Общие положения




Скачать 223.6 Kb.
НазваниеОбщие положения
Дата публикации11.07.2013
Размер223.6 Kb.
ТипДокументы
lit-yaz.ru > Математика > Документы
Глава 2. Завалы, образующиеся при разрушении зданий

в зонах поражения

Общие положения


При воздействии поражающих факторов взрывов, землетрясений, цунами и разрушения плотин здания могут получить ту или иную степень разрушения. Анализ характера разрушений зданий при чрезвычайных ситуациях показал, что здания при полном разрушении практически полностью превращаются в обломки, образуя завалы. При разрушении зданий на ступень ниже полной в расчетах можно принять, что объем завалов составляет примерно 50% от объемов завалов зданий в случае их полного разрушения.

Завалы различных типов зданий характеризуются показателями. Показатели завалов зданий являются определяющими параметрами при выборе технологии спасательных работ. Показатели можно свести к двум группам:

показатели, непосредственно характеризующие завал;

показатели, характеризующие обломки завала.

К показателям, непосредственно характеризующим завал, можно отнести:

дальность разлета обломков;

высоту завала;

объемно-массовые характеристики завалов;

структуру завалов по весу обломков, составу строительных элементов и арматуры.

К показателям, характеризующим обломки завала, относят:

вес обломков;

геометрические размеры;

структуру и содержание арматуры.
^ 2.1. Расчетные схемы завалов
На основании анализа материалов натурных завалов зданий установлено, что завалы зданий можно упрощенно представить как обелиски – геометрические фигуры с прямоугольными основаниями, расположенными в параллельных плоскостях (рис.2.1). Противоположные боковые грани обелиска наклонены к основанию. Основными данными для построения этой фигуры являются размеры основания здания А и В, высота завала h и дальность разлета обломков L. Характерными геометрическими показателями завала также являются длина и ширина завала.

Длина завала - геометрический размер завала в направлении наибольшего размера А здания

Азав = 2 L + A. (2.1)
Ширина завала – геометрический размер завала в направлении наименьшего размера В здания

Взав = 2 L + В. (2.2)
Расчетные схемы завалов зависят от воздействия поражающего фактора. Принимается, что при аварии со взрывом внутри здания, обломки разлетаются в стороны равномерно, а при взрыве вне здания обломки смещаются по направлению действия воздушной ударной волны.

Характерный размер завала по направлению действия воздушной ударной волны в последнем случае равен
Взав = В + L или Азав = А + L. (2.3)

Верхняя грань расчетного обелиска при авариях со взрывом принимается равной площади основания здания. При землетрясениях площадь верхней грани обелиска по размерам меньше площади основания здания. Длина и ширина верхней грани обелиска, для этого случая, соответственно равна
А1 = А - 2L; В1 = В - 2L. (2.4)
2.2.Дальность разлета обломков

^

Дальность разлета обломков при взрывах



Рассмотрим методику определения дальности разлета обломков при взрывах, приняв следующие предпосылки:

волна мгновенно обтекает обломки вследствие их небольших размеров;

вращения обломков при разлете и изменения за счет этого лобовой площади Fл (миделя) не происходит.

Дальность разлета обломков (L) - расстояние от контура здания до основной массы обломков.

Смещение обломков можно описать уравнениями движения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Рассмотрим сначала горизонтальное движение обломков с учетом сопротивления воздуха.

Силу, создаваемую скоростным напором воздушной ударной волны действующим на обломок, вычисляют по формуле
Fск = Сх  Fл , (2.5)

где Сх - коэффициент лобового сопротивления, который для обломков принимают равным 1.5;

ф (t) и Uф (t) - плотность и скорость воздушного потока в момент времени t;

Fл - площадь лобового сечения обломков.





