паипа. Вопросы для экзамена МРЦПК ответы. Вопросы для экзамена по предмету
 Скачать 388.05 Kb.
|
|
Определение интенсивности землетрясения по сейсмическим шкалам. Оценка степени повреждения зданий. Интенсивность I сейсмических колебаний грунта на поверхности Земли измеряется в баллах. В разных пунктах наблюдения она различна, тогда как магнитуда у толчка только одна. Для оценки интенсивности используются соответствующие шкалы — MSK, Росси — Фореля, модифицированная шкала Меркалли и др. Все шкалы интенсивности делятся на два принципиально разных типа: макросейсмические — построенные на основании обследования разрушений различного типа сооружений; инструментальные — созданные на основе регистрации параметров сейсмических колебаний соответствующими приборами. В России применяется 12-балльная шкала. Колебания интенсивностью до 4 баллов не приводят к разрушениям; колебания в 5 и 6 баллов ощущаются населением и приводят к появлению отдельных трещин в постройках; 7-балльное землетрясение может характеризоваться как сильное и приводить к разрушениям. Катастрофические землетрясения интенсивностью в 11 и 12 баллов приводят к практически полному разрушению сооружений и изменению рельефа местности. Площадь разрушений S зависит от магнитуды М землетрясения. Например, площадь разрушения 7-балльной зоны S7 при очаге землетрясения на глубине 40 км в зависимости от магнитуды М растет следующим образом:
Количество человеческих жертв при землетрясениях зависит от ряда факторов: времени начала землетрясения, магнитуды, глубины очага, степени удаления от населенных пунктов, типа построек и их качества, наличия в зоне землетрясения взрыво- и пожароопасных объектов, водохранилищ и плотин и др. Основной причиной гибели людей является обрушение зданий. Последствия землетрясения определяются его интенсивностью. Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется как интенсивными колебаниями грунта, так и вторичными факторами, среди которых: лавины, оползни, обвалы, опускание и перекосы земной поверхности, разжижение грунта, наводнения при разрушении и прорыве плотин и защитных дамб, а также пожары. Под воздействием ударной волны здания и сооружения ведут себя как упругие колебательные системы. Расчетная оценка такого воздействия требует решения достаточно сложных динамических задач, связанных с описанием поведения упругих конструктивных элементов зданий и сооружений под воздействием ударных нагрузок, определяемых изменяющимися во времени и пространстве параметрами ударной волны. Возникающие в конструктивных элементах нагрузки зависят от параметров волны, характеристик объекта, его размеров и ориентации относительно фронта волны. Наиболее точную оценку последствий воздействия ударной волны на конкретный объект позволяет получить эксперимент, проводимый на его макете с соблюдением правил подобия. Однако применение экспериментальных методов оценки далеко не всегда возможно. Накопленный опыт исследования объектов, подвергавшихся воздействию взрывов, и результатов экспериментов с макетами выявил ряд закономерностей, позволяющих упрощенными методами оценивать возможные ожидаемые последствия воздействия взрывов на здания и сооружения. Ниже будут рассмотрены два метода: по допустимому давлению при взрыве и по диаграмме разрушения объекта. Виды сейсмического районирования территорий. Цели и задачи карт ОСР, ДСР и СМР. Главное различие в назначении между картами. Выделяется три основных вида сейсмического районирования - генеральное или общее сейсмическое районирование (ОСР), детальное сейсмическое районирование (ДСР) и сейсмическое микрорайонирование (СМР). Общее сейсмическое районирование (ОСР) выполняется на федеральном уровне для целей планирования развития регионов, размещения и проектирования промышленных объектов. Первоначальное определение ДСР соответствовало задаче уменьшения разрыва в масштабах картирования между ОСР и СМР. Позднее, когда стало ясно, что невозможно в обозримом будущем провести ДСР всей территории государства, встал вопрос, когда необходимо ДСР, а когда можно без него обойтись. Естественно, в первую очередь ДСР необходимо проводить для территорий перспективного народнохозяйственного освоения и территорий, на которых расположены ответственные объекты. Было оценено соотношение между ОСР, ДСР, СМР. Цели и задачи ДСР те же самые, что и при ОСР. Как следует из названия, при ДСР исследования более детальны: Оцениваются зоны ВОЗ, способные порождать землетрясения более низкого ранга, по сравнению с изучаемыми при ОСР. Оценка интенсивности производится с точностью до полбалла. Впрочем, в разрабатываемых методах ОСР оценки сейсмической опасности также будет вестись опасности с градацией в полбалла. И это правильно, ибо по эмпирическим данным погрешность оценки интенсивности происшедших землетрясений составляет около 0.4 балла. Поскольку к 80-м годам стало ясно, что оценки опасности в баллах недостаточны для проектирования ответственных сооружений, в цели ДСР включено изучение характеристик очагов и среды, определяющих параметры сейсмического движения грунта – резонансная частота спектра, форма спектра, продолжительность сейсмических колебаний. Кроме того, при ДСР в отличие от ОСР изучается геологическая опасность, связанная с сейсмическими воздействиями (крип, оползни, обвалы, снежные лавины, сели и т. д.). Обеспечить более высокую детальность можно только с помощью полевых исследований: геологические маршруты, геоморфологические исследования, буровые работы, тренчинг, установка временных сетей сейсмических станций, обнаружение и трассирование разломов с помощью геофизических, геодезических, в некоторых случаях геохимических методов. Ясно, что ДСР для всей территории страны провести невозможно. Поэтому ДСР проводится под некоторый важный объект от опасного химического предприятия до некоторой территории с высоким экономическим потенциалом. Если при ОСР будет четыре карты, соответствующих различному уровню риска, то для ДСР будет минимум две карты. Для СМР главная задача определена как изучение реакции среды на приходящие сейсмические колебания. До этого часто оценки воздействий производились в рамках СМР, поскольку считалось, что воздействия в очаге можно описать “ступенькой”, для которой форма спектра на скале является константой, а уровень определяется балльностью или магнитудой. Теперь в рамках СМР изучается изменение балльности, уровня и формы спектра по территории строительной площадки. Предлагались для детальных исследований термины УОСР – уточнение общего сейсмического районирования, – уточнение исходной сейсмичности. Первый термин не пригоден потому, что непонятно, что именно требуется уточнить. Стиль изложения? Оценку в баллах? Оценку повторяемости? Думаю, что следует относиться к ОСР как законченной (на данном этапе) работе и все оценки достаточно надежны. В противном случае может появиться множество некомпетентных желающих «уточнить сейсмическую опасность» в угоду заказчику. родился в недрах СМР, поскольку средства для ОСР черпались из бюджета (НИИ), а СМР проводилось за счет строительства. Фактически проводилось только методами геологических исследований. По нашему определению – это часть работ по ДСР, причем результаты не решают большинство задач, стоящих перед ДСР. Целесообразно очертить круг вопросов, который необходимо решить при ДСР. Итак, сформулируем задачу ДСР, как оценку сейсмической опасности в классическом определении, понимая эту оценку в терминах, как сейсмической интенсивности, так и в параметрах сейсмических колебаний. В принципе, задачи ДСР те же, что и при ОСР. Три уровня степени сейсмической опасности для зданий по картам ОСР 2015. Интенсивность сейсмических воздействий в баллах (фоновую сейсмичность) для района строительства следует принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-2015), утвержденных Российской академией наук. Указанный комплект карт предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов и отражает 10%-ную — карта А, 5%-ную — карта В, 1%-ную — карта С вероятности возможного превышения (или 90%-ную, 95%-ную и 99%-ную вероятности непревышения) в течение 50 лет указанных на картах значений сейсмической интенсивности. Указанным значениям вероятностей соответствуют следующие средние интервалы времени между землетрясениями расчетной интенсивности: 500 лет (карта А), 1000 лет (карта В), 5000 лет (карта С). Список населенных пунктов Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах, с указанием расчетной сейсмической интенсивности в баллах шкалы MSK-64 для средних грунтовых условий и трех степеней сейсмической опасности — А (10%), В (5%), С (1%) в течение 50 лет приведен в приложении А*. Карта А предназначена для проектирования объектов нормального и пониженного уровня