Характеристики на земетресенията
Земетресенията са трусове и вибрации на земната повърхност, възникващи в резултат на внезапни размествания и разкъсвания в земната кора или в горната част на земната мантия и предавани на големи разстояния под формата на еластични вибрации.
В недрата на земята непрекъснато протичат сложни процеси на натрупване на енергия, чието освобождаване предизвиква сеизмичен шок. Моментът на освобождаване на тази енергия се свързва с движението на тектоничните плочи, изграждащи земната кора. На границите на плочите протичат следните процеси: плочите могат да се раздалечават, да се движат, да се плъзгат една спрямо друга.
В точката на сблъсък на две плочи земната повърхност се деформира с освобождаване на съхранена енергия. Земетресения от този тип се наричат тектонични. Възможни са земетресения във вътрешните части на плочите, които се наричат вътрешноплочови земетресения. Те възникват поради развитието на деформация (натрупване на енергия в плочите), причинена от натиск в краищата.
Вулканите са една от причините за земетресения. На места, където плочите се раздалечават, поради термична конвекция възникват възходящи потоци, изхвърлящи лава. Този процес е придружен от освобождаване на енергия и генерира вулканично земетресение.
Земетресенията могат да бъдат причинени и от човешки инженерни дейности. Те възникват в резултат на пълнене на големи резервоари с вода или изпомпване на вода в кладенци.
Броят на човешките жертви при земетресения зависи от редица фактори: времето на началото на земетресението, магнитудът, дълбочината на огнището, отдалечеността от населените места, вида на сградите и тяхното качество, наличието на взривоопасни и пожароопасни обекти в земетръсната зона, резервоари, язовири и др. Основната причина за смъртта при земетресения е срутването на сгради.
Основенземетресенията се характеризират с магнитуд и интензитет.
Магнитудът на земетресението е мярка за общото количество енергия, излъчена от сеизмичен удар под формата на еластични вълни в хипоцентъра на земетресението, разположен в огнището на земетресението на дълбочина до 750 km. Проекцията на хипоцентъра върху земната повърхност определя епицентъра на земетресението, около който има зона, наречена епицентрална и изпитваща най-големи земни вибрации.
Интензивността на земетресението се определя от количеството вибрации на земята на земната повърхност и се изчислява в точки, като за това по правило се използва скалата MSK-64.
Земетресенията се класифицират по интензитет, както следва:
- слаб 1-3 точки;
- умерено 4 точки;
- доста силни 5 точки;
- силни 6 точки;
- много силен 7 точки;
- разрушителен 8 точки;
- унищожителни 9 точки;
- унищожаване на 10 точки;
- катастрофални 11 точки;
- силно катастрофални 12 точки.
Интензитетът на земетресениеJ(R) в България се определя по формулата:
J(R) = 3 + 1,5M– 3,5log, (5.1)
къдетоRе разстоянието от епицентъра на земетресението, km;h– дълбочина на хипоцентъра на земетресението, km;M– магнитуд на земетресението.
Магнитудът на земетресението се изчислява по формулата:
къдетоZm е амплитудата на земните вълни, микрони.
Реалният интензитетJистинското земетресение и степента на разрушаване на сградите и конструкциите ще зависят от вида на почвата както под сградата, така и от останалата част от околното пространство:
където, ΔJpost – точково увеличение за почвата (в сравнение с гранит), върху която е построена сградата; ΔJo.m –увеличение на оценката за почвата в околността (Таблица 5.1).
Всички сгради и типични структури на традиционното развитие (без антисеизмични мерки) са разделени на три групи, всяка от които се характеризира с определена сеизмична устойчивост (Таблица 5.2).
Състоянието на сградите и конструкциите се оценява по степента на уврежданеI(Таблица 5.3).
Хората, които са вътре в сградата по време на земетресението, са засегнати основно от фрагменти от строителни конструкции. Вероятността за общи (Pобщо) и невъзстановими (Pбезв) загуби в зависимост от степента на увреждане на сградата са представени в табл. 5.4.