По мере увеличения скорости обломков возрастает сопротивление воздушного потока горизонтальному движению обломка

Fх(t) = Сх  Fл , (2.6)
где (t) - горизонтальная скорость обломка в момент времени t.
Теперь рассмотрим вертикальное движение обломков с учетом сопротивления воздуха. Нагрузка, создаваемая силой тяжести, составит
Р = Fл · d · · q, (2.7)
где d - толщина стены здания;

 - плотность материала;

q - ускорение свободного падения.
Сопротивление воздушного потока вертикальному движению можно описать зависимостью

, (2.8)
где Су - коэффициент сопротивления (Сух);

Fн - площадь горизонтального сечения обломка;

y2(t) - вертикальная скорость обломка в момент времени t.
Тогда движение обломка можно описать системой уравнений
, (2.9)
где m = Fл · d · - масса обломка.
Расчеты по формуле (2.9) и данные натурных завалов показывают, что дальность разлета обломков при минимальном давлении, вызывающем полное разрушение стен зданий, приближенно составляет L = (Н - высота здания).

^

Дальность разлета обломков при землетрясениях



При землетрясениях дальность разлета обломков рассчитывается из условия, что угол наклона боковых сторон обелиска равен углу естественного откоса. Исходя из этого условия, дальность разлета обломков составляет

L = , м (H - высота зданий).

Подведя итоги, можно рекомендовать, при оперативном прогнозировании заваливаемости улиц и подъездных путей, дальность разлета обломков принимать равным (м):

при авариях со взрывом - L=Н; (2.10)

при землетрясениях - L=. (2.11)
^ 2.3. Высота завалов
Высота завалов при взрывах
Высота завала (h) - расстояние от уровня земли до максимального уровня обломков в пределах контура здания.

Основными факторами, определяющими высоту завала, являются этажность здания и величина действующего давления во фронте воздушной ударной волны. Чем больше давление, тем дальше разлетаются обломки, что приводит к уменьшению высоты завала (рис.2.2). Максимальной по величине высота завала будет в том случае, если на здание подействует минимальное давление, вызывающее разрушение стен здания. За минимальное давление обычно принимают ∆Pф = 0,05МПа.

Высоту завала можно определить из условия равенства объема образовавшегося завала
, (2.12)

и объема обелиска
, (2.13)
где А, В, Н - длина, ширина и высота здания;

 - объем завала на 100 м3 объема здания;

h - высота завала;

L - дальность разлета обломков;

Азав, Взав - длина и ширина завала
Азав= А+2L; Взав=В+2L (при взрыве внутри здания)

Азав= А+L; Взав=В+L (при взрыве вне здания) (2.14)
При расчете высоты завала по формуле (2.13) дальность разлета обломков для аварий со взрывом рекомендуется принимать равные половины высоты здания (L=).



Рис. 2.2. Расчетная схема образования завала при различных давлениях

во фронте воздушной ударной волны

H1, hn, l1, ln - соответственно высота и длина завала;

Р1 , Рi , Рn - значения давлений (Р1 < Рi < Рn);

В - размер здания
Высота завала на различных расстояниях х от здания зависит от высоты завала в пределах контура здания и дальности l разлета обломков
.

Показатель  в формуле (2.12) при ориентировочных расчетах рекомендуется принимать равным:

для промышленных зданий =20 м3;

для жилых зданий =40 м3.

Более точные значения показателей , с учетом различных типов и конструктивных решений зданий, приведены в табл. 2.1. Эти данные получены на основе статистической обработки соответствующих показателей натурных завалов.

На основании обобщения расчетов получена формула для определения высоты завала при оперативном прогнозировании
, м; (2.15)

где Н - высота здания в м;

 - объем завала на 100 м3 объема здания;

к - показатель, принимаемый равным:

для взрыва вне здания к=2;

для взрыва внутри здания к=2,5.

^

Таблица 2.1

Объемно-массовые характеристики завала





Тип здания

Пустотность

(), м3

Удельный объем

(), м3

Объемный вес

(), т/м3

Производственные здания:

одноэтажное легкого типа

40

14

1.5

одноэтажное среднего типа

50

16

1.2

одноэтажное тяжелого типа

60

20

1

многоэтажное

40

21

1.5

смешанного типа

45

22

1.4

Жилые здания бескаркасные:

кирпичное

30

36

1.2

мелкоблочное

30

36

1.2

крупноблочное

30

36

1.2

крупнопанельное

40

42

1.1

Жилые здания каркасные:

со стенами из навесных панелей

40

42

1.1

со стенами из каменных материалов

40

42

1.1

Примечания: 1.Пустотность завала () - объем пустот на 100 м3 завала.

