Інтенсивність землетрусу, новини в будівництві

Інтенсивність землетрусу визначається кількістю енергії, що виділяється при сейсмічному розриві. Енергія землетрусу. Дж, по Б. Б. Голіцина, може бути обчислена за формулою:
Е = π²ρν (А / Т) ²,

де ρ-щільність верхніх шарів Землі, г / см³; ν-швидкість поширення сейсмічних хвиль, см / с; А-амплітуда зміщення, см; Т-період коливань, с.

Як показують спостереження, найслабші з відомих землетрусів, що вловлюються сейсмографами, випромінюють енергію близько 10³ Дж (10¹º ерг), а найсильніші -10 19 Дж (10 26 ерг) .Для того щоб при такому діапазоні скласти шкалу інтенсивності землетрусів в кількостях випромінюваної енергії , зручніше користуватися логарифмами цих кількостей.

Читай також сейсмічні явища

Вважаючи показник інтенсивності самого слабкого землетрусу за 1, можна скласти шкалу, наведену в таблицю-1. За цією шкалою інтенсивності землетрусів складають геометричну прогресію з множником, рівним 100.Последовательность чисел 1,2 і т.д. виражає енергетичні рівні (інтенсивність) землетрусів, називають магнітудой.Еті числа в даній шкалі визначають кількості пружної енергії коливань, які виділяються вогнищем землетрусів.

Таблиця 1. Шкала інтенсивності землетрусів за кількістю випромінюваної енергії

Для розрахунків силових впливів, що надаються землетрусами, використовують поняття прискорення коливань, коефіцієнта сейсмічності і максимального відносного смещенія.Ускореніем коливання називається величина α, що визначається з вираження:
α = 4π²А / Т². де А-амплітуда коливання. мм; Т-період коливання, с. Коефіцієнтом сейсмічності або коефіцієнтом струсу називається, ставлення прискорення коливання Ас до прискорення сили тяжіння g: Кс = α / g

Максимальна відносне зміщення визначається за допомогою спеціального приладу -сейсмометра С.В. Медведева.Основной частиною цього приладу є пружний сферичний маятник з періодом власних коливань Т = 0,25 с і логарифмическим декрементом загасання коливань λ = 0,50.На практиці силу землетрусів вимірюють в балах в залежності від величини Хо, що представляє собою максимальне відносне зміщення сферичного пружного маятника сейсмометра.

Для визначення сили землетрусу в межах від 6 до 9 балів встановлена ​​спеціальна шкала (таблиця-2).

Таблиця 2. Шкала сили землетрусів (по ГОСТ 6249-52)

Стосовно до цієї шкалою розроблені візуальні характеристики землетрусів, засновані на їх сприйнятті і видимих ​​результати дії. В Відповідно до цих характеристик будівлі, зведені без необхідних антисейсмічних заходів, розділені на три групи: А-будівлі зі стінами глинобитними, з цегли сирцю, саману та т.п .; Б-будівлі кам'яні; По-будівлі дерев'яні.

Встановлено також характеристика ступеня пошкодження і руйнування частин будівель:

1) легкі пошкодження -Тонкий тріщини в штукатурці, в кладці печей і т.п.

2) значні пошкодження тріщини в штукатурці, відколювання шматків штукатурки, тонкі тріщини в стінах, пошкодження димових труб і інші.

3) руйнування-великі тріщини в стінах, розшарування кам'яної кладки, обвалення окремих ділянок стін, падіння карнизів і парапетів, обвали штукатурки, падіння димових труб опалювальних печей та інші.

4) обвали-повні або часткові обвалення стін будівель, перекриттів і інших частин.

Сила землетрусу в балах в залежності від ступеня пошкодження і руйнування частин будівель і споруд, а також в залежності від залишкових деформацій в грунтах і наземних вод визначається згідно таблиці-3.

Таблиця-3. Ознаки землетрусів (по ГОСТ 6249-52)

С.В. Медведєв відзначає, що інтенсивність прояву землетрусів в значній мірі залежить від властивостей порід, в яких поширюються сейсмічні хвилі. Основними сейсмічними характеристиками порід, по С.В.Медведеву, є швидкість поширення поздовжніх сейсмічних хвиль ν і сейсмічна жорсткість, яка дорівнює добутку швидкості поширення поздовжніх сейсмічних хвиль ν = 5,6 км / с, балльность землетрусу дорівнює F, то в інших породах, при менших швидкостях поширення поздовжніх сейсмічних хвиль, землетруси проявлятися більш інтенсивно і їх балльность становитиме F + ΔF.

Наявність грунтових вод в товщах порід до глибини 1-10 м збільшує силу землетрясеній.Води, що залягають на глибині 10 м і більше, практично не впливають на бальність землетрусів. Дія землетрусів на будівлі і споруди викликає необхідність враховувати їх при проектуванні і будівництві. З цією метою проведено сейсмічне районування території країн СНД (СРСР-дивись малюнок-1).

Малюнок 1. Схема сейсмічного районування СРСР

Користуючись цією картою, необхідно враховувати що зазначена сейсмічність відноситься до ділянок із середніми ґрунтовими умовами, що характеризується піщано-глинистими відкладеннями і низьким рівнем грунтових вод (на глибині 6 м і більше) .В умовах конкретного проектування розрахункова бальність будівельного майданчика повинна бути уточнена в залежності від складають її грунтів і рівня грунтових вод відповідно до таблиці-4.

Таблиця-4.Ізмененіе інтенсивності землетрусу на підставі інженерно-геологічних та гідрологічних даних

Практично вплив землетрусів на будівлі і споруди враховується при балльности 7 і більше. Можливість прояву землетрусів з балльностью від 1 до 6 включно в будівельному проектуванні не враховується. Вплив землетрусів на будівлі і споруди враховується як особливе силовий вплив-сейсмічне навантаження, що визначається спеціальними розрахунками.

Було встановлено, що з більшою або меншою регулярністю землетруси відбуваються в двох порівняно вузьких зонах, які перетинають Землю у вигляді двох кіл під кутом 67 ° один до другому.Первий коло -тіхоокеанскій або індо-японо-малайський-проходить по берегах Тихого океану від Антарктики через Австралію, Зондські острови, по по східному узбережжю Азії і Японські острови до камчатці і далі по західному узбережжю Північної і Південної Америки до Антарктиди.

На цю зону доводиться 41,8% всіх землетрусів. Друге коло-альпійсько-кавказько-гімалайський -ідет по берегах Середземного моря. через кавказький і Гімалайський гірські хребти, перетинається з Тихоокеанським кругом і триває далі через вулканічні острови Тихого і Атлантичного океанів до узбережжя Середземного моря.

Малюнок-2. Схема сейсмічного районування Туркменської РСР.

Ізолінії контурних зони землетрусів різної бальності

На цю зону доводиться 53,5% всіх землетрусів. Поза зазначених кільцевих зон відзначається тільки 4,7% землетрусів. Як видно з малюнка -2 на території країн СНД вогнища землетрусів відзначені в Криму, на Кавказі, в Туркменії, Середньої Азії, Прибайкалля, Східного Сибіру, ​​на Сахаліні і Камчатці. Більшість з них приурочено до альпійсько-кавказько-гімалайському кільцю і деяку кількість до тихоокеанського.

За першу половину ХХ століття на території СРСР відзначено 3749 землетрусів, розподілених таким чином:

Крим-55; Кавказ-150; Закавказзі-1050; Туркменія-150; Північний Тянь-Шань-395; Фергана-328; Південний Тянь-Шань-284; Центральний Таджикистан-345; Памір-126; Західна Сибір-170; Прибайкалля-315; Східна Сибір-75; Камчатка-351.

Встановлення певної закономірності в розподілі вогнищ землетрусів виявилося вельми плодотворним.На його основі можна розділити всю земну поверхню на зони сейсмічні, асейсмічні і пенесейсміческіе. До сейсмічних зон відносять такі, які можна вважати областями періодично відбуваються землетрусів.

Асейсмічні називають області, де землетруси не відбуваються або є рідкісними ісключеніямі.К таких областей відносяться Північно-Німецька низовина, Російська рівнина, Фінляндія, степові райони Західного Сибіру, ​​вся Північна Сибір, Східна Канада, Бразилія. Пенесейсміческімі називають райони, в яких землетруси відбуваються порівняно рідко і не досягають великої сили.

Сейсмічні явища вивчає наука-сейсмологія. На території колишнього СРСР і в інших країнах була створена мережа сейсмічних станцій, які ведуть безперервні спостереження за сейсмічними толчкамі.Ізученіе сили землетрусів ведеться за допомогою приладів -сейсмографов і сейсмометрів. Існує кілька конструкцій сейсмографів, але всі вони засновані на одному принципі: коливання земної кори передаються корпусу приладу, який отримує при цьому зміщення щодо інертного вантажу.

Найпростіший сейсмограф являє собою корпус, на якому укріплений горизонтальний або вертикальний маятнік.Прі сейсмічних коливаннях маятник починає гойдатися і його вістря робить записи на стрічці, що рухається. На практиці користуються одним з найбільш досконалих сейсмографів конструкції Б.Б. Голіцина.

Малюнок-3. схеми сейсмографів

1-схема сейсмографа з вертикальним маятником; 2-схема сейсмографа з горизонтальним маятником;

М-маятник; S-який пише важіль; R-барабан з папером; U-годинник.

Прилад цей, дещо складніший, дозволяє відзначати найнезначніші поштовхи (дивись малюнок-3) .Сейсмограф дозволяє визначити силу землетрусу за амплітудою і періоду записаних коливань і відстань до вогнища землетрясенія.Сопоставленіе сейсмограмм (графіків коливань), записаних сейсмографами різних сейсмічних станцій з урахуванням географічних координат. дозволяє досить точно визначити Гіпоцентр і епіцентр землетрусу.

Більш досконалий сейсмометр запропонував С.В. Медведєв. Основною частиною цього приладу є пружний сферичний маятник з певним періодом згасання коливань. Відносне зміщення цього маятника дозволяє визначити силу землетрусу. Вивчення сейсмічних явищ має на меті не тільки встановлення осередків землетрусів і їх інтенсивності.

На основі отриманих даних, використовуючи вирази швидкості розподілу сейсмічних хвиль, вдалося внести значні уточнення до відомостей про внутрішню будову Землі.Сейсміческіе спостереження дозволили також створити сейсмічний метод розвідки надр Землі.Проізводя в будь-якій точці поблизу земної поверхні штучний вибух, можна за спостереженнями в інших точках встановити характер складають товщ на значних глибинах.