6.2 Оценка устойчивости объектов в условиях землетрясения

Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической волны заключается в следующем:

1. В выявлении основных элементов объекта, от которых зависит его функционирование.

2. Определении предела устойчивости каждого элемента (по нижней границе диапазона баллов, вызывающих средние разрушения) и объекта в целом (по минимальному пределу входящих в его состав элементов).

3. Сопоставлении найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым максимальным значением сейсмической волны и заключении о его устойчивости.

Целесообразным пределом повышения устойчивости принято считать такое значение сейсмической волны, при котором восстановление поврежденного объекта возможно в короткие сроки и экономически оправдано.

Землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные, плотинные, моретрясения, а также землетрясения в результате падения метеоритов или столкновение нашей планеты с другими космическими телами. Чаще происходят тектонические землетрясения.

Тектонические землетрясения представляют собой подземные толчки или колебания земной поверхности, вызванные происходящими в толще земной коры разломами и перемещениями литосферных плит, при землетрясении образуется энергия огромной силы, распространяющаяся в виде упругих сейсмических волн.

Основными параметрами, характеризующими силу и характер землетрясений, являются:

а) интенсивность энергии на поверхности земли;

б) магнитуда;

в) глубина очага.

Интенсивность — мера величины колебания грунта, она определяется степенью построенных людьми зданий, характером изменений земной поверхности и данными об испытанных людьми ощущениях, измеряется в баллах. Существует несколько шкал бальности: MM, MSK - 64, шкала Рихтера.

В нашей стране и ряде европейских стран используется 12 - бальная международная шкала MSK - 64. Условно землетрясения этой шкалой подразделяются на: слабые (1-3 балла), умеренные (4 балла), довольно сильные (5 баллов), сильные (6 баллов), очень сильные (7 баллов), разрушительные (8 баллов), опустошительные (9 баллов), уничтожающие (10 баллов), катастрофические (11 баллов), сильно катастрофические (12 баллов).

Профессор Калифорнийского технологического института Ч. Рихтер в 1935 году создал шкалу магнитуд (М), характеризующую общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Рихтер определил магнитуду как число, пропорциональное десятичному логарифму амплитуды (выраженной в микрометрах) наиболее сильной волны, записанной сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения. Она может изменяться от 0 до 8,8. Если магнитуда оказывается больше на единицу, это означает, что амплитуда волн данного землетрясения возросла в 10 раз.

Глубина очага может колебаться в различных сейсмических районах от О до 740 км. Очаг, т.е точка поп землей, является источником землетоясения и называется гипоцентром. Прямо над ней на поверхности земли находится так называемый эпицентр. Расположенная вокруг него эпицентральная область испытывает наисильнейшие толчки.

Расчет устойчивости КОС пгт Ивановка к землетрясению

По прогнозам сейсмологов в районе местонахождения КОС ожидается землетрясение интенсивностью 5 баллов по шкале Рихтера. На территории объекта имеются производственные и административные здания с металлическим каркасом и, трубопроводы заглубленные, частично углубленные резервуары.

Для определения характера разрушения вышеперечисленных построек переводим баллы по шкале Рихтера в шкалу MSK - 64 (5 баллов Рихтера = 7 баллов MSK - 64). Далее определяется значение сейсмической волны АР = 30 кПа. При такой волне промышленные и административные здания и трубопроводы подвергнуться среднему разрушению, частично углубленные резервуары - не подвергнуться разрушению. Так как предел устойчивости зданий 5 баллов, они будут устойчивы к воздействию такой сейсмической волны.

Расчет устойчивости КОС пгт Ивановка к взрыву

На территории КОС произошел взрыв насосной станции Q = 0,1 т. Расстояние от насосной станции до хлораторной 50 м. Хлораторная - одноэтажное здание, в котором расположены: трубопроводы наземные, наземные металлические резервуары, контрольно - измерительная аппаратура.

Для оценки устойчивости насосной станции и хлораторной производится определение радиуса зоны дистанционной волны (зоны 1):

г₁ = l,75*√Qr = 1,75*V0,1 = 5,53 (м), (6.1)

где Q - количество пара, т.

Находим радиус зоны действия продуктов взрыва (зона 2):

r₂ = 1,7 * г₁ = 1,7 * 5,53 = 9,4 (м)

Относительная величина ψ определяется по формуле:

Ψ = 0,24 * R/r₁ = 0,24 * 50/9,4 = 1,28 (6.2)

r₁- радиус зоны или расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны, кПа.

Определяем избыточное давление в зоне воздушной волны (зоны 3) при

ψ<2:

∆Р₃ = 700/(3(√1+29,8ψ³ - 1)) = 700/(3(√1+29,8*1,28³ - 1)) = 37,4 (кПа).

(6.3)

Степени разрушения объектов при различных избыточных давлениях воздушной ударной волны приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Степени разрушения объекта

Элементы производства	Степени разрушения при ∆РФ, кПа
	слабое	среднее	сильное	полное
Трубопроводы наземные	20	50	130	-
Наземные металлические резервуары	30...40	40...70	70...90	90
Контрольно — измерительная аппаратура	5...10	10...20	20...30	30

Для удобства оценки полученные результаты сводятся в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Результаты оценки устойчивости насосной станции к воздействию ударной волны

П

Условные обозначения:

- сильное разрушение;

- слабое разрушение;

- полное разрушение.

- среднее разрушение;

редел устойчивости насосной станции - 10 кПа; трубопроводы - 20 кПа; наземные металлические резервуары - 40 кПа; контрольно - измерительная аппаратура — 10 кПа. В данном случае хлораторная устойчива: наземные металлические резервуары, трубопроводы наземные получат слабое разрушение, а контрольно - измерительная аппаратура - полное.

Основные мероприятия по повышению устойчивости работы объекта

Основные мероприятия по повышению устойчивости работы, предусматривают:

а) защиту персонала объекта и инженерно - технического комплекса от последствий стихийных бедствий, аварий, катастроф, от первичных и вторичных поражающих факторов оружия массового поражения;

б) обеспечение надежности управления и материально - технического снабжения;

а) подготовку объекта к восстановлению нарушенной работоспособности и переводу на режим работы в условиях чрезвычайной ситуации.

Надежная защита персонала является важнейшим фактором повышения устойчивости работы объекта. С этой целью возводятся защитные сооружения для укрытия персонала.

Важным элементом подготовки к защите является обучение персонала объекта умелому применению средств и способов защиты, действиям в чрезвычайной обстановке, а также в составе формирований при проведении СиДНР,

Для обеспечения непрерывного управления необходимо иметь надежно защищенные пункты управления, АТС и радиоузел, устройство для зарядки аккумуляторов АТС и питания радиоузла, надежную связь с местными органами самоуправления, вышестоящим начальником ГО и его штабом, с формированиями на объекте, эффективную систему оповещения должностных лиц, персонала объекта.

Надежность материально-технического снабжения обеспечивается созданием на объекте заблаговременно подготовленных запасов продовольствия, топлива, материалов и оборудования; организацией маневра запасами в пределах объекта. Подготовка объекта к восстановлению жизнедеятельности предусматривает планирование первоочередных восстановительных работ по нескольким вариантам возможного повреждения и разрушения участков.

Основные мероприятия по повышению устойчивости технологического оборудования ввиду его более высокой прочности по сравнению со зданиями, в которых оно размещается, заключаются в сооружении над ним специальных устройств (в виде кожухов, шатров, зонтов и т. п.), защищающих его от повреждения обломками разрушающихся конструкций.

При реконструкции и расширении промышленных объектов наиболее ценное и уникальное оборудование необходимо размещать в нижних этажах и подвальных помещениях или в специальных защитных сооружениях. Целесообразно также размещать его в отдельно стоящих зданиях павильонного типа, имеющих облегченные и несгораемые ограждающие конструкции, разрушение которых не повлияет на сохранность оборудования.

Повышение устойчивости систем электроснабжения достигается проведением как общегородских, так и объектовых инженерно-технических мероприятий. Электроэнергия должна поступать на объект с двух направлений, при питании с одного направления необходимо предусматривать автономный (аварийный) источник (передвижную электростанцию).

Исключительно важное значение имеет создание устойчивой системы водоснабжения объекта. Снабжение водой должно осуществляться от двух источников - основного и резервного, один из которых должен быть подземным (например, артезианская скважина).

Резервными источниками могут быть близко расположенный водоем, от которого к объекту заблаговременно подводится водопровод, а также резервуары с запасом воды, защищенные от радиоактивного, алхимического и биологического заражения. Сети водоснабжения оборудуются задвижками для отключения отдельных участков при авариях.

В системе канализации необходимо оборудовать не менее двух выпусков в городские коллекторы. На случай аварии в городских канализационных сетях и на насосных станциях канализация должна иметь аварийный сброс.

Устойчивость работы объектов во многом определяется также надежностью систем паро - и теплоснабжения. Промышленные объекты должны иметь два источника пара и тепла: внешний (ТЭЦ) и внутренний (местные котельные). Котельные необходимо размещать в подвальных помещениях или специально оборудованных отдельно стоящих защитных сооружениях.