2. Удельный объем завала () - объем завала на 100 м3 строительного объема.

3. Объемный вес завала () - вес в т 1 м3 завала.

^

Высота завалов при землетрясениях



При землетрясениях высота завала рассчитывается по тем же формулам, но с учетом поправки на расчетную схему завала (рис. 2.1). Объем обелиска в этом случае равен

, (2.16)

где Азав, Взав - размеры нижних граней обелиска (длина и ширина завала)

Азав=А+2L; Взав=В+2L;

А1 и В1 - размеры верхних граней обелиска

А1=А-2L; В1=В-2L.
При оперативном прогнозировании высоту завала для землетрясения рекомендуется определять по формуле (2.15), в которой показатель К принимается равным К=0,5.
^ 2.4. Структура и объемно-массовые характеристики завалов
Структура завалов
Структура завалов влияет как на способы выполнения спасательных работ, так и на состав сил и средств, привлекаемых для ликвидации последствий землетрясения. Основными показателями, характеризующими структуру завала, являются распределение обломков по весу, составу элементов (материала) и содержанию арматуры.

^ Структура завала по весу обломков - процентное содержание в завалах различных типов обломков - определяется по табл. 2.2. Эти показатели получены на основе анализа информации о завалах зданий, разрушенных при авариях и катастрофах, а также при проведении ряда натурных испытаний. При определении состава сил и средств следует иметь в виду, что очень крупные и крупные обломки весом более 2-х т, перемещаются с использованием инженерной техники, средние - весом до 2-х т, могут быть перемещены с помощью ручных лебедок, а мелкие – весом до 0,2 т, могут быть перемещены спасателями вручную.
Таблица 2.2

Структура завала по весу обломков, (%)



Тип здания

Тип обломков по весу

Очень крупные больше 5 т

Крупные от 2 до 5 т

Средние от 0,2 до 2 т

Мелкие до 0,2 т

Производственное одноэтажное

60

10

20/5

10/25

Производственное многоэтажное и смешанного типа

10

40

40/10

10/40

Жилое здание бескаркасное

0

30

60/10

10/60

Жилое здание каркасное

0

50

40/10

10/40

Примечание: В числителе - значения для стен из крупных панелей, в знаменателе - значения для стен из каменных материалов (кирпича, мелких обломков).
^ Структура завала по составу элементов - процентное содержание в завалах обломков из различного материала - определяется по табл. 2.3. Эти показатели могут быть использованы при оценке объемов и видов работ.

Таблица 2.3
^

Структура завала по составу элементов (%) при разрушении зданий






Состав элементов

Здания жилые со стенами

Здания производственные со стенами

из кирпича (каменных материал.)

из крупных панелей

из кирпича

из крупных панелей

Кирпичные глыбы,

битый кирпич

50

-

25

-

Обломки железобетонных и бетонных конструкций

15

75

55

80

Деревянные конструкции

15

8

3

3

Металлические конструкции (включая станочное оборудование)

5

2

10

10

Строительный мусор

15

15

7

7

^ Структура завала по составу арматуры – содержание арматуры в различных сечениях завала.

В настоящее время, в литературе отсутствуют какие-либо сведения по содержанию арматуры в сечениях завала. Эти показатели получены на основе анализа проектов производственных и жилых зданий. Результаты обобщения материалов приведены в табл. 2.4. Содержание арматуры в завале за пределами контура здания определяется по формуле

, см2,

где Fа - содержание арматуры в пределах контура здания (табл. 2.4);

х - рассматриваемое расстояние от контура здания;

- дальность разлета обломков.
Показатели по содержанию арматуры в завале могут быть использованы при планировании распределения технических средств, используемых для резки металла.
^

Объемно-массовые характеристики завалов



Объемно-массовые характеристики завалов используются для обоснования состава транспортной и грузоподъемной инженерной техники. К этим характеристикам отнесены: удельный объем завала, объем завала от разрушенного здания, объемный вес завала и пустотность.

