БЖ. Тема Человек и среда обитания

• Название: Тема Человек и среда обитания
• Дата: 11.10.2019
• Размер: 335.47 Kb.
• Имя файла: BZh.docx
• Тип: Документы; #89645
• страница: 6 из 8

Разность приращений балльности землетрясения в баллах

 

Грунт	Jпост – Jом
Гранит	0,00
Известняк	0,52
Крупнообломочный (щебень, гравий)	0,92
Песчаный	1,60
Глинистый	1,61
Насыпной, рыхлый	2,60
Полускальный	1,36

 

Таблица 2.

 

Классификация зданий по сейсмостойкости

 

Группа			Характеристика зданий		JС, баллы
А	А1	Бескаркасные здания из местного материала без фундамента.		4
	А2	Здания из сырцового кирпича на фундаменте.		4,5
Б	Б1	Здания с деревянным каркасом с лёгкими перекрытиями.		5
	Б2	Здания из жжёного кирпича или бетонных блоков.		5,5
В	В1	Деревянные дома, рубленные в «лапу».		6
	В2	Железобетонные каркасные и крупнопанельные здания.		6,5

 

Таблица 3.

 

Вероятность степени повреждений зданий, РЗД

 

Jреал– JС	Степень повреждения
	0	1	2	3	4	5
0	0,9	0,1	—	—	—	—
1	0,4	0,5	0,1	—	—	—
2	0,1	0,3	0,5	0,1	—	—
3	0,0	0,1	0,3	0,5	0,1	—
4	0,0	0,0	0,1	0,3	0,5	0,1
5	0,0	0,0	0,0	0,1	0,3	0,6
6	0,0	0,0	0,0	0,0	0,1	0,9

 

Таблица 4.

 

Характеристика повреждений зданий

 

Степень повреждения	Описание повреждений	Вид ремонта
1 степени (лёгкие)	Трещины в штукатурке, между панелями, откалывание небольших кусков штукатурки.	текущий
2 степени (умеренные)	Значительные разрушения ограждающих конструкций, откалывание больших кусков штукатурки, сквозные трещины в перегородках, слабые повреждения несущих стен.	капитальный
3 степени (тяжёлые)	Частичное разрушение несущих конструкций, обрушение дымовых труб, значительная деформация каркасов.	восстановительный
4 степени (разрушительные)	Частичное разрушение несущих конструкций, нарушение связей между частями здания, обрушение крупных частей здания.	здание не восстанавливается и подлежит сносу
5 степени	Полное разрушение здания.	—

 

Таблица 5.

 

Устойчивость систем жизнеобеспечения в процентах

 

Система	Интенсивность землетрясения, Jреал, баллы
	6	7	8	9	10
Водоснабжение.	80/90	53/80	48/53	36/48	24/36
Электроснабжение.	85/95	75/85	60/75	43/60	32/43
Газоснабжение.	90/95	85/90	77/85	62/77	50/62
Теплоснабжение.	85/90	77/85	50/77	28/50	15/28
Транспорт.	90/95	85/90	68/85	55/68	20/55
Канализация.	100/100	90/100	82/90	55/68	45/60
Связь.	100/100	90/100	82/90	55/82	30/55
Примечание — В числителе — процент систем, способных функционировать немедленно, в знаменателе — после восстановительных работ в течение суток.

 

Пример решения.

Задание. В 100 зданиях из жжёного кирпича и бетонных блоков, расположенных на полускальном грунте, проживает 100 000 человек. Населённый пункт оказался в зоне землетрясения магнитудой 7,0. Оцените последствия землетрясения в населённом пункте.

 

Решение.

1.  Реальная интенсивность землетрясения:

 

J_реал = J – (∆J_пост – ∆J_ом) = 7 – (1,36 – 1,6) = 7 – (–0,24) = 7 + 0,24 = 7,24

 

2.  Сейсмостойкость зданий из жжёного кирпича или бетонных блоков составляет 5,5;

3.  Приращение балльности землетрясения:

 

J_реал – J_С = 7 – 5,5 = 1,5  2

 

Значения вероятностей получения зданиями повреждений:

 

0	1	2	3	4	5
0,1	0,3	0,5	0,1	—	—

 

4.  Количество повреждённых зданий:

 

0	1	2	3	4	5
0,1100 = 10	0,3100 = 30	0,5100 = 50	0,1100 = 10	—	—

 

5.  Значения вероятностей потерь людей, находящихся в зданиях:

 

РОБЩ	РБЕЗВ	РСАН
0,050,1 = 0,005	0,010,1 = 0,001	0,005 – 0,001 = 0,004

 

6.  Абсолютные значения потерь людей, находящихся в зданиях

 

NЛ ОБЩ	NЛ БЕЗВ	NЛ САН
0,005101000 = 50	0,001101000 = 10	50 – 10 = 40

 

7.  На расстоянии 500 км от берега в океане со средней глубиной 3,5 км произошло землетрясение магнитудой 8. На берегу с уклоном 110^–3 в 1,5 км от уреза воды расположен посёлок из кирпичных среднеэтажных зданий, железнодорожный узел и шоссейная дорога с асфальтовым покрытием. Оцените последствия цунами в районе расположения посёлка.

