Необходимые действия инженера при обследовании здания после землетрясения

Министерство  образования и науки РФ

Волжский  институт строительства и технологий

(филиал)

Волгоградского  государственного архитектурно – строительного  университета

Кафедра : Городское строительство и хозяйство

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Экспертиза застройки»

на тему: «Необходимые действия инженера при обследовании здания после землетрясения»

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. ГСХ -2 - 08

Барановская К.С..

Проверил: Иванникова Е. М.

 

 

 

 

 

Волжский 2012

Содержание:

 

Введение                                                                                                            3   

Методы технического обследования зданий и сооружений                         4  

Классификация повреждаемости, степени повреждаемости зданий           5                           

Уровни качества зданий                                                                                    5

Ущерб от землетрясений  и сейсмозащитные мероприятия                          7

Основы динамики сооружений                                                                        9

Результаты расчёта и наблюдаемые  последствия землетрясений               11   

Оценка технического состояния жилых кирпичных зданий после             15

землетрясения по внешним признакам                                                           17             

Характерные повреждения строительных конструкций                               21 

Оценка надёжности строительных конструкций по их повреждениям       24

Категория технического состояний зданий после землетрясения                25    

Список используемой литературы                                                                  27    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Немногие из грозных  явлений природы могут сравниваться по разрушительной силе и опасности  с землетрясениями. Их летопись насчитывает миллионы жертв, сотни погибших городов. Каждый человек, живущий на Земле, привык считать земную твердь чем-то прочным и надежным. Когда же она начинает сотрясаться, взрываться, оседать, ускользать из-под ног, человека охватывает ужас. Глагол «трястись» абсолютно точно описывает происходящее с земной поверхностью во время землетрясения: она вздымается, колеблется, вибрирует и даже раскалывается. Эти движения продолжаются несколько секунд, самое большое несколько минут, но тем не менее они могут повлечь за собой катастрофические последствия.

На Земном шаре постоянно  происходят землетрясения. Большинство  из них вообще не ощущаются людьми, наиболее сильные землетрясения приводят к потерям человеческих жизней, а также к значительному материальному и имущественному ущербу. Чем выше плотность населения и сложнее инфраструктура сооружений и городов, тем опаснее территория и , выше риск ущерба от землетрясений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы технического обследования зданий и сооружений

 

При обследовании применяют визуальные и визуально-инструментальные методы. В случае визуального обследования используют простейшие инструменты: рулетки, отвесы, уровни, молотки, скарпели, дрели. При обследовании высоких зданий полезным является бинокль.

 

Для визуально-инструментального обследования кроме простейших приборов и инструментов применяют нивелиры, теодолиты, оборудование для проходки скважин, приборы и приспособления для разрушающих методов контроля материалов и др.

 

Предварительное или  общее обследование выполняют с помощью визуальных и, частично, визуально-инструментальных методов. В случае детального обследования наряду с визуальными обязательно применение визуально-инструментальных методов.

 

Поскольку одной из основных целей технического обследования является выявление дефектов строительных конструкций и установление причин их возникновения, то лица, производящие обследование, должны быть хорошо знакомы с возможными дефектами обследуемых конструкций.

 

При техническом обследовании зданий и сооружений выявлению подлежат следующие дефекты и повреждения:

• дефекты, связанные с недостатками норм проектирования и проектного решения
• дефекты изготовления или возведения
• дефекты монтажа сборных конструкций
• повреждения от агрессивных воздействий среды
• механические повреждения от нарушений правил  эксплуатации

Повреждения от непредусмотренных  проектом статических и динамических воздействий 

Повреждения, вызванные стихийными бедствиями: пожар, взрыв, землетрясение, наводнение и т. д.

 

Классификация повреждаемости

 

Повреждаемость объектов-сенсоров и, прежде всего, строительных сооружений подразделяется на 6 степеней d (от 0 до 5) в порядке возрастания ущербообразования и уменьшения остаточного ресурса несущей способности, что характеризуется разными предельными состояниями объекта по эксплуатационной пригодности. Классификация повреждений зданий, в зависимости   от наблюдаемых эффектов, указана в Таблице .

 

Степени повреждаемости зданий

 

Степень повреждений d	Классификация повреждений
	Несущие (конструктивные) элементы	Ненесущие (второстепенные) элементы
0	Повреждения отсутствуют	Повреждения отсутствуют
1	Повреждения отсутствуют	Легкие, пренебрежимые повреждения
2	Легкие повреждения, снижающие  несущую способность строительного  сооружения	Умеренные повреждения
3	Умеренные повреждения, заметно уменьшающие несущую способность строительного сооружения	Тяжелые повреждения; возникает  вероятность причинения ущерба жизни  и/или здоровью людей
4	Тяжелые повреждения, состояние  строительного сооружения близко к  крайне предельному;  несущая способность исчерпана; небольшие, частичные обрушения;	Высокая вероятность  ранений и гибели людей Очень тяжелые повреждения, Отказ, выход из строя
5	Обрушение зданий	Обрушение зданий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ущерб от землетрясений  и сейсмозащитные мероприятия

Задача проектирования сейсмостойких конструкций заключается  в уменьшении риска или, по меньшей  мере, в снижении тяжести последствий  землетрясений. Трагический пример проектирования зданий с различной степенью сейсмостойкости конструкций приводит Бахманн: - здесь сравниваются последствия двух землетрясений — в Спитаке (Армения) 7 декабря 1988 года с магнитудой М = 6.9 и в Лома-Приета в Калифорнии 17 октября 1989 года с магнитудой М = 7.1. Оба землетрясения имели приблизительно одинаковую силу и схожие геологические условия. Типы построек и плотность населения были также похожи.