Таблица 2.4
^

Структура завала по содержанию арматуры





Тип здания

Содержание арматуры в пределах контура здания на 1 пог. м. завала, (Fа),см2

Сортамент арматуры на 1 пог. м. Завала

Производственные одноэтажные:

легкого типа

20

 1214 - 11 ед.

 2832 - 1 ед.

среднего типа

25

 1214 - 12 ед.

 3236 - 1 ед.

тяжелого типа

30

 1214 - 13 ед.

 3640 - 1 ед.

Производственное многоэтажное

15п

(п-число этажей)

 1214 - 16 ед.

 3640 - 1 ед.

Производственное

смешанного типа

40

 1214 - 16 ед.

 3640 - 1 ед.

Жилые здания бескаркасные:

мелкоблочные

12п

 1214 - 7 ед.

крупноблочные

12п

 1214 - 7 ед.

крупнопанельные

14п

 1214 - 9 ед.

Жилые здания каркасные

20п

 1214 - 9 ед.

 2528 - 11 ед.


Удельный объем завала () – объем завала на 100 м3 - определяется по табл. 2.1. Этот показатель используется при определении высоты завала (2.4) и объема завала.(2.1).

Объем завала (Vзав) от обрушенного здания рассчитывается по формуле (2.12).

Объемный вес завала () – вес в т 1 м3 завала - определяется по табл. 2.1. Последние два показателя используются при планировании транспортных средств для разборки завалов.

Показатель пустотности завала () – используется при подготовке предложений по технологии спасательных работ, в частности, при проходке галерей в завалах. Анализ информации по разрушению зданий показал, что пустотность завалов промышленных зданий может быть почти в два раза больше жилых. Показатели пустотности завалов приведены в табл. 2.1.
^ 2.5. Показатели обломков
К показателям, характеризующим крупные обломки завалов, отнесены максимальный вес, размеры и структура обломка по составу арматуры. Максимальный вес обломков необходимо знать для подбора грузоподъемности крана, а их размеры – для подбора транспортных средств. Эти показатели получены на основе анализа проектов производственных и жилых зданий и могут быть приняты для производственных зданий по табл. 2.5, для жилых – по табл. 2.6.

Как видно из таблиц, для выполнения спасательных работ при разборке завалов производственных зданий может возникнуть потребность в кранах грузоподъемностью свыше 30-ти т. При ведении работ в районах размещения жилых зданий достаточно иметь грузоподъемные средства до 4-х тонн.
Таблица 2.5

Вес основных конструктивных элементов

производственных зданий и содержание арматуры


Тип здания

Конструктивные элементы и их размеры, м

Вес,

т

Содержание арматуры, кг

1

2

3

4

Одноэтажное



Н = 3.6


1

80

легкого типа




Н = 7.2

4

300




Балки покрытия:

1 = 6

3

200







1 = 12

5

300







1 = 18

12

1200




Плиты покрытия:

6 х 1.5

1

130







6 х 3

2

250







12 х 1.5

3.5

200







12 х 3

7

400


1

2

3

4




Полосовые панели

наружных стен:


6 х 1.2


2


60







6 х 1.8

3

100

Одноэтажное

Колонны:

Н = 8.4

5

300

среднего типа




Н = 10.8

12

600




Фермы покрытия:

l = 18

8

500







l = 24

20

1500

Одноэтажное

Колонны:

Н = 10.8

10

600

тяжелого типа




Н = 18

20

1500




Фермы покрытия:

1 = 24

20

1200







1 = 36

35

2500




Плиты покрытия:

12 х 3

7

300

Многоэтажное

Колонны:

Н = 6.2

3

660







Н = 10

5

1200







Н = 14.8

10

1500




Балки перекрытий:

1 = 5

4

400







1 = 9

7

700




Плиты перекрытий:

6 х 0.75

0.5

65







6 х 2.5

1

130

Смешанного типа

Строительная система включает элементы многоэтажного здания и здания среднего типа