ответственности. Заказчик вправе принять для проектирования объектов нормального уровня ответственности карту В или С при соответствующем обосновании. Решение о выборе карты В или С, для оценки сейсмичности района при проектировании объекта повышенного уровня ответственности, принимает заказчик по представлению генерального проектировщика. СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ РОССИИ. ОСР-2015-А  СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ РОССИИ. ОСР-2015-В  СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ РОССИИ. ОСР-2015-С  Влияние грунтовых условий на интенсивность землетрясений. Благоприятные и неблагоприятные условия строительства. Характеристики динамических колебаний грунта при землетрясениях. Материалы макросейсмического исследования многих крупных землетрясений показали, что однотипные здания и сооружения, воздвигнутые на различных грунтах в пределах одного населенного пункта, испытывают различное действие землетрясений. Исследования в этом направлении очень активно проводились в середине прошлого столетия в связи с развитием сейсмологических наблюдений и проведением большого объема работ по сейсмическому районированию в наиболее сейсмоактивных районах. После изучения последствий Газлийского землетрясения 8 апреля и 17 мая 1976 г. было установлено, что здания и сооружения в г. Газли, построенные на песчано-глинйстых породах с высоким положением уровня грунтовых вод, сильнее разрушились, чем на участках, сложенных глинами. Разности между участками составили 1,0-1,5 балла. Результаты макросейсмических обследований Исфара-Баткенского землетрясения 31 января 1977 г. показывают, что на участках, расположенных на аллювиально-пролювиальных супесчано-суглинистых отложениях, интенсивность на один балл больше, чем на участках, состоящих из плотных коренных пород. При Хаитском землетрясении 10 июня 1949 г. выявлено повышение интенсивности сотрясения на 1 балл на плотных коренных породах, покрытых рыхлыми наносами песков и супесей мощностью 2-4 м, в отличие от рыхлых грунтов, имеющих большую (10 м) мощность. Влияние литологического состава пород на интенсивность сотрясения также установлено инструментальными исследованиями, проведенными при сейсмическом микрорайонировании территории ряда крупных городов и площади гидротехнических сооружений. В общем случае различие интенсивности колебаний на грунтах разного состава объясняется их физическими свойствами, объективно влияющими на характер распространения сейсмических волн. Прежде всего, это плотность пород и скорость распространения волн. Известно, что амплитуда колебаний в среде обратно пропорциональна величине любого из этих параметров, в связи, с чем на более плотных коренных породах здания и сооружения страдают значительно меньше, чем на рыхлых и менее плотных. На основании интерпретации многочисленных материалов по сейсмическому микрорайонированию С.В. Медведев (1962) разработал таблицу приращения сейсмической интенсивности в зависимости от литологического состава грунтов. Интенсивность землетрясений по этой таблице увеличивается на 4 балла при переходе сейсмической волны от безводных скальных гранитов к обводненным насыпным и почвенным грунтам. Эта таблица приращения сейсмической интенсивности в зависимости от типа грунтов уточняется и дополняется СНиП II-7-81*. В целом можно отметить, что для разных типов грунтов изменчивость их свойств, а соответственно и интенсивность, оценивается по следующим показателям: для скальных грунтов - по петрографическому составу и степени выветрелости; для крупнообломочных грунтов - по гранулометрическому и петрографическому составу, количеству песчано-глинистого заполнителя, степени влажности и плотности; для песчаных грунтов - по гранулометрическому составу, плотности сложения и степени влажности; для глинистых грунтов - по гранулометрическому составу (числу пластичности), показателю консистенции, коэффициенту пористости и плотности. Основными динамическими свойствами грунтов считают: сжимаемость и сопротивление сдвигу. Сжимаемость грунта. Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). Частицы в грунте бывают связанные и несвязанные между собой, но независимо от этого, прочность связей всегда ниже прочности частиц. При возникновении напряжений сжатия изменение объемов происходит за счет уменьшения объемов, располагающихся внутри грунта пор, заполненных водой или воздухом и за счет сгущения связующих (коллоидов). Таким образом, сжимаемость зависит от многих факторов, основными из которых являются физический состав, вид структурных связей частиц и величина нагрузки. По характеру усадки разделяют упругие и пластические деформации. Упругие деформации возникают в результате нагрузок, не превышающих структурную прочность грунтов, т.е. не разрушающих структурные связи между частицами и характеризуются способностью грунта возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузок. Пластические деформации разрушают скелет грунта, нарушая связи и перемещая частицы относительно друг друга. При этом объемные пластические деформации уплотняют грунт за счет изменения объема внутренних пор, а сдвиговые пластические деформации - за счет изменения его первоначальной формы и вплоть до разрушения. При расчетах сжимаемости грунта основные деформационные характеристики определяют в лабораторных условиях согласно коэффициенту относительной сжимаемости, коэффициенту бокового давления и коэффициенту поперечного расширения. Сопротивление сдвигу. Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с откосами. сильфонный грунтовый сейсмический. С этой точки зрения территории классифицируют на три группы: благоприятные, неблагоприятные и особо неблагоприятные. Поскольку требования, предъявляемые к размещению, строительству, инженерной подготовке и благоустройству, неодинаковы для различных городских зон, то для каждой из них используют свои критерии. Методикой анализа предусмотрено последовательное рассмотрение каждого природного фактора (рельеф, грунтовые воды, грунты и т. д.) и все в совокупности. Суммарная (комплексная) оценка природных факторов позволяет учесть их влияние на качество природной и создаваемой градостроительной среды и прогнозировать возможное ухудшение условий вследствие застройки и ее эксплуатации. Для количественной характеристики динамических свойств грунтов применяются две достаточно широких группы показателей. При характеристике свойств грунтов как среды распространения волн напряжений используются следующие основные величины: 1) ряд динамических модулей грунта - модуль Юнга, динамический модуль сдвига, динамический модуль обшей деформации и др.; 2) коэффициент Пуассона; 3) характеристики затухания волн напряжений в грунтах. Под влиянием различных техногенных и природных воздействий грунт испытывает переменные нагрузки в широком диапазоне амплитудных и частотных характеристик. Общее представление о соотношении параметров динамических нагрузок от разных источников и об их относительной значимости даст рис. 8.77. Все практически значимые для инженерной деятельности нагрузки находятся до частот 100 Гц. Источники, генерирующие колебания с частотами, близкими к собственным для большинства зданий (1...8 Гц), находятся в центральной части диаграммы. Сейсмический толчок вызывает низкочастотные колебания сооружений. Поскольку они обладают большой массой, то при колебаниях возникают значительные силы инерции, в результате чего в различных местах конструкций генерируются высокие механические напряжения (сжатия-растяжения и сдвига), которые могут превысить прочность материала в том или другом месте и привести к повреждениям или даже к обрушению всего сооружения. Поэтому в сейсмичных районах возводятся здания с антисейсмическим усилением в уязвимых местах конструкции. Проектирование осложняется тем, что в зависимости от спектра толчка, угла подхода волн к поверхности, типа и жесткости сооружения, формы и глубины заложения фундамента и других факторов могут одновременно возбуждаться разные пространственные формы (или моды) колебаний как сооружения в целом, так и его конструктивных частей. В общем случае сооружение как свободное тело в пространстве имеет шесть степеней свободы и соответствующие им разные пространственные формы, или моды колебаний: три простых поступательных перемещения (вертикальное и два горизонтальных) и три вращательных перемещения: маятниковые колебания, или боковая качка, - колебания вокруг продольной оси; галопирование, или продольная качка, - колебания вокруг поперечной оси; виляние - колебания вокруг вертикальной оси. Вибрации произвольного сооружения с фундаментом являются результатом наложения разных мод колебаний, для каждой из которых существует собственная частота колебаний. |