В таблице приведены  сравнительные данные о жертвах  и ущербе.

Таблица. Данные о жертвах и ущербе от двух землетрясений

 

Показатели	Спитак	Лома-Приета
Погибшие	> 25 000	67
Раненные	31000	2 435
Бездомные	514 000	7 362
Материальный ущерб	Не известно	€ 7 млрд

 

 

Очевидно, что показатели жертв и ущерба отличаются на один-три  порядка (в 10 -1000 раз). Это является косвенным  подтверждением достижений (невысоких  в одном случае, и достаточно высоких - в другом случае) ученых и инженеров-строителей.

В Калифорнии этому способствовали мероприятия по оценке и санации  наиболее старых сооружений и организационная  подготовка на случай реальной опасности, а также постоянная работа по совершенствованию строительных норм. Поэтому во время землетрясения в Лома-Приета большая часть ущерба пришлась лишь на старые строения, которые еще не были укреплены надлежащим образом. Что касается зданий, построенных в соответствии с последними научными рекомендациями, то лишь незначительная их часть получила легкие повреждения. К сожалению, в Спитаке имела место совсем другая ситуация. Современные здания также получили сильные повреждения, поскольку при их строительстве были нарушены требования норм сейсмостойкого строительства. Ситуация с ущербом во время землетрясения в Спитаке показала, что сейсмостойкое строительство в меньшей степени является вопросом экономии, и в первую очередь - вопросом грамотного проектирования. Намного целесообразнее и дешевле спроектировать сейсмостойкую несущую конструкцию, соблюдая в процессе строительства соответствующие нормы и правила, чем сооружать дорогие здания с изначально запроектированными несейсмостойкими несущими конструкциями. В таблице 1.2. приведены сгруппированные по категориям сейсмозащит-ные мероприятия, расположенные по мере снижения требований, необходимых для обеспечения безопасности на случай возможных землетрясений.

Таблица. Сейсмозащитные мероприятия на случай возможных  землетрясений

 

Цели защиты Защита людей	Мероприятия ♦  повышение устойчивости сооружений; ♦  исключение распространения  токсичных и горючих жидкостей  и газов
Защита  инвестиций	♦  затрат на ремонт; ♦  снижение ограничение  коэффициента простоя
Пригодность к  эксплуатации	♦  обеспечение пригодности к эксплуатации зданий после                  землетрясения; ♦  восстановление в  период эксплуатации зданий
Снижение  ущерба	♦ устранение структурных  повреждений (защита от       дальнейших обрушений)

 

Защита людей всегда является первостепенной и, чаще всего, единственной задачей государства, а, значит, и основной задачей всех сейсмических норм. Эти требования почти всегда касаются устойчивости сооружений, и, пожалуй, частично связаны с прочими аспектами защиты людей. В области обычного высотного строительства (жилых домов, офисных и торговых центров, а также общественных зданий, таких как школы, больницы и культурные учреждения), эти дополнительные аспекты очень редко играют какую-либо значительную роль. При более частых слабых землетрясениях дополнительной задачей собственника по ограничению экономического риска в сейсмически активных зонах может быть защита его инвестиций.

Также важным является требование сохранить пригодность здания к  дальнейшей эксплуатации. Если речь идет о готовности к эксплуатации особо ответственных сооружений инфраструктуры (например, больниц), то наряду с экономическими аспектами здесь также могут быть затронуты общественные интересы,.

Главное требование —  снижение ущерба — способствует формированию классической теории сейсмозащиты, которая может иметь смысл даже при частых слабых землетрясениях (микросейсмика). Таким образом, таблица 1.2. показывает классифицированные по категориям сейсмозащитные мероприятия в соответствии с ожидаемым или желаемым поведением сооружения. Соответствующим образом классифицированы и методы расчета. Такой подход называют «эксплуатационным проектированием» («Performance Based Design»), т. е. целенаправленным расчетом с учетом желаемого поведения конструкции здания во время землетрясения.

 

Основы динамики сооружений

 

Землетрясение - это динамическое воздействие. Для его анализа  принципиально необходим динамический подход, даже если в стандартных ситуациях применяются упрощенные методики расчетов.. Чтобы успешно использовать последние - а тем более, для применения сложных динамических расчетов - необходимо достаточное понимание динамической работы конструкции. Поэтому согласно основам сейсмологии (раздел 2.1.) и основам теории сейсмостойкости (раздел 2.2.) следует использовать важнейшие положения динамики сооружений.

В дальнейшем к динамике сооружений будем обращаться лишь частично, поскольку ее можно рассматривать на примере колебаний системы с одной степенью свободы как теории, необходимой для понимания сути упрощенных методик, а также для осуществления элементарного контроля. Системы со многими степенями свободы и сопутствующие вопросы - особенно связанные с так называемыми спектральными методами.

Что же такое «динамика  сооружений»? Более простым определением было бы следующее: динамика сооружений - это расчет конструкций с учетом временной зависимости перемещений, деформаций и сил. Динамика сооружений строится на уравнениях Ньютона (2.13): сумма всех приложенных сил равна массе, умноженной на ускорение. И если ускорениями можно пренебречь, остается основной закон статики: равнодействующая всех сил равна нулю, если система находится в равновесии.