| Тип на почвата | ΔJпост; ΔJo.m | Тип на почвата | ΔJпост; ΔJo.m |
| гранит | пясъчен | 1.6 | |
| варовик | 0,52 | глинест | 1.61 |
| чакъл, чакъл | 0,92 | насипно насипно състояние | 2.6 |
| полускалисти почви | 1.36 | - | - |
Класификация на сградите и съоръженията по сеизмична устойчивостJс
| Група | Характеристики на сградата | Js, точки |
| А | A1 | Сгради със стени от местни строителни материали: кирпич без рамка; кирпичени или кални тухли без основа; от валцуван или ломен камък на глинен разтвор и без правилна (от тухла или правилен камък) зидария в ъглите |
| A2 | Сгради със стени от кирпичени или глинени тухли; с каменни, тухлени или бетонни основи; от ломен камък във вар, цимент или смесен хоросан с правилна зидария в ъглите, сгради с дървена рамка, запълнена с кирпич или глина, с тежкиглинени или глинени покриви | 4.5 |
| б | B1 | Сгради с дървена конструкция с кирпичен или глинен пълнеж с лека плоча |
| B2 | Типични сгради от печени тухли, дялан камък или бетонни блокове на вар, цимент или сложен хоросан: масивни огради и стени, трансформаторни павилиони, силози и водни кули | 5.5 |
| IN | В 1 | Дървени къщи, нарязани на "лапа" или "обло" |
| НА 2 | Типични стоманобетонни, рамкови, едропанелни и армирани едроблокови къщи; стоманобетонни конструкции | 6.5 |
| СЪС | C7 | Типови сгради и конструкции от всякакъв вид (тухлени, блокови, панелни, бетонни, дървени) с антисеизмични мерки за проектна сеизмичност 7 точки |
| C8 | Същото за проектна сеизмичност 8 точки | |
| C9 | Същото за проектна сеизмичност 9 точки |
Степени (I) на разрушение на сгради при земетресения
| Степен | Характеристика на щетите |
| Без видими щети | Разклащане на сгради като цяло; прах се сипе от пукнатините, вар се рони |
| Слаби щети | Слаби повреди по материалните и неконструктивните елементи на сградата; тънки пукнатини в мазилката; отчупване на малки парчета мазилка; тънки пукнатини в кръстовищата на подове със стени. Няма видими повреди по конструктивните елементи. За отстраняване на щетите е достатъчен текущ ремонт на сградата. |
| Умерени щети | Значителни повреди по материалните и неконструктивните елементи на сградата, падащи пластове мазилка, пукнатини в преградите. Слаба повреда на носителяконструкции: тънки пукнатини в носещи стени, незначителни деформации и малки отломки от бетон или хоросан във възлите на рамката и във връзките на панелите. За отстраняване на щетите е необходим основен ремонт на сградата. |
| Тежки щети | Разрушаване на неконструктивни елементи на сградата: срутвания на части от прегради, корнизи, комини. Значителни повреди на носещите конструкции: чрез пукнатини в носещите стени, значителни деформации на рамката, забележими измествания на панелите, разцепване на бетон в възлите на рамката. Сградата е с възможност за ремонт. |
| Частично разрушаване | Частично разрушаване на носещи конструкции: счупвания и падания на носещи стени; празнини в ставите и възлите на рамката; нарушаване на комуникацията между частите на сградата; срутване на отделни подови панели; срутване на големи части от сградата |
| колапс | Срутване на носещи стени и тавани, пълно срутване на сградата със загуба на форма |
Вероятност за пълни (Робщо) и невъзстановими (Рневъзстановими) загуби
| Вероятност за загуба | Степента на разрушение на сградата (I) | ||
| 0, 1, 2 | |||
| Pобщо | 0,05 | 0,5 | 0,95 |
| Pбез | 0,01 | 0,17 | 0,65 |
За група сгради от един и същи тип, в зависимост от тяхната сеизмична устойчивостJs и действителната интензивност на земетресениетоJреално, може да се намери средна степен на разрушение (Таблица 5.5), която се използва за приблизителна оценка на загубата на населението, намиращо се в тези сгради, съгласно Таблица. 5.4.
Зависимост на средната степен на разрушение на сгради от същия тип (Jsr) от намалената интензивност (Jреално -Js)
| Jреално –Js | |||||||
| Jср | 0,1 | 0,50 | 1.5 | 2.5 | 3.5 | 4.5 | 4.9 |
Така че степента на разрушение на сградите също е случайна променлива, така че по-точните загуби на населението трябва да бъдат оценени чрез техните математически очаквания. За да направите това, първо изчислете вероятностите за човешки загуби от различни видове (структура на загубите) по формулите:
- вероятност за общи загуби на населението
Робщо = 0,05 ∙ ( + ) + 0,95 ∙ , (5,4)
- вероятността от безвъзвратни загуби на населението
Рбез c = 0.01 ∙ + 0.17 ∙ + , (5.5)
- вероятността от санитарни загуби на населението
където е вероятността сградите да получат нива на щети от 3 до 5 (Таблица 5.4).
Освен това, като се има предвид, че по своята физическа същност стойноститеРобщ ,Рбезв ,Рsan представляват относителни загуби на населението, което се разбира като съотношение на населението (по вид повреда) в сградите към общото му население в тях, тогава абсолютните загуби на население в сгради по време на земетресение се определят по формулите:
къдетоNgen ,Nbezv ,Nsan са абсолютни общи, невъзстановими и санитарни загуби,Nz е броят на хората в сградите.