Устойчивость функционирования объектов экономики в чрезвычайных ситуациях. Практикум

Магнитуда может быть определена по формуле

где Zm – амплитуда земных колебаний, мкм.

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

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

––малоэтажные (высотой до 4 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 определения расстояния от эпицентра, где возможно возникновение определенной интенсивности землетрясения в баллах, используется зависимость следующего вида:

где J0 – максимальная интенсивность землетрясения в эпицентре, определяемая по формуле (5.1) при R = 0 км, баллы;

J(R) – интенсивность землетрясения на расстоянии R, км, от эпицентра, определяемая по формуле (5.1), баллы.

Реальная интенсивность землетрясения Jреал, баллы, и степень разрушений зданий и сооружений будет зависеть от типа грунта как под застройкой, так и на остальной окружающей местности:

где ∆Jпост – приращение балльности для грунта (по сравнению с гранитом), на котором построено здание (табл. 5.1), баллы;

51

∆Jо.м – приращение балльности для грунта в окружающей местности (см. табл. 5.1), баллы.

Определив интенсивность землетрясения, можно установить степень разрушения здания конкретного типа по табл. 5.2.

Таблица 5.2

Степень разрушения зданий и сооружений при землетрясениях

52

Окончание табл. 5.2

Качественная характеристика разрушения зданий и сооружений в зависимости от полученной степени разрушения приведена в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Характеристика степеней разрушения жилых и общественных зданий

Частичное разрушение внутренних перегородок, кровли,

Слабая дверных и оконных коробок, легких пристроек и др. Основные несущие конструкции сохраняются. Для полного вос-

становления требуется капитальный ремонт

Разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично Средняя деформируется. Может сохраниться часть ограждающих конструкций стен, при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть частично разрушены. Здание выводит-

ся из строя, но может быть восстановлено

Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия

Сильная нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. Восстановление возможно с использованием сохранившихся частей и конструктивных элементов. В большинстве случаев восстановление нецелесообразно

53

Окончание табл. 5.3

Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться Полная только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Восстановление здания невозможно

Поражение людей, находящихся в момент землетрясения внутри зданий, происходит преимущественно обломками строительных конструкций. Вероятность общих Робщ и безвозвратных Рбезв потерь в зависимости от степени повреждения зданий представлена в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Вероятность общих и безвозвратных потерь в зависимости от степени разрушения зданий при землетрясениях

Все здания и типовые сооружения подразделяют на три группы, каждой из которых свойственна определенная сейсмостойкость

(табл. 5.5).

54

Окончание табл. 5.5

Примечание. При сочетании в одном здании признаков двух или трех типов здание в целом следует относить к слабейшему из них.

Для группы однотипных зданий в зависимости от их сейсмостойкости Jc, баллы, и реальной интенсивности землетрясения Jреал, баллы, может быть найдена осредненная степень разрушения (табл. 5.6), которая используется для приближенной оценки потерь персонала, находящегося в этих зданиях (см. табл. 5.4).

Таблица 5.6

Зависимость осредненной степени разрушения однотипных зданий iср от приведенной интенсивности (Jреал – Jс) землетрясения

Так как степени разрушения зданий тоже являются случайными величинами, более точно потери персонала с учетом данных табл. 5.4 следует оценивать по их математическим ожиданиям. Для этого сначала с использованием данных, приведенных в табл. 5.7, вычисляются вероятности людских потерь различных видов (структура потерь) по формулам:

–– вероятность общих потерь персонала

–– вероятность безвозвратных потерь персонала

–– вероятность санитарных потерь персонала

где Р3, Р4, Р5 – вероятность получения зданиями степеней поражения от 3 до 5 соответственно (см. табл. 5.4).

55

Таблица 5.7

Вероятность Рi получения зданиями различной степени повреждения i при землетрясениях

Далее, учитывая, что по своей физической сущности величины Робщ, Рбезв и Рсан представляют собой относительные потери персонала, под которыми понимают отношение численности пострадавшего персонала (по видам поражения) в зданиях к его общей численности в них, абсолютные потери персонала в зданиях при землетрясении определяются по формулам:

где Nобщ, Nбезв, Nсан – абсолютные общие, безвозвратные и санитарные потери соответственно, чел.;

N – численность персонала, находящегося в зданиях, чел. Сопоставляя степень разрушения по табл. 5.7 и данные табл. 1.2

(см. практическое занятие 1), можно найти значения избыточного давления во фронте условной ударной волны, соответствующей степени разрушения объекта экономики.

Оценка ожидаемого состояния зданий и технологического оборудования проводится с использованием приведенных показателей устойчивости в соответствии с методикой, изложенной в практическом занятии 1 (формулы (1.14) и (1.15), табл. 1.6 и рис. 1.2).

56

Задача 5.1

Машиностроительный завод, расположенный на грунте заданного типа у реки, оказался в зоне землетрясения магнитудой 8 баллов по шкале Рихтера, эпицентр которого находится в 40 км от завода, а гипоцентр – на глубине Н = 35 км. Количество работников в цехе (малоэтажное здание) составляет N, чел.

В соответствии с исходными данными, приведенными в табл. 5.8 определить следующие параметры.

1.Степень устойчивости заданного цеха (вероятность наступления различных разрушений здания и технологического оборудования внутри).

2.Степень поражения персонала в цехе и количество пострадавших.

Алгоритм расчета

1.Установить степень устойчивости заданного цеха (вероятность наступления различных разрушений здания и технологического оборудования внутри).

1.1. Рассчитать интенсивность землетрясения J(R), баллы, по фор-

муле (5.1).

1.2. Определить реальную интенсивность землетрясения Jреал, бал-

лы, по формуле (5.4), учитывая ∆Jпост, баллы, и ∆Jо.м, баллы, по табл. 5.1.

1.3.Для здания рассматриваемого типа установить параметр сейсмостойкости Jс, баллы, по табл. 5.5.

1.4.Определить осредненную степень разрушения здания iср согласно табл. 5.6 (при необходимости применить интерполяцию).

1.5.Установить степень разрушения зданий (принять i = iср, округлив результат математически до целого числа) по табл. 5.7.

1.6.По установленной степени разрушения заданного цеха выбрать по табл. 1.2 (см. практическое занятие 1) значение избыточного давле-

ния во фронте условной ударной волны Рф, кПа, соответствующего степени разрушения объекта экономики (выбрать среднее значение из диапазона). При сопоставлении степеней разрушения зданий принять i = (0, 1, 2) как слабую степень разрушения, i = 3 – среднюю степень разрушения, i = 4 – сильные разрушения и i = 5 – полное разрушение.

1.7.Рассчитать приведенные показатели устойчивости цеха и технологического оборудования внутри него по формулам (1.14) и (1.15), используя данные табл. 1.6. Значения давления, вызывающего силь-

59

ные разрушения зданий и технологического оборудования, определить по табл. 1.2, выбирая среднее значение из диапазона (конвейер, краны и станки легкие приравнять к станочному оборудованию, а станки тяжелые, прессы гидравлические, котлы и машины тяжелые –

ккузнечно-прессовому оборудованию).

1.8.По рис. 1.2 установить вероятности разрушений основных производственных фондов.

2.Установить степень поражения персонала в цехе и количество пострадавших.

2.1.Установить вероятность общих Робщ и безвозвратных Рбезв потерь персонала по табл. 5.4 в зависимости от степени разрушения

зданий (принять i = iср, округлив результат математически до целого числа).

2.2.Для более точного определения структуры потерь населения

по разности (Jреал – Jc), баллы, найти вероятность возникновения различных степеней повреждения зданий по табл. 5.7 (при необходимости округлив значение разности). Далее по формулам (5.5) – (5.7) рассчитать структуру потерь.

2.3.Абсолютные потери персонала в зданиях при землетрясении определить по формулам (5.8) – (5.10).

3.Сделать вывод.

60