 

Методика расчёта.

Определяются следующие показатели:

1)      время подхода волн цунами к берегу;

2)      глубина зоны ущерба;

3)      степень разрушения объектов.

 

Исходные данные:

     магнитуды землетрясения M, баллы, или цунами m;

     глубина океана H, м;

     расстояние до эпицентра землетрясения L, м;

     уклон берега i;

     тип зданий.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Определить высоту главной волны цунами h₀, м (таблица 1).

2.  Рассчитать скорость распространения волн цунами v, м/с:

 

V = (2gH)^0,5 ,                  (1)

 

где

g — ускорение свободного падения (9,8 м/с²);

Н — глубина океана, м.

 

3.      Рассчитать время подхода волн цунами к берегу , с

 

 = L / v ,               (2)

 

4.      Рассчитать скорость волны цунами у уреза воды v_ур, м/с

 

v_ур = 3 (h₀)^0,5,                  (3)

 

5.      Рассчитать высоту волны цунами у уреза воды h_ур, м

 

h_ур = 1,5 h₀ ,                    (4)

 

6.      Рассчитать коэффициент шероховатости n

 

n = (h_ур)^0,7 i^0,5 / v_ур ,                  (5)

 

7.      Рассчитать глубину зоны ущерба S_k, м

 

S_k = (h_ур (1 – n) – 0,5) / (i (1 – n)) ,             (6)

 

8.      Рассчитать изменение высоты волны цунами в пределах глубины зоны ущерба на различных расстояниях s от берега h_s, м

 

h_s = (h_ур – i s) (1 – n) ,              (7)

 

9.      Рассчитать изменение скорости волны цунами в пределах глубины зоны ущерба на различных расстояниях s от берега v_s, м/с

 

v_s = v_ур (h_s / h_ур)^0,7 ,                   (8)

 

10.  Определить степень разрушения объектов (таблица 2).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Высота главной волны цунами в метрах

 

Магнитуда		h0
землетрясения M, баллы	цунами m
7,5	1,0	до 3,0
8,0	2,0	4,0–6,0
8,25	3,0	8,0–12,0
8,5	4,0	14,0–20,0

 

Таблица 2.

 

Значения параметров волны цунами, приводящие к разрушению объектов

Наименование объекта	Степень разрушения
	сильная			средняя			слабая
	v, м/с	h, м	v, м/с		h, м	v, м/с		h, м
Деревянные дома
сборные	3,0	2,0	2,5		1,5	2,0		2,0
малоэтажные (1–2 этажа)	3,5	2,0	2,5		1,5	1,0		1,0
Кирпичные здания
малоэтажные (1–3 этажа)	4,0	2,4	3,0		2,0	2,0		1,0
среднеэтажные (4 этажа)	6,0	3,0	4,0		2,5	2,5		1,5
Промышленные здания
бескаркасные и с лёгким металлическим каркасом	5,0	2,5	3,5		2,0	2,0		1,0
с тяжёлым металлическим или ж/б каркасом	7,5	4,0	6,0		3,0	3,0		1,5
Бетонные и ж/б здания	12,0	4,0	9,0		3,0	4,0		1,5
Мосты
деревянные (поток выше проезжей части)	1,0	2,0	1,0		1,5	0,0		0,5
железобетонные	2,0	3,0	1,0		2,0	0,0		0,5
металлические с пролётом 30–100 м	2,0	3,0	1,0		2,0	0,0		0,5
металлические с пролётом более 100 м	2,0	2,5	1,0		2,0	0,0		0,5
Железнодорожные пути	2,0	2,0	1,0		1,0	0,5		0,5
Дороги
с гравийным (щебёночным) покрытием	2,5	2,0	1,0		1,5	0,5		0,5
шоссейные с асфальтовым и бетонным покрытием	4,0	3,0	2,0		1,5	1,0		1,0

 

Пример решения.