Таблица 2.6

Вес основных конструктивных элементов

жилых зданий и содержание арматуры


Тип здания

Конструктивные элементы

Вес,

т

Содержание арматуры, кг

Бескаркасное

Кирпичное

Максимальный вес обломков стен

1.5

-

Мелкоблочное

Максимальный вес обломков стен

1

-

Крупноблочное

Максимальный вес обломков стен

2

-

Крупнопанельное

Панели наружных стен

4

140

Каркасное


Со стенами из

навесных панелей

Панели наружных стен

3

100

Со стенами из

каменных материалов

Максимальный вес обломков стен

1

-




Колонны: Н = 8 м










сечением 30 х 30 см ( до 5 этажей)

2

150




Н = 8 м










сечением 40 х 40 см ( 5-12 этажей)

2.5

200




Ригели каркаса 40 х 45 см

2

150




Плиты перекрытий 6 х 1 м

2.5

150


В заключение приведем полный перечень показателей завалов и рекомендации по их определению:


1.

h

- высота завала

(ф.2.15);

2.

Азав

- длина завала

(ф.2.1; 2.3.);

3.

Взав

- ширина завала

(ф.2.2; 2.3.);

4.

L

- дальность разлета обломков

(ф.2.10; 2.11);

5.

Ср

- структура завалов по весу обломков

(табл.2.2);

6.

Сэ

- структура завала по составу элементов

(табл.2.3);

7.

Са

- структура завала по содержанию арматуры

(табл.2.4);

8.



- пустотность завала

(табл.2.1);

9.



- удельный объем завала

(табл.2.1);

10.



- объемный вес завала

(табл.2.1);

11.

V

- объем завала

(ф.2.12);

12.



- максимальный вес обломков

(табл.2.5; 2.6);

13.

в

- максимальные размеры обломков

(табл.2.5; 2.6);

14.

Соб

- структура обломка по содержанию арматуры

(табл.2.5; 2.6).


Приведенные показатели завалов используются при оценке инженерной обстановки в зонах разрушений, а также при планировании мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Контрольные вопросы:


  1. Назовите основные показатели завалов?

  2. Кратко изложите расчетные схемы завалов зданий?

  3. Назовите основные предпосылки и силы, учитываемые при определении дальности разлета обломков?

  4. Какие факторы и условия учитываются при выводе формулы по определению высоты завала?

  5. Назовите особенности, учитываемые при определении параметров завалов в районах разрушительных землетрясений?




Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Общие положения iconI. Общие положения
«Общие положения»; II «Должности руководителей»; III «Должности специалистов»; IV «Должности младшего медицинского персонала»; V...

Общие положения iconАнкета Участника (Форма №4) 21 Расписка о получении конверта с Предложением...
Требования к Участникам и документы, предоставляемые в подтверждение соответствия установленным требованиям 9

Общие положения iconПоложение о проведении районного конкурса молодежных агитбригад Общие положения
Об утверждении положения о порядке подготовки, организации, проведения, подведения итогов и награждения участников мероприятий, проводимых...

Общие положения iconПояснительная записка
Общие положения

Общие положения iconСтруктура образовательной программы I. Титульный лист. II. Общие...
Муниципальное дошкольное образовательное учреждение «Детский сад №8 комбинированного вида»

Общие положения iconПоложение об организации электронного документооборота общие положения
«Положение», а также приложение к настоящему Положению устанавливают общие принципы организации работы электронной почты и ведения...

Общие положения icon«Средняя общеобразовательная школа №47»
Общие положения

Общие положения iconМоу «Большеусинская средняя общеобразовательная школа» Общие положения
Куединского района, коллективным договором учитывает положения действующего трудового договора законодательства Российской Федерации...

Общие положения iconI. Общие положения
Республиканском конкурсе исследовательских и проектных работ учащихся 1-4 классов

Общие положения iconПоложение о безотметочной оценке результатов обучения и развития...
Целью данного Положения является определение принципов, оптимальных форм и способов контроля и оценки результатов обучения и развития...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница