Оцінка стійкості об'єкту до дії сейсмічних хвиль землетрусу

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра безпеки

життєдіяльності

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних робіт з курсу БЖД для

бакалаврів усіх професійних напрямків

денної і заочної форм навчання

 

Одеса 2014

Методичні вказівки до практичних робіт з курсу БЖД для бакалаврів усіх професійних напрямків денної і заочної форм навчання /Укл. О.А. Нетребський, С.М. Неменуща, З.М. Сахарова / ­Одеса: ОНАХТ, 2014.- 114 с.

 

 

 

Відповідальний за випуск зав. ка­фе­д­рою безпеки життєдіяльності О.А. Нетребський, д-р техн. наук, професор

Затверджено радами спеціальностей:

 

7.05020201, 8.05020201, 6.050202, 8.05070204, 6.050702	прот. № 1 від 26.09. 2014 р.
7.03050401, 8.03050401, 6.030504, 7.03050901, 8.03050901, 6.030509, 7.03060101, 8.03060101, 6.030601	прот. № 1 від 26.09. 2014 р.
7.03051001, 8.03051001, 7.03051002, 8.03051002, 6.030510	прот. № 1 від 17. 10. 2014 р.
7.04010601, 8.04010601, 7.04010602, 8.04010602, 7.04010603, 8.04010603, 7.04010604, 8.04010604, 6.040106	прот. № 1 від 12.09. 2014 р.
7.05050313, 8.05050313, 6.050503, 8.05050206, 6.050502	прот. № 1 від 25.09. 2014 р.
7.05170101, 8.05170101, 7.05170103, 8.05170103, 7.05170104, 8.05170104, 7.05170105, 8.05170105, 7.05170106, 8.05170106, 7.05170107, 8.05170107, 7.05170108, 8.05170108, 7.05170109, 8.05170109, 7.05170110, 8.05170110, 7.05170112, 8.05170112, 6.051701	прот. № 2 від 23.10. 2014 р.
6.030507	прот. № 1 від 15.10. 2014 р.
7.05010101, 8.05010101, 7.05010102, 8.05010102, 6.050101, 7.05010201, 8.05010201, 7.05010203, 8.05010203, 6.050102	прот. № 4 від 30.10. 2014 р.
7.05060403, 8.05060403, 7.05060404, 8.05060404, 7.05060405, 8.05060405, 7.05060406, 8.05060406, 6.050604	прот. № 1 від 23.09. 2014 р.
7.05060101, 8.0506010, 7.05060102, 8.05060102, 6.050601, 7.05070107, 8.05070107, 6.050701, 7.05030402, 8.05030402, 6.050304	прот. № 2 від 04.11. 2014 р.
7.14010101, 6.140101, 6.140103	прот. № 2 від 21.10. 2014 р.

 

 

Підписано до друку _____________ 2014 р. Формат 1/16.

Ум. друк. арк. ___ Замовл. № ___ Тираж 300.

Змістовний модуль 1. Теоретичні основи безпеки життєдіяльності. Забезпечення природної, техногенної та соціальної безпек.

Тема 2: «Природне середовище і його загрози».

 

Практична робота № 1

ОЦІНКА СТІЙКОСТІ ОБ’ЄКТА

ДО ВПЛИВУ СЕЙСМІЧНОЇ ХВИЛІ ЗЕМЛЕТРУСУ

(2 години)

 

Мета і завдання роботи

Мета: засвоїти методику оцінки стійкості роботи об'єкта в умовах дії землетрусу.

Завдання: навчитися визначати величини інтенсивності коливання земної кори в балах та оцінювати стійкість обєкта до впливу сейсмічної хвилі землетрусу.

 

Завдання на підготовку до практичної роботи

Студент повинен вивчити теоретичний матеріал у відповідності зі списком наведеної літератури. Підготувати протокол виконання роботи. В протоколі вказати назву, мету, завдання роботи. Коротко викласти відповіді на питання для самоперевірки (№ 1-6), які наведені в методичних вказівках (МВ). Зробити оцінку стійкості об’єкта до впливу сейсмічної хвилі землетрусу відповідно до завдання (табл. 1.4).

Знати: мету і зміст майбутньої роботи; характеристику величини і потужності землетрусу; методологію оцінки стійкості об’єкта до впливу сейсмічної хвилі землетрусу.

Уміти: оцінювати стійкість об’єкта до впливу сейсмічної хвилі землетрусу та основні заходи захисту виробничого персоналу.

Список літератури

1. Методичні вказівки до виконання практичної роботи «Оцінка стійкості об’єкта до впливу сейсмічної хвилі землетрусу».

2. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения: Справочник /Г.П. Демиденко, Е.П.Кузнецов, П.П.Орлов и др.: Под ред. Г.П. Демиденко. - 2-е изд., переработанное и доп. – К.: Вища школа, 1989. - 267 с.

3. Манойло О.Г. Безпека життєдіяльності. Посібник до виконання практичних робіт для студентів всіх спеціальностей. – Одеса: ОДАХ, 2011. - 56 с.

Загальні положення

Землетруси - це сейсмічні явища, що виникають у результаті раптових зсувів і розривів у земній корі або верхній частині мантії, які передаються на великі відстані у вигляді різких коливань і призводять до руйнування будинків, споруд, пожеж і людських жертв. В результаті землетрусів утворюються тріщини, зсуви ґрунту, грязьові потоки, сніжні лавини, цунамі тощо.

Місце, де виникає зсув гірських порід, називають джерелом землетрусу. Це джерело звичайно розміщене на глибині понад 10 км. Над ним розташоване місце найбільшого прояву землетрусу. Його називають епіцентром. Причиною землетрусів є зсуви у гірських породах земної кори, розломи, вздовж яких один скельний масив з величезною швидкістю треться по іншому. При цьому гігантська енергія спричинює коливання в скельних породах, які розповсюджуються на сотні кілометрів. Коливання при землетрусі бувають трьох типів: повздовжні; поперечні та хвилі, що переміщуються по поверхні землі.

Землетруси поділяють на тектонічні, вулканічні, обвальні, наведені, пов'язані з ударами космічних тіл по Землі і моретруси . Тектонічні землетруси виникають унаслідок тектонічних процесів, що відбуваються в надрах Землі. Вулканічні землетруси виникають через розповсюдження сейсмічних хвиль від виверження вулкану. Причиною обвальних землетрусів є обвали карстових пустот або покинутих гірських виробок (копалень). При цьому сейсмічні хвилі незначні. Причинами наведених землетрусів є наслідки непродуманої діяльності людей. Наприклад, під забудовами м. Одеси є розгалужена мережа катакомб, тому дуже часто спостерігаються обвали будівель, доріг тощо.

Величину і потужність землетрусу характеризує магнітуда землетрусу – це енергія, яка виділяється при землетрусі у вигляді сейсмічних хвиль.Її фіксують за допомогою спеціальних приладів - сейсмографів і проводять складні розрахунки. За допомогою шкали Ч.Ріхтера (відомий американський геолог), який першим запропонував її у 1935 р. присвоюють бали потужності землетрусу. Шкала Ріхтера містить умовні одиниці від 1 до 9,5. Нульова позначка на сейсмографі означає абсолютний спокій ґрунту, один бал вказує на слабкий підземний поштовх, кожний наступний бал позначає поштовх в 10 разів сильніший за попередній. Так, 9-бальний землетрус у 10 разів сильніший за 8 –бальний і у 100 разів – ніж 7 бальний. Існує також міжнародна сейсмічна 12 бальна шкала МSК-64 (табл.1.1), яка характеризує інтенсивність сейсмічної дії ( використовують для розрахунків у будівництві на сейсмічно небезпечних територіях на теренахбувшого СРСР). Вона характеризує силу землетрусу за сприйняттям його людиною, характером руйнування будівель та змінами у природньому середовищі. У країнах Євросоюзу використовують «Європейську макросейсмічну шкалу» (ЕМS-98).

Під час землетрусу з обмеженої області (осередок землетрусу) під поверхнею землі утворюються і поширюються пружні коливання - сейсмічні хвилі.

Сейсмічні хвилі – це, по суті, низькочастотні звукові хвилі в твердій пружній землі. Вони викликають стиснення, зрушення і змішення частинок земної кори, викликаючи на поверхні землі руйнування і загибель людей.

Руйнування поділяють на ступені - повні, сильні, середні і слабкі.

Повні руйнування - у будівлях і спорудах зруйновані всі основні опорні конструкції й обрушені перекриття. Відновлення стає неможливим. Устаткування, засоби механізації і техніка відновленню не підлягають. На комунально-енергетичних мережах (КЕМ) - розриви кабелів, руйнування значних ділянок трубопроводів, опор ліній електропередач та інші руйнування.

Сильні руйнування - у будівлях і спорудах значні деформації опорних конструкцій, зруйнована велика частина перекриттів і стін. Відновлення будівель і споруд можливо, але недоцільно, адже відновлення практично зводиться до нового будівництва з використанням деяких конструкцій, що збереглися.

Устаткування і механізми переважно зруйновані і значно деформовані. На КЕМ розриви та деформаціях на окремих ділянках підземних мереж. Деформація опор повітряних ліній електропередач та зв'язку.

Середні руйнування - у будівлях і спорудах зруйновані, головним чином, другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини у зовнішніх стінах. Перекриття і підвали не зруйновані.

Деформовані окремі вузли устаткування і техніки. Техніка вийшла з ладу і вимагає капітального ремонту. На КЕМ деформовані і зруйновані окремі опори повітряних ліній електропередач, є розриви і пошкодження технологічних трубопроводів. Для відновлення об'єкту (елементу) потрібен капітальний ремонт, виконання якого можливо власними силами об'єкту.

Слабкі руйнування - в будівлях і спорудах зруйновані частина внутрішніх перегородок, заповнення дверних і віконних отворів. Устаткування має незначні деформації другорядних елементів. На КЕМ є незначні руйнування і поломки конструктивних елементів. Для відновлення об'єкту (елементу) потрібен дрібний ремонт.

Ступінь руйнування будівлі конкретного типу, споруди або устаткування при дії сейсмічних хвиль визначається, головним чином, інтенсивністю коливання земної кори, (I, у балах).

Ступені руйнування деяких об'єктів при різній інтенсивності коливання земної кори (надмірному тиску) приведені у таблиці 1.1.

Вказані в таблиці мінімальне і максимальне значення інтенсивності коливання земної кори, що викликали той або інший ступінь руйнування, пояснюються можливими відмінностями в конструкції будівель, споруд та іншими чинниками.

Землетруси можуть супроводжуватися вторинними факторами поразки: пожежами, вибухами, обвалами, зараженням місцевості радіоактивними або сильнодіючими отруйними речовинами та іншими чинниками.

Таблиця 1.1.

Характеристика інтенсивності землетрусу за шкалою MSK-64

Інтенсивність коливання земної кори (І), бали	Ступінь руйнування	Очікувані наслідки
1-3	Руйнувань, як правило, немає
4-5	Слабкі	Незначні пошкодження окремих елементів будівель, споруд, устаткування, КЕМ. Окремі пожежі.
6-7	Середні	Зберігаються коробки будівель і інших міцних конструкцій, опори стін, залізобетонні перекриття. Внутрішня частина будівель вигоряє. устаткування, КЕМ отримують значні пошкодження. Підземні КЕМ зберігаються. Окремі і суцільні пожежі.
8-9	Сильні	Зберігається лише менша частина найбільш міцних конструкцій будівель і споруд. Устаткування повністю виходить з ладу. Підземні КЕМ отримують слабкі пошкодження. Суцільні пожежі.
10-12	Повні	Повне обвалення будівель і споруд. Загальна катастрофа. Сильна зміна ландшафту місцевості.

Оцінка стійкості об'єкту до дії сейсмічних хвиль землетрусу

За критерій стійкості об'єкту до дії сейсмічних хвиль приймається значення інтенсивності коливання земної кори (I) в балах, при якому інженерно-технічний комплекс об'єкту зберігається або отримає середні і слабкі руйнування. Це значення інтенсивності коливання земної кори прийнято вважати межею стійкості об'єкту до сейсмічної хвилі (I lim).

Оцінка стійкості об'єкту до дії сейсмічних хвиль зводиться до визначення межі (I lim) та порівняння її з можливим максимальним значенням інтенсивності коливання земної кори (I mах, в балах).

Для оцінки потрібні наступні дані:

- прогнозована максимальна величина інтенсивності коливання земної кори (I mах, в балах);

- характеристика об'єкту та його елементів.

Задача. Оцінити стійкість складального цеху заводу холодильних агрегатів до дії сейсмічних хвиль землетрусу.

Приклад розрахунку.

1.Виявляємо основні елементи в конструкціях будівлі, технологічного устаткування і КЕМ складального цеху, від яких залежить його виробнича діяльність (варіант 0 табл. 1.4) і результати заносяться в табл. 1.2.

2. Для кожного елементу цеху визначаємо ступінь руйнування (слабкі, середні, сильні або повні) в залежності від величини інтенсивності коливання земної кори. Ці величини приведені в таблиці 1.4.

Знайдені величини інтенсивності коливання земної кори за всіма елементами відображаємо умовними знаками за шкалою інтенсивності в таблиці 1.2.

3. Визначаємо межу стійкості кожного елементу цеху. За межу стійкості елементу береться величина інтенсивності коливання земної кори, що знаходиться на межі слабких і середніх руйнувань.

4. Визначаємо межу стійкості цеху за мінімальним значенням межі стійкості елементів. Порівнюючи межу стійкості всіх елементів цеху, знаходимо, що межа стійкості складального цеху заводу холодильних агрегатів (I lim) складає 3 бали.

Таблиця 1.2.