Задание. На расстоянии 500 км от берега в океане со средней глубиной 3,5 км произошло землетрясение магнитудой 7,5. На берегу с уклоном 110^–3расположен посёлок из кирпичных среднеэтажных зданий. Оценить последствия цунами в районе расположения посёлка.

 

Решение:

1.      Высота главной волны h₀ = 3,0 м.

2.      Скорость распространения волн цунами:

 

v = (2gH)^0,5 = (29,83500)^0,5  262 м/с.

 

3.      Время подхода волн цунами к берегу:

 

 = L / v = 500 000 / 262  1908 с  32 мин.

 

4.      Скорость волны цунами у уреза воды:

 

v_ур = 3 (h₀)^0,5 = 3(3)^0,5  5,2 м/с.

 

5.      Высота волны цунами у уреза воды:

 

h_ур = 1,5 h₀ = 1,53 = 4,5 м.

 

6.      Значение коэффициента шероховатости:

 

n = (h_ур)^0,7 i^0,5 / v_ур = (4,5)^0,7(0,001)^0,5 / 5,2 = 0,02.

 

7.      Глубина зоны ущерба:

 

S_k = (h_ур (1 – n) – 0,5) / (i (1 – n)) =

= (4,5(1 – 0,02) – 0,5) / (0,001(1 – 0,02)) = 3990 м  4 км.

 

8.      Изменение высоты волны цунами в пределах глубины зоны ущерба на различных расстояниях:

 

h_s = (h_ур – i s) (1 – n) = (4,5 – 0,001*s)*(1 – 0,02) = 4,41 – 0,00098s, м.

 

9.      Изменение скорости волны цунами в пределах глубины зоны ущерба на различных расстояниях:

 

v_s = v_ур (h_s / h_ур)^0,7 = 5,2(h_s / 4,5)^0,7, м/с.

 

Расстояние, м	0	1000	2000	3000	4000
vs, м/с	5,13	4,3	3,4	2,38	1,1
hs, м	4,41	3,43	2,45	1,47	0,49

 

10.  Кирпичные среднеэтажные здания, расположенные на берегу, будут полностью разрушены.

 

1.  Посёлок состоит из 50 кирпичных малоэтажных зданий, в каждом из которых проживает 1000 человек. Оценить последствия урагана со скоростью ветра 30 м/с в посёлке.

 

Методика расчёта.

Определяются следующие показатели:

1)      степень разрушения зданий и качественная картина повреждений;

2)      общие, санитарные и безвозвратные потери людей, находившихся в зданиях.

 

Исходные данные:

     скорость ветра u, м/с;

     тип зданий;

     количество зданий;

     количество людей в одном здании.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Определить степень разрушения здания (таблица 1) и его качественную картину (таблица 3).

2.  Рассчитать значения вероятностей общих Р_ОБЩ, безвозвратных Р_БЕЗВ, санитарных Р_САН, потерь людей в разрушенных зданиях (таблица 2).

3.  Рассчитать абсолютные значения общихN _{Л ОБЩ}, безвозвратных N _{Л БЕЗВ} и санитарных N _{Л САН} потерь людей, находившихся внутри зданий по формулам:

 

N _{Л ОБЩ} = Р_ОБЩ N_Л ,                   (1)

 

N _{Л БЕЗВ} = Р_БЕЗВ N_Л .                  (2)

 

N _{Л САН} = Р_САН N_Л                      (3)

 

где

N_Л – общая численность людей в зданиях.

 

Справочные материалы.

Таблица 1.

 

Зависимость степени разрушения зданий и сооружений от скорости ветра, м/с

 

Тип зданий, сооружений и оборудования	Степень разрушения
	слабая	средняя	сильная	полная
Промышленные здания с лёгким металлическим каркасом и здания бескаркасной конструкции	25–30	30–50	50–70	 70
Кирпичные здания малоэтажные	20–25	25–40	40–60	 60
Кирпичные здания многоэтажные	20–25	25–35	35–50	 50
Административные многоэтажные здания и здания с металлическим и железобетонным каркасом	20–35	35–50	35–60	 60
Крупнопанельные жилые здания	20–30	30–40	40–50	 50
Складские кирпичные здания	25–	30–45	45–55	 55
Легкие склады-навесы с металлическим каркасом и шиферной кровлей	15–20	20–45	45–60	 60
Склады-навесы из железобетонных элементов	25–35	35–55	55–70	 70

 

Таблица 2.

 

Вероятность потерь людей в разрушенных зданиях при ураганах в процентах

 

Потери	Степень разрушения здания
	слабая	средняя	сильная	полная
общие	0,05	0,30	0,60	1,00
безвозвратные	0,00	0,08	0,15	0,60
санитарные	0,05	0,22	0,45	0,40

 

Таблица 3.

