МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

СБОРНИК МЕТОДИК

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙ, КАТАСТРОФ, СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ В РСЧС

(КНИГА 1)

МОСКВА 1994

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

СБОРНИК МЕТОДИК

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙ, КАТАСТРОФ, СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ В РСЧС

(КНИГА 1)

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗЕМЛЕ ТРЯСЕНИЙ

ЭКСПРЕСС-МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВНЫХ ЯВЛЕНИЙ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ

МОСКВА 1994

При определении времени наступления первой фалл землетрясения в зпииситрс в формуле (о.б.) Принимается U а 0.

Средняя скорость распространения продольных гипоиентральпых сейсмических волн при расположении очага землетрясения на Гранине слоев вычисляется на основании зависимости вида:

1г _ £»=1 р»

Р^т “ уп и '

где Л, и - мощность »-го слоя элемента структуры земного uiapa и скорость распространения продольных гм1и>пентралкных сейсмических волн в пределах данного слоя.

С|»сл11яя скорости распространения пролольних гиноиентралькых сейсмических волн при расположении очага землетрясения в пределах л-ю слоя вычисляется по следуюикй зависимое г и

I- _ Е?в|*    +    hfV_f

Z£}h, + h_r

где hr и - глубина очага землетрясения и скорость распространения пропольных гиноиентральных сейсмических воли в пределах п-ю слоя

(h_r = h-Zh_i).

•=|

Мощности слоев элементов структуры земною uiapa и скорость распространения продольных гипоиентральпых сейсмических волн в них указаны а табл. 2.

5.4.3. Время наступления главной фазы землетрясения (прихода поверхностных сейсмических волн), при которой здания и сооружения получают определенные степени разрушения, вычисляется но <]юрмуле:

h R

/ **■ \/ рт * гт

где V,_m - средняя скорость распространения поверхностных сейсмических воли.

Средняя скорость распространения поверхностных сейсмических волн определяется на основании зависимости вила:

^угт — __п . I

i-i=l *»

где li и V,f - протяженность и скорость распространения поверхностных сейсмических воли на i-м участке с одинаковым типом грунта.

Скорость распространения поверхностных сейсмических волн.в зависимости рт типа грунта, приведена а табл. 3.

5.4.4. Интервал времени от наступления первой фазы землетрясения ло наступления главной фазы землетрясения определяется по формуле:

Д £ = t_r — U

И

Таблица 2: Строение хм по го шар*

Элемент структуры земного шара N п/п Т ип слоя Мощность слоя Л,), км Скорость распространения гипо-иентральных сейсмических волн, хм/с материк океан горы равнина продольны* Ур, поперечных Г„ Кора 1 Осадочные • 5.0 1.0 6.1 3.5 породы 2 Г рапит 40.0 10.0 - 6.9 3.9 3 Базальт 20.0 25.0 6.0 8.0 4.5 Мантия 4 Верхняя 400 8.1 4.G мантия 5 Средняя 560 9.8 5.6 мантия 5 Нижняя 1700 12.5 7.0 мантия Ядро 7 Внешняя 2200 9.3 - оболочка ядра 8 Субядро 1250 11.2 -

Ь.4.5. Ял* учет» местных и нженерио-геологических усложни, при определении скоростей раслрострадения продольных я поперечпих гмпоиентральиых, а также поверхностных сейсмических волн, целесообразно применять годограф.представляюший собой графические зависимости времени от расстояния пройденного указанными типами сейсмических волн.

Учет динамики разрушения зданий и сооружений при воздействии землетрясения целесообразно также использовать для разработки рекомендаций по проведению мероприятий по обеспечению зашиты и снижению тяжести поражения людей,находящихся в зданиях и сооружениях на момент землетрясения.

G Состав и содержание результатов оценки последствий землетрясений.

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

Лля автоматизации обработки полученной информации перечисленные сиснсиия представляются в виде формализованных бланков, содержащих информацию по пс|>ечислснним вопросам.

Образен рекомендуемых <]>ормализовяиных бланков для указанной информации пролета-алей в Приложении 3 (<]юрмализованиый бланк N2).

7 Пример оценки последствий землетрясения на территории города.

Явно: жилое здание (по плану или карте горола) - кирпичное с железобетонными игре.

