Расчет сил и средств при ликвидации последствий землетрясения

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Филиал  федерального государственного автономного  образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Дальневосточный  федеральный университет» в г. Находке 
 
 
 
 

Кафедра технических дисциплин 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

По дисциплине: «Организация и ведение АСР»

На тему: «Расчет сил и средств при ликвидации последствий землетрясения» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент: Плахотнюк О.Ю.

Группа: С20501

Проверил: Бабаков Е.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Находка

2011

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

I.Теоретическая часть……………………………………………………………5

     1.1 Понятие землетрясений……………………………..………………..5

     1.2 Классификация землетрясений………………………………………6

     1.3 Классификация зданий……………………………………………….6

     1.4 Завалы образующиеся при разрушении зданий…………………..8

     1.5 Способы и средства поиска пострадавших под завалами………...10

II.Практическая часть………………………………………………………….12

    2.1 Краткая характеристика объекта……………………………………12

     2.2 Характеристика сложившейся обстановки………………………….12

    3. Расчет потребных сил и средств для ликвидации последствий землетрясения…………………………………………………………………..12

     3.1 Расчет схемы завала…………………………………………………..13

     3.2 Структура и объемно-массовые характеристики завалов……….16

     3.3 Расчет пострадавших………………………………………………..19

     3.4 Расчета потребности сил и средств для ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при землетрясении……………21

3.5.1 Расчет сил и средств деблокирования пострадавших из-под завалов……………………………………………………………..…..…21

     3.5.3 Расчет сил для оказания медицинской помощи………………...28

Заключение……………………………………………………………………….31

Список  литературы……………………………………………………………..33

Приложения…………………………………………………………………….34 
 
 
 
 
 

Введение 

    На  поверхности Земли и в прилегающих  к ней слоях атмосферы происходит множество сложнейших физических, физико–химических, биохимических, геодинамических, гелиофизических, гидродинамических и других процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли, являясь источником постоянных преобразований в облике нашей планеты. Человек не в состоянии приостановить или изменить ход этих процессов, он может только прогнозировать их развитие и в некоторых случаях оказывать влияние на их динамику.

    Россия, имеющая чрезвычайно большое  разнообразие геологических, климатических  и ландшафтных условий, подвержена воздействию более 30 видов опасных  природных явлений. Наиболее разрушительными из них являются наводнения, подтопления, эрозия, землетрясения, оползни, сели, карсты, суффозии, горные удары, снежные лавины, ураганы, штормовые ветры, смерчи, сильные заморозки, различные мерзлотные явления. Наибольшую опасность представляют собой землетрясения. Землетрясения приводят к человеческим жертвам, сильным разрушениям объектов социальной и промышленной инфраструктуры в эпицентральных районах, а также к разрывам, трещинам, оползням и другим деформациям земной поверхности. [1]

    Разрушительная  сила землетрясений вынуждaет решать ряд сложных и ответственных задач по защите населения, его жизнеобеспечению, сохранению экономического потенциала страны, а также по подготовке сил и средств для ликвидации последствий аварии.

    Одной из задач является выполнение аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСДНР) в  очаге поражения, т.е. на территории, подвергшийся землетрясению. АСДНР выполняется для спасения пострадавших и оказания им медицинской и других видов помощи, откопки убежищ и укрытий, локализации и тушения пожаров, проделывания проходов и проездов в завалах, а также своевременного осуществления мероприятий по предотвращению аварий на объектах предприятий и коммунально-энергетических сетях с целью сокращения ущерба от вторичных факторов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I.Практическая часть 

1.1.Понятие землетрясения

    Землетрясение- это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

    Очагом  землетрясения называется область возникновения подземного удара в толще земной коры или верхней мантии, являющегося причиной землетрясения.

    Эпицентр  землетрясения- это проекция центра очага землетрясения на земную поверхность.[2]

    Колебания земной поверхности при землетрясениях носят волновой характер. Колебания  грунта возбуждают колебания зданий и сооружений, вызывая в них  инерционные силы. При недостаточной  прочности (сейсмостойкости) происходит их разрушение. Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется не только колебаниями грунта, но и возможными вторичными факторами, к которым можно отнести лавины, оползни, обвалы, опускание (просадку) и перекосы земной поверхности, разрушение грунта, наводнения при разрушении и прорыве плотин и защитных дамб, а также пожары.

    Наиболее  частой причиной землетрясений является появление чрезмерных внутренних напряжений и разрушений пород. Потенциальная  энергия, накопленная при упругих  деформациях породы, при разрушении (разломе) переходит в кинетическую энергию воздушной сейсмической волны в грунте.

    Землетрясения являются самыми разрушительными стихийными бедствиями, занимающими первое место среди других чрезвычайных ситуаций по числу погибших и травмированных людей, объему и тяжести разрушений, а также по материальному ущербу.[3]

     1.2.Классификация землетрясений

       Таблица 1.1

     Классификация землетрясений шкала Меркали

    1.3.Классификация  зданий

    При проведении расчетов по определению последствий землетрясения целесообразно пользоваться классификацией зданий, приведенной по сейсмической шкале MMSK-86 (табл.1.2). 

     Таблица 1.2

     Классификацией  зданий

    1.4. Завалы образующиеся при разрушении здания

    Завалами  принято называть нагромождение  обломков зданий (стен, перекрытий, внутреннего  оборудования, мебели и т.д.) при их разрушении. Конфигурация, размеры  и структура завалов зависят  от характеристики зданий, величины и  направления разрушающего воздействия.

    Структура, конфигурация и размеры завала зависят  от:

    - типа здания;

    - величины здания;

    - направления разрушающего воздействия.

    Основными показателями завалов являются:

    высота  завала – расстояние от поверхности  земли до максимального уровня завала в пределах контура здания, м;

    пустотность завала – объем пустот на 100 куб. м завала, % в тяжелых завалах пеустотность может достигать до 60% а в средних и легкий – 45-55 и 35-45% соответственно;

    дальность разлета обломков здания – расстояние от контура здания до границы основной массы обломков, м;

    структура завала по величине обломков; крупными обломками с читаются обломки  размером свыше 0,5 куб.м, средними – 0,1-0,5 куб.м, мелкими – менее 0,1 куб.м;

    структура завала по составу элементов; завалы различаются в зависимости от того, из каких строительных материалов было построено здание, и могут  быть кирпичными, железобетонными или  смешанными; структура завала по содержанию арматуры.

    Завалы  различных типов зданий характеризуется  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, характеризующих обломки завала, относят:

    - вес обломков;

    - геометрические размеры;

    - структуру и содержание арматуры.

    Все завалы неоднородны по своему объему. Как правило, у поверхности завалы имеют более высокую плотность. Здесь же будет сосредоточена  основная масса мелких обломков, обломков крыши, строительного мусора. В центре завала, у его основания, преимущественно  находятся крупные и средние  обломки, пустоты, встречающиеся в  чаще, размеры пустот относительно большие. Такое распределение обломков объясняется природой формирования завала. При разрушении здания конструкции  его верхних этажей проходят более  высокими динамическим нагрузкам. Это приводит к тому, что эти конструкции в большей части превращаются в мелкие обломки и мусор. Конструкции нижних этажей здания меньше разрушается при падении и, нагромождаясь, формируют вторичные своды, в которых образуется большое количество пустот. Большая вероятность образования пустот в уцелевших углах здания и в районах расположения лестничных клеток.

    Для организации поиска пострадавших и  проведении АСДНР необходимо установить места наиболее вероятного размещения пострадавших в завалах. Исходя из того, что время разрушения здания исчисляется  секундами, можно предположить, что  пострадавшие окажутся в завале рядом с обломками стен, перекрытий, мебели тех помещений, где они находились в момент разрушения здания.[3] 

    1.5. Способы и средства поиска пострадавших под завалами

    Поиск пострадавших под завалами разрушенных  зданий представляет собой совокупность действий личного состава поисковых  подразделений, направленных на обнаружение  и уточнение местонахождения  людей, их функционального состояния  и объема необходимой помощи.

    Поиск пострадавших производится силами специально подготовленных поисковых подразделений  спасателей после проведения рекогносцировки, инженерной разведки очага поражения  и объекта работ.

    Задачи, выполняемые личным составом подразделений  при проведении поиска пострадавших:

    - определить и обозначить места  нахождения пострадавших и по  возможности установить с ними  связь;

    - уточнить функциональное состояние  пострадавших и объем необходимой  помощи;

    - выявить наличие и опасность  воздействия на людей вторичных  поражающих факторов;

    В зависимости от наличия соответствующих  сил и средств поисковые работы могут вестись следующими способами:

    - сплошным визуальным обследованием  участка спасательных работ

    - с использованием специально  подготовленных собак;

    - с использованием специальных  приборов поиска;

    - по свидетельствам очевидцев.

    Перед выполнением работ рабочее место  и завал в месте производства работ должны быть ограждены. Сигнальное ограждение выполняется в виде каната, не рассчитанного на нагрузку и прикрепленного к стойкам или устойчивым элементам  завала с навешенными знаками  безопасности в виде правильных  треугольников желтого с черной каймой не менее 100мм. Расстояние между знаками должно быть не более 6м. В тёмное время суток ограждение должно быть обозначено электрическими сигнальными лампами.

    Спасатели, выполняющие работы, должны иметь  средства защиты головы (каска шахтерская или шлем стальной), средства защиты глаз и лица (очки), одежду специальную  для защиты от механических воздействий, специальную обувь для защиты от механических воздействий, средства защиты органов дыхания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    II. Практическая часть 

    2.1.Краткая характеристика объекта

    Жилое здание расположено на территории п.Лозового города Партизанска по адресу ул.Чкалова 24. Объект построен в 1961 году в четыре этажа в качестве жилого дома. Занимаемая объектом площадь 434.12 м².Длина здания А= 34, 40 м, ширина здания В= 12,62м, высота здания Н=12м (приложение 1). Толщина несущих стен: 0,51-0,6 м. Материал несущих стен: кирпич Перекрытия: железобетонные, плоские и шатровые.

    Здание  имеет два подъезда и 32 квартиры в нем проживают 96 человек. Здание не  оборудовано противопожарной охранной сигнализацией, к нему подведены городские системы энерго-, тепло- и водоснабжения. В здании объекта потенциально опасных веществ нет.  

    2.2.Характеристика сложившейся обстановки

    Здание  жилого дома находящиеся по адресу ул. Чкалова 24 было разрушено на 100 % в результате землетрясения в 12 баллов по международной двенадцати бальной шкале MSK-86 шкала Меркали( табл. 1.1). В ночное время .Погодные условия - благоприятные. Апрель, инверсия, температура воздуха +5С⁰ Разработать проект АСДНР, разработать план-график организации работ.

3.Расчет потребных сил и средств для ликвидации последствий землетрясения 

    3.1. Расчет схемы завалов

    На  основании анализа материалов натурных завалов зданий установлено, что  завалы зданий можно упрощено представить  как обелиски – геометрические фигуры с прямоугольными основаниями, расположенными в параллельных плоскостях. Противоположные боковые грани обелиска наклонены к основанию. [3] 
 
 
 
 

    где А_зав - длина завала;

    А – длина здания;

    L - дальность разлета обломков при взрывах. 
 
 
 
 

    где В_зав – ширина завала;

    В – ширина здания;

    L - дальность разлета обломков при взрывах.

    Дальность разлета обломков при землетрясениях.

    Расчеты по формулам и данные натурных завалов  показывают, дальность разлета обломков при минимальном давлении, вызывающем полное разрушение стен зданий, приближенно  составляет [3] 
 
 
 
 

    где L - дальность разлета обломков при взрывах;

    H – высота здания.

    Расчетные схемы завалов зависят от воздействия поражающего фактора. При землетрясениях площадь верхней грани обелиска по размерам меньше площади основания здания. Длина и ширина верхней грани обелиска для этого случая соответственно равны: 
 
 
 
 

    где – А1длина верхней грани обелиска;

    А – длина здания;

    L - дальность разлета обломков при взрывах. 
 
 
 
 

    где В1 – ширина верхней грани обелиска;

    В – ширина здания;

    L - дальность разлета обломков при взрывах.

    Высота  завалов.

    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. Максимальной по величине высота завала будет в том случае, если на здание подействует минимальное давление, вызывающее разрушение стен здания. За минимальное давление обычно принимают ∆ Р_Ф = 0,05 МПа. 
 
 
 
 

    где h - расстояние от уровня земли до максимального уровня обломков;

    γ  - объем завала на 100 куб. м объема здания;

    H – высота зда ния.

    Высоту  завала так же можно определить из условия равенства объема образовавшегося завала: 
 
 
 
 

    где V – объем образовавшегося завала;

    γ  - объем завала на 100 куб. м объема здания;

    А, В ,H – длина, ширина и высота здания.

    И объема обелиска: 
 
 
 
 

где V – объем обелиска;

А, В– длина и ширина здания;

Азав, Взав - длина и ширина завала;

h - высота завала в пределах контура здания; [3] 

3.2 Структура и объемно-массовые характеристики 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. 3.1. Эти показатели получены на основе анализа информации о завалах зданий, разрушенных при авариях и катастрофах, а также при проведении ряда натурных испытаний.

     Таблица 3.1

Структура завала по весу обломков, %

Тип зданий	Тип обломков по весу
1	2		3	4	5
		Очень крупные, больше 5 т	Крупные, от 2 до 5 т	Средние, от 0,2 до 2 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 бескаркасное		0	30	60 / 10	10  / 60
1		2	3	4	5
Жилое 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. 3.2.

    Эти показатели могут быть использованы при оценке объемов и видов  работ.

    Структура завала по составу арматуры - содержание арматуры в различных сечениях завала.[3]

                                          Таблица 3.2

Структура завала по составу элементов, %, при  разрушении зданий