Гражданская оборона

 

    1. Планирование защиты жильцов общежития в г. Донецк от ЧС.

 

     1.1. Введение.

 

    Потенциальная опасность - это опасность скрытая, неопределенная во времени и пространстве. Реализуется потенциальная опасность через причины и в случае, если нежелательные последствия будут значительные, то это событие классифицируется как чрезвычайная ситуация.

    Чрезвычайная ситуация (ЧС) – это состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, промышленности и окружающей природной среде.

    Чрезвычайные ситуации могут быть классифицированы на ситуации техногенного, антропогенного и природного характера. ЧС можно классифицировать по типам и видам событий, лежащих в основе этих ситуаций, по масштабу распространения, по сложности обстановки (например пожары), тяжести последствий.

 

    Чрезвычайные ситуации как результат природных событий.

    ЧС природного характера - это неблагоприятная обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате опасного природного явления, которое может повлечь за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью, материальные потери и нарушения условий жизнедеятельности населения. 

    Стихийные бедствия угрожают обитателям нашей планеты с начала цивилизации. Где-то в большей мере, в другом месте менее. Стопроцентной безопасности не существует нигде. Природные катастрофы могут приносить колоссальный ущерб, размер которого зависит не только от интенсивности самих катастроф, но и от уровня развития общества и его политического устройства.

    К чрезвычайным ситуациям природных событий можно отнести такие группы природного характера:

• геологические;
• метеорологические;
• гидрологические морские и гидрологические пресноводные;
• пожары в природных экосистемах;
• инфекционная заболеваемость людей;
• отравление людей;
• инфекционные заболевания сельскохозяйственных животных;
• массовая гибель диких животных;
• поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.

    Статистически вычислено, что в целом на Земле каждый стотысячный человек погибает от природных катастроф. Согласно другому расчету число жертв природных катастроф составляет в последние 100 лет 16 тыс. ежегодно. К стихийным бедствиям обычно относятся землетрясения, наводнения, селевые потоки, оползни, снежные заносы, извержения вулканов, обвалы, засухи, ураганы и бури. К таким бедствиям в ряде случаев могут быть отнесены также пожары, особенно массовые лесные и торфяные.

    Планирование защиты жильцов общежития рассматривается от геологических опасных явлений, что разбиваются на такие группы: 
    - оползни; 
    - сели; 
    - обвалы, осыпи; 
    - лавины; 
    - склоновый смыв; 
    - просадка лессовых пород; 
    - просадка (провал) земной поверхности в результате карста; 
    - абразия, эрозия; 
    - пыльные бури.

    Участок, на котором запроектировано строительство дома располагается в районе с опасностью возникновения карстов.

    Карст — это совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).

    Различные формы углублений в известковой почве получили специальные названия:

- Карры - более или менее глубокие (от нескольких см. до 5 - 10 метр.) борозды, разделенные узкими ребрами, встречающиеся как на горных вершинах, так и на склонах, на морских берегах, но вообще на покатых поверхностях;

- Долины – округленные впадины, от 10 до 1000 м. в диаметре и от 2 до 100 м. глубины; некоторые из них ведут в пещеры, но большей частью они ограничиваются одною поверхностною впадиной. Чаще встречаются небольшие ямки или воронки, глубиной в 2 -20 м., в поперечнике 10 - 120 м.; иногда они попадаются порознь, но обыкновенно группами, до 40 - 50 на кв. км.

 

 

 

 

 

    2. Исходные данные:

    Участок на котором запроектировано строительство дома площадью 0,48га, располагается в южно-западной части города Донецк.

    Проектируемое 5-ти этажное кирпичное 3-х секционное здание общежитие представляет собой трех-секционное кирпичное здание прямоугольное в плане с размерами 92,7х12 м. Высота этажа составляет 2,8 м., а всего здания 15, 6 м.

     Здание запроектировано  для проживания 450 студентов высших  учебных заведений.

     Здание расположено с учетом санитарно-технических и противопожарных норм. Степень огнестойкости – пятая.

    

 

 

     Согласно инженерно-геологическим изысканиям расчетный уровень грунтовых вод на глубине 4,8 м. от поверхности земли.

     Климатические характеристики района строительства:

     - климатический район строительства IIIв;

     - снеговой район строительства – 5, S_о= 150кг/м2;

     - ветровой район строительства - 3, W_о = 50кг/м2;

     - расчетная температура наиболее холодной пятидневки -25С;

     - расчетная температура наиболее холодного периода в январе -9С;

     - среднемесячная температура в июле +25С.

 

     Границы участка:

• с востока – индивидуальные жилые дома;
• с севера – индивидуальные жилые дома; - улица Арзамасская;
• с юга – лесопосадка, балка;
• с юго-востока – улица Больничная;
• с северо-запада – пустырь, лесопосадка;
• запад – пустырь.

     Генеральный план данного участка разработан в соответствие с учетом подъездов при эвакуации. Рельеф в данной местности достаточно спокойный, без значительных перепадов высот.

     Прилегающая территория благоустраивается (мощение мелкоразмерной тротуарной линией), предусматривается зона отдыха, стоянки для автомобилей, малые архитектурные формы.

    

     3. Расчетная часть.

         3.1. Вычисление переменного коэффициента жесткости перекрестно-ленточного фундамента.

План  перекрестно-ленточного фундамента.

 

     По данным инженерно-геологических  изысканий основание здания однородно  в плане, сложено песчаными  грунтами с осредненным приведенным  модулем деформации  20 МПа и подстилается на глубине 9 м закарстованными известняками.    

Принимаем толщину линейно-деформируемого слоя основания, равной 9 м, коэффициент ослабления основания под воронкой - 4. 
     В соответствии с методическими указаниями при заданном положении воронки под углом здания сначала находим величины коэффициента жесткости основания круглого фундамента без воронки, по формуле и таблице из методических указаний, а затем по таблице для круглого фундамента соосного с воронкой.     
     Вычисление величин коэффициента жесткости ведем в следующей последовательности:      
     1. В соответствии с указаниями принимаем, что единичная распределенная нагрузка передается на основание по прямоугольному пятну здания, имеющему размеры 45х11,6 м.      
     2. Определяем радиус  круглого фундамента, эквивалентного по площади прямоугольному пятну здания     

;  м.      

 
     Для удобства пользования по таблице принимаем 12 м.      
     3. По методическим указаниям наносим на план здания зоны, в пределах которых величина переменного коэффициента жесткости основания задается постоянной. Принимаем одинаковую ширину зон как в направлении длинной, так и короткой сторон фундамента.      
     Делим на 4 равные части короткую и длинную полуоси фундамента здания, а также радиус условного круглого фундамента.      
     Координаты центров кольцевых зон основания круглого фундамента составляют: 10,5 м; 7,5 м; 4,5 м; 1,5 м.      
     По таблице для круглого фундамента с 12 м при толщине сжимаемого слоя 9 м для центров кольцевых зон находим линейной интерполяцией следующие величины приведенного коэффициента жесткости основания: 0,1712 м ; 0,1317 м ; 0,1207 м ; 0,1170 м .      
     4. Определяем по формуле радиус круглого фундамента соосного с воронкой, передающего на основание нагрузку единичной интенсивности, распределенную по кольцу, эквивалентному по площади прямоугольному пятну здания:    

;      м.      

 
     Для удобства пользования по таблице принимаем 12 м.  
      
     Зоны основания, в пределах которых величина коэффициента жесткости считается постоянной, оставляем те же, что и для круглого фундамента без воронки, кроме центральной зоны, включающей воронку, для которой принимаем приведенный коэффициент жесткости  (вместо ) и 0 в пределах воронки.      
     По таблице для точек с радиусами 10,5 м; 7,5 м; 4,5 м находим: 0,1790 м ; 0,1369 м ; 0,1275 м .      
     Определяем по формуле величины коэффициента жесткости основания: круглого фундамента без воронки 0,1712х20=3,424 МН/м ; 2,634 МH/м ; 2,414 МН/м ; 2,34 МН/м ; круглого фундамента с воронкой 3,58 МН/м ; 2,738 МН/м ; 2,55 МН/м .      
     На плане фундаментов наносим зоны коэффициента жесткости основания без воронки      
      3,424 МН/м от 1, 1 до 45; 111;      
      2,634 МН/м от 14, 22 до 32; 90;      
      2,414 МН/м от 17, 34 до 29; 78;       
      2,34 МН/м от 20, 45 до 26; 67, затем зону с коэффициентом жесткости 0 в пределах воронки, находящейся в углу здания с центром 11, 11, а также показываем ослабленную зону вокруг воронки от 1, 1 до 23, 23 с коэффициентом жесткости 2,55 МН/м , вычисленным для основания круглой плиты с воронкой в центре.

       3.2. Расчет перекрестно-ленточного фундамента кирпичного 5ти этажного дома по программе ПОРТИК- .     

Рассчитываем по программе ПОРТИК- перекрестно-ленточный фундамент 5-этажного кирпичного трехсекционного дома в карстоопасном районе.      
     Исходные данные составляем в соответствии с инструкцией к программе.      
     План фундамента с разностной сеткой ,  и нагрузками на ленты 0,15 МН/м, 0,221 МН/м, 0,2 МН/м, 0,302 МН/м, 0,28 МН/м, 0,35 МН/м, 0,361 МН/м. 
     Расчетное положение воронки радиусом 3 м. принимаем под пересечением наружных лент. Координаты воронки составляют 5 м.      
     Расчет перекрестных лент ведем как ребристой плиты с отверстиями между ребрами.      
     Перекрестные ленты с консольными участками, выпущенными за пределы здания в соответствии с указаниями, вписываются в прямоугольник, имеющий размеры 55х22 м, с принятым по возможностям программы минимальным шагом сетки в двух направлениях, равным 0,5 м.       
     Для задания Т-образного сечения ребер принимаем основную толщину плиты 0,3 м, высоту ребер 0,7 м, ширину ребер 0,4 м и перечисляем угловые узлы сетки как по контуру плиты, так и по внутренним контурам, расположенным между ребрами. Указываем на наличие одного внешнего контура.      
     Бетон ребер имеет марку М200, модуль упругости 24000 МПа и коэффициент Пуассона 0,2.      
     Величины и зоны коэффициента жесткости основания, ослабленного воронкой, задаем по результатам вычислений.      
     Расчет ведем на один вариант загружения фундамента вертикальной нагрузкой без учета жесткости верхнего строения.      
     Результаты расчета приведены на рисунке. Эпюры осадок и изгибающих моментов  показаны для сечения 11.

Эпюры осадок (1) и моментов

 (2) для сечения 11 
перекрестно-ленточного фундамента.

      3.3. Определение критических размеров карстовой воронки 
под фундаментом.     

Определим коэффициент устойчивости. Фундамент запроектирован в виде сплошной ленты. Расстояние от центра тяжести здания до подошвы фундамента 45 м. Жесткостная характеристика грунта основания 3000 кН/м . Масса сооружения 97200 кН. Расчетный диаметр карстовой воронки по данным инженерно-геологических изысканий 10 м.      
     По формуле определим значение радиуса карстовой воронки, центр которой совпадает с угловой точкой фундамента, при котором в противоположном от воронки углу фундамента наступает отлипание основания:     

,      

 
откуда  7,29 м.       
     Производим вычисление крена  в вертикальной диагональной плоскости по формуле. Вычислим крены при нескольких значениях радиуса карстовой воронки:

	2 м;	0,00037;
	4 м;	0,00158;
	6 м;	0,00415;
	7,29 м;	0,00628;
	8 м;	0,00947;	3,18 м;
	9 м;	0,01485;	5,7 м;
	10 м;	0,02426;	7,4 м;
	12 м;	0,07874;	9,07 м.

 

  Проверим положение следа   на контактной плоскости при 12 м; 9,07 м; 0,07874.      
     Смещение центра масс от первоначального положения 0,07871·40=3,15 м. Расстояние от центра фундаментной плиты до оси вращения  при этом равно 2,83 м, что меньше 3,15 м. Следовательно, положение сооружения неустойчиво, так как линия действия равнодействующей перешла точку , находящуюся на оси вращения.      
     Проверим устойчивость сооружения при радиусе воронки 11,6 м.       
      11,6 м; 8,85 м; 0,05956; 2,38 м < 3,11 м. Следовательно, след равнодействующей  находится внутри устойчивой области.      
     Проверим устойчивость сооружения при радиусе воронки 11,9 м. 11,9 м; 9,04 м; 0,07324; 2,92 2,89 м. Следовательно, значение радиуса воронки 11,9 м может быть принято за критическое, при котором равнодействующая масс сооружения пересекает контур области устойчивых положений и наступает безразличное равновесие сооружения.      
     Коэффициент устойчивости сооружения при расчетном диаметре карстовой воронки 10 м равен