12

Таблица 3: Скорость распространит поверхностных сейсмических ноли

Ско)к*ст1. поверх- N Тип грунта ПОСТНЫХ СГ.ЙСМИЧСГ- п/п ких вили (Г,,), км/с 1 2 3 Скальные грунты 1 Г раниты 5.G0 2 Известняки,сланцы и гнейсы плотные 4.00 3 Песчаники плотные 2.60 4 Изпестнмкя,сланцы и песчаники нарушенные 1.90 Полускальные грунты 5 Г пейсы 2.70 6 Мергели 2.30 7 Сиемсктироааыные пески 1.65 Круппообломочные грунты 8 Шсбпистыс и галечинковыс 1.70 9 Гравийные из кристаллических Dopon 1.55 10 Гравийные из осапочных пород 1.40 Песчаные грунты 11 Пески гравелистые и крупные 1.35 12 Лески средней крупности 1.20 13 Пески мелкие и пылеватые 0.95 Глинистые грунты 14 Г лины 1.20 15 Суглинки 1.10 16 Супеси 0.95 17 Суглинки и супеси рыхлые 0.65 18 Насыпные и почвенные грунты 0.35 19 Подои асы шепный грунт (пески со степенью влажности более 0.8 ; супеси, суглинки и глины с консистенцией более 1.0 ) 1.75 20 Поиопасишснным грунт (пески со степенью влажности менее U.8; супеси, суглинки и глины с консистенцией менгс 1.0) 0.60

II

Аннотация

Методика предназначена дл« опенки и прогнозирования последствий землетрясений на территории юродов и (канонов. Н качестве последствий землетрясений рассматриваются разрушения жилых, общественных и промышленных зданий, сооружений подземного пространства городов и защитных сооружений, а также коммунально-энергетических сетей на территории населенною пункта.

Документ содержит перечень необходимых данных, материалы по определению па раме трое поражающих факторов землетрясений для наземных и заглубленных зданий и сооружений, а также данные по характеру и степеням разрушения жилых, общественных и промышленных зданий, сооружений подземного пространства и коммунально-энергетических сетей, состав результатов опенки последствий землетрясений.

Методика разработана но ВНИИ ГОЧС. И разработке методики принимали участие к.т.н., с.и.с. Митрофанов В.Ф. (научный руководитель), д.т.и., с.н.с. Блохин А.Н. (ответственный исполнитель), к.т.и. Ульянов С.В., к.т.н. Коряжин С.П., инж. Губин А.Л.

Содержание

1    Назначение методики.

2    Обшие положения.

3    Состав и содержание исходных данных.

4    Определение параметров поражающих факторов землетрясений.

3 Опенка характера и степеней разрушения зданий и сооружений.

5.1    Точечные обм'ктм...................................

5.2    Плошалимс объекты..................................

5.3    Проз яжеиные объекты.................................

5.4    Учет динамики разрушения зданий и сооружений.................

6    Состав и содержание результатов оценки последствий землетрясений.

7    Пример оценки последствий землетрясения на территории города.

8    Приложение 1. Справочные данные по степеням разрушения зданий и сооружений при землетрясениях.

9    Приложение 2. Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений.

10    Приложение 3. Форма представления результатов оценки последствий землетрясения.

11    Список рекомендуемой литературы.

2

1 Назначение методики.

Методика и|»глнАличс11д а.11 решения следующих задач:

•    оценка и и ;>ог но тирован и с разрушений зданий и сооружений на территории населенного иуик I а;

•    определение характеристик степеней pupyiuciiHi;

•    операт минос построение итоссйст в т.ч. на основе сейсмическою микрорайонированмя;

•    определение .тоны средней балльности и балльности ял* различных зданий и сооружений.

Методика прслиашачена л.т* работников РСЧС иг раж лаоской обороны.

2 Обшие положения.

Позлейстинс землет рясеним на злами* и сооружен и* вытыкаете* интсигииными колебаниями грунтов. М качестве обобщенной характеристики сейсмического воздействия землетрассниа на злами* и сооружен и* к данной методике нринатл интенсивность землет рассниа, выражен-на* в баллах.

Степень разрушения зданий и сооружений он реле л *с i с* i»|>cbuiiicmmcm фактической интенсивности землеipacciiM* (в баллах) нал расчетной в месте их расположения. Мол расчетной ссйсхюстонкость*» понимаете! максимальная интенсивность сейсмическою возлействи* землетрясения, при котором здания и сооружения иг получают разрушений, либо получают допускаемые мов|>сжлепия, сохраняя при э юм свои зкеилуатанионные качества и обеспечивая безопасность лк»лгй и сохранность оборудования.

При опенке и пропюзн|ювании характера и степеней разрушения зданий и сооружений рассматриваются три тина обт.ск1пв - элементов застройки и вселен шит» пункта: точечные, площадные и Н|и>|яженные.