 

Качественная характеристика разрушений зданий

 

Тип зданий	Степень разрушения
	слабая	средняя	сильная
Производственные и административные	разрушение наименее прочных конструкций зданий и сооружений: заполнений дверных и оконных проёмов; небольшие трещины в стенах, откалывание штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах или падение их отдельных частей	разрушение перегородок, кровли, части оборудования; большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб, разрушение оконных и дверных заполнений, появление трещин в стенах	значительные деформации несущих конструкций; сквозные трещины в стенах, обрушение частей стен и перекрытий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей

 

Пример решения.

Задание. Посёлок состоит из 50 кирпичных многоэтажных зданий, в каждом из которых проживает 1000 человек. Оценить последствия урагана со скоростью ветра 40 м/с в посёлке.

 

Решение:

1.  Кирпичные многоэтажные здания получат сильные разрушения.

2.  Значения вероятностей потерь людей в разрушенных зданиях:

 

РОБЩ	РБЕЗВ	РСАН
0,6	0,15	0,45

 

3.  Абсолютные значения потерь людей, находившихся внутри зданий:

 

NЛ ОБЩ	NЛ БЕЗВ	NЛ САН
0,6501000 = 30 000	0,15501000 = 7 500	0,45501000 = 22 500

 

4.  Посёлок из малоэтажных деревянных зданий расположен на речном берегу высотой 5 м. Река имеет трапецеидальное русло шириной 100 м и глубиной 10 м, площадь водосбора составляет 500 км². Скорость течения реки 2 м/с, углы наклона берегов равные. Оценить последствия наводнения, обусловленного выпадением осадков интенсивностью 100 мм/ч, в посёлке.

 

Методика расчёта.

Определяются последствия наводнения на объекте экономики.

Исходные данные:

     тип русла реки;

     ширина дна реки а₀, м;

     ширина реки до наводненияb₀, м;

     глубина реки до наводнения h₀, м;

     высота месторасположенияh_м, м;

     углы наклона берегов рекиm, n, град

     скорость течения до наводнения v₀, м/с;

     интенсивность осадков (таяния снега) J, мм/ч;

     площадь водосбора реки F, км²;

     тип объектов.

 

Порядок проведения расчётов.

Выбрать расчётную схему (рисунок 1):



 

Рис. 1. Схематизация сечения русла реки

 

где

b — ширина реки во время наводнения, м;

h — высота подъёма воды, м; h_з — глубина затопления, м.

 

1.  Рассчитать расход воды в реке до наводненияQ₀, м³/с:

 

Q₀ = v₀ S₀ ,            (1)

 

где

S₀ — площадь поперечного сечения русла до наводнения:

     для треугольного сечения русла S₀ = 0,5b₀h₀;

     для трапецеидального сечения русла S₀ = 0,5(а₀ + b₀)h₀.

 

2.  Рассчитать расход воды в реке при наводнении Q_max, м³/с:

 

Q_max = Q₀ + JF / 3,6                 (2)

 

3.  Рассчитать высоту подъёма воды в реке при наводнении h, м:

     для треугольного сечения русла реки:

 

h = (2Q_max (h₀)^5/3 / (b₀ v₀))^3/8 – h₀ ,              (3)

 

     для трапецеидального русла реки:

 

h = ((2Q_max((b₀–а₀)/(ctgm+ctgn))^5/3)/(b₀v₀))^3/8–((b₀–а₀)/(ctgm+ctgn)) ,                   (4)

 

при m = n, ctgm = ctgn = (b₀–а₀)/(2h₀).

 

4.  Рассчитать максимальную скорость течения при прохождении наводнения v_max, м/с:

 

v_max = Q_max / S_max ,           (5)

 

где

S_max — площадь поперечного сечения русла при наводнении:

     для треугольного сечения русла S_max = 0,5b h; b = 2 h ctgm; ctgm = b₀ / (2 h₀);

     для трапецеидального сечения русла S_max = 0,5(а₀ + b) h, в этом случае при m = n, b = а₀ +2 h ctgm.

 

5.  Рассчитать глубину затопления h_з, м:

 

h_з = h – h₀ – h_м ,              (6)

 

6.  Рассчитать максимальную скорость потока наводнения v_з, м/с:

 

v_з = v_max f ,             (7)

 

где

f — параметр удалённости объекта от русла реки (таблица 1).

 

7.  Определить степень повреждения объектов (таблица 2).

8.  Оценить долю повреждённых объектов на затопленных площадях (таблица 3).

 

Пример решения.