слоя вычисляется по зависимости.

(1.26).

Где hг и Vpn — глубина очага землетрясения и скорость распространения продольных гипоцентральных сейсмических волн в пределах n-го слоя.

. (1.27).

Мощности слоев элементов структуры земного шара и скорость распространения продольных волн в них указаны в табл. 1.9.

Таблица 1.9.

Строение земного шара.

Время наступления главной фазы землетрясения (прихода поверхностных сейсмических волн), при которой здания и сооружения получают определенные степени разрушения, вычисляется по формуле.

(1.28).

Где Vrm — средняя скорость распространения поверхностных волн.

(1.29).

Где Ii и Vri — протяженность и скорость распространения поверхностных сейсмических волн на i-том участке с одинаковым типом грунта.

Скорость распространения поверхностных сейсмических волн, в зависимости от типа грунта, приведена в табл. 1.9.

Интервал времени от наступления первой фазы землетрясения до наступления главной фазы землетрясения определяется по формуле.

. (1.30).

Таблица 1.10.

Скорость распространения поверхностных сейсмических волн.

Динамику разрушения зданий и сооружений при воздействии землетрясения целесообразно использовать для разработки рекомендаций по обеспечению защиты и снижению тяжести поражения людей, находящихся в зданиях и сооружениях на момент землетрясения.

Результаты оценки последствий землетрясений содержат сведения о количестве зданий и сооружений, получивших различные степени разрушений. Для автоматизации обработки полученной информации перечисленные сведения представляются в виде формализованных бланков (табл.).