Ъткчиие обьгхты характеризуются размерами я плане (длина и ширина), каждый нт которых мгныне по сравнению с Шириной зоны С|и-лней балльности.

Площадные об1.екты характеризуются размерами в плане (длина и ширина), кажный и» которых п|»еиы1паег ширину зоны С|н.*;ии.*й баллы** |и.

Протяженные <бы к гы характеризуются размерами в плане (длина и ширина), один из которых значительно н|игмышаст лрутий и превышает ширину хина средней балльности.

Ойтмичи ьс мкк|с»рай«и1И|К1ваниг - ходичел венная оценка изменения (увеличения или уменьшения) сейсмической балльности но сранигнимз с. гг исходной величиной на основе комплексного изучения сейсмических свойств грунтов. км женертю-геологических к гилротсмло-гнчески.Х особенностей илоша.юк строительства.

При выГ«1|>с тина наземного здания используется следующая классификация зданий по этажности:

■ малоэтажные (высотой по-1-х этажей);

•    многоэтажные (от 5 по Н этажей);

•    повышенной этажности (щ 9 л»* 25 этажей);

•    высотные (более 2.^г> лажей).

Здания и сооружения с сейсмической защитой отличаются от аналогичных зданий и сооружений. расположенных в игеейемичетких унтах, тем, что в них применены инженерные хк-роприя I ия и технические решения, позволяющие повысить расчетную сейсмоетойкосз ь до 7-9 баллон.

3

3 Состав и содержание исходных данных.

Для оиеики последствий землетрясений гребу инея слсдувнниг исходные лаинис:

•    план или карт» местности (населенною пумша. i/iwux) г нанесенными изоггмпами прогнозируемых землетрясений с учеюм сейсмическою мик|м;раГ|(»ии(н1|1Л11И1;

•    детальная характеристика застройки с указанием типов и конструкт и иных особенностей зданий и сооружений.

В случае отсутствия плана или карты местности с нанесенными изоссйстами iijh.mii.im-руемых землетрясений вместо них должны Сыт», слглукшжс исходные данные:

•    план или карта местности (населенного пункта, объема) с нанесенным И|ннпозирус* ммм эпицентром зсмлстрасгниа:

•    мощность очага землгтрассниа. характеризуемая маа интхлий:

•    глубина очага землетрясении (км).

При возникновении необходимости построениа изоссйст на основе микрорлйони)>оаания к указанным исходным данным добавляются инжеиерно-геоло! ические услоииа местности (населенного пункта, объекта).

4 Определение параметров поражающих факторов землетрясений.

Интенсивность землетрясения, выражениал в баллах, ооределаетса по формуле:

I, = 1.5А/ - 3.Ыд\/П⁷ + Л^} + 3    (1)

гое h * ив теней в ноет ь землетрясения, баллы (балльность базисной изосейсты);

М • магнитуда;

Л - зпииснтральное расстояние, км;

Л • глубина очага, км.

Для определения расстояния от эпицентра, где возможно возникновение определенной интенсивности землетрясения я баллах, используется зависимость следующего вида:

Д = /,У 100.и(1.-|,)_ J_t    (2)

где /„ ~ максимальная житеме*вность землетрясения (в эпицентре).

Максимальная интенсивность может быть получена па основании следующего выражения:

/о = 1.5А/ - 3.5(j/i + 3.    (3)

В случаях отсутствия изоссйст. полученных на основе микрорамонмропанмя, или уточнения полученных результатов путем учпа инженерно геологических условий территории ласцвэйки населенного пункта (оСч-сктл) недостающие иукейсты, а также балльность для

Мит pci них шний и гпоружгниА. находя шихся в v>nax с и и же нс р но- геолог и чсск и ми услови* «ми. oi личаюшимися <п окру ж ли иней мгпткчм, могут бить получены путем вычисления •в» а)м»|>му.1с*:

где / • hcmimai балльность и жене i и или местонахождения тайна или сооружения;

It - балльное гь базисной иэоссйс гы. проходящем по территории с известными япжеиеряо-1ТЮЛОГИЧГГКИМИ условиями:

Л If • приращение балльности в известных инженерно-геологических условиях do сравнению с грани юм:

Д/ • приращение балльное, г и по сравнению с гранитом за счет изменения ивженерно-пччнн и четких условий местности. но ко юрой прохопят иежгамшие изоссйсты или, где нахолаюя конкрстие здания или сооружения.

Пелнчииы Д/ и Д/* он редела юз с я но таблице 1.

Таблица I: Пглкчинд приращений Д/ и Л/f

Тин инженерно-геологических условий Л1 и Д/, 1. Грани г 0 2. И|М‘С1няк и песчаники 0.52 Л. Пнлускалы1МЙ грум г (гипс, мергель) 0.92 •1. Крушвюбломочные (щебень, гравий, галька) ).Эб Г». Песчаные 1.6 6. Глинистые (глины, суглинки, супеси) 1.61 7. Насыпные рыхлые 2.6

5 Оценка характера и степеней разрушения зданий и сооружений.

5.1 Точечные объекты.

Опенка сюпеней разрушения зданий и сооружений, представляющих собой точечные объек-ты, проводится елглукииим образом.

Первоначально по плану или карте населенною пункта (объект*) для каждого здания или сооружение на участке населенного пункта (объекта) определяется максимально возможная или ожидаемая интенсивность землетрясения, выраженная в баллах. Для этого необходимо определим, в какой зоне (но балльности землетрясения) окажется конкретное здание или сооружение. С згой целью на плане или карте населенного пункта (объекта) для указанных из«ксйг.| строятся зоны балльности в нрепелах границы застройки. Построение зон балльности осуществляемся путем выделения полосы шириной равной сумме половины расстояний от указанной изоссйсты до ближних прилегающих яэоссйст (Рис. 5.1.). При дом балльность зоны соответствует балльности изоссйсты, нрохоляшей в этой зоне.

Поясе Точное определение максимально возможной интенсивности землетрясения (маке. ± 0.5 балла) хзя указанного здания или сооружения может Сыть осуществлено по формуле:

5

(/. - li)n,

/ч •

гое I, - интенсивность землетрясения лл» здания или сооружения;

/, - мзосейста наибольшей балльности, or раничивакниая зону, в которой ид холи то задние или сооружение;

Н, - величина привязки злами* или сооружения к июссйстс наименьшей балльности, ограничивающей зону, д которой находится элдннг или гооружгиие;

R| - расстояние между изосгйстами наибольшей и идименыней балльности, ограничим!-юшмми зону,в которой иахопитс* здание или аюружстнис (1*иг. 5.1).

При расположении злами* или сооружсни* сирдид >*г базисной иэосгйсти {I,) в формуле (5.1.) вместо Их полет виляете* величина //,. а имело 1_Х - I j.

После построения всех необходимых зон балльности и определения возможной балльности для каждого знания и сооружения указанными ланнимм заполняется форма.™ъонаннмй бланк N1 (Приложение 3).

Затем на основании зтой информации с учетом справочных данных но степеням разрушения задний и сооружений при землетрясениях (Приложение 1) определяются фактические степени разрушения зланий и сооружений суитгетвукниги застройки населенною нуик та (объекта).

С исльто получения качественного описания разрушения зланий и сооружений в завиеизю-сти от полученной степени разрушения онрслсляется характеристика разрушения злами* и сооружения (Приложение 2). Кроме того, благодаря зтим данным может быть решена обрат-нал задача, связанная с оценкой степени разрушения здания и сооружения по фактическим характеристикам разрушения.

5.2 Площадные объекты.

Оценка степеней разрушения зланий и сооружений, представляющих собой плошадные объекты выполняется в следующей очередности.

Но плану или карте населенного пункта (обьекта) зля каждого злами* или сооружения определяются возможные зоны (но балльности землетрясения), в которых расположены указанные элания и сооружения. Построение зон балльности осуществляется в последовательности аналогичной точечным объектам. После выполнения укатанной процедуры определяются части здания н сооружения, которым соответствует определенная балльность землетрясения по формуле:

5,

So

где о,- - коэффициент, показывающий. какая часть здания или сооружения в какой оказалась зове балльности землетрясения;

Si - плошала здания или сооружения, расположенного я он реле лен но й зоне балльности землетрясения;

- общая площадь здания или сооружения;

« - соответствует величине балльности зон, в которых расположено здание или coopvже-иве (Гнс. 5.2.).

Наряду с указанными для таких типов зланий или сооружений может быть определена средня* балльность do зависимости вида:

б

Гис 5.1 Схема определения зоны средней балльности 1 - здания и сооружения

7

!*HC. 5.2. Схем A    И    Я ОлллЬЧОСТ Я ПАЯ ЗДАНИЙ и AM ПХЧ>ум*!ИяЯ Я АНИС ПАОЩАДпих оOh-

eh' тот.

St и 5# — ЧАСТИ У ПА ПИЯ ПЛИ С€ЮруЖСНЯЙ, У АС положенные п 7-И И МАИ 8-МИ (lAJIAhtllJX ЗОНАХ.

8