Моделі та методики, що застосовуються в прогнозуючій системі.

Розрахунок параметрів вражаючих чинників, що утворюються при землетрусах.

Осередок землетрусу (область виникнення підземного удару) представляє деякий об'єм в товщі Землі, в межах якого відбувається процес вивільнення енергії, що накопичувалася тривалий час і часто має катастрофічні наслідки, рис. 5.2.

Ця енергія вивільняється при майже миттєвому переміщенні геологічних мас. Осередки землетрусу виникають на різних глибинах (Н). Велика частина їх залягає в земній корі (на глибині близько 20...30 км.). У деяких районах відзначаються поштовхи, які виходять із глибин у сотні кілометрів. Мірою загальної енергії хвиль служить магнітуда землетрусу (М) – деяке умовне число, пропорційне логарифму максимальної амплітуди зміщення частинок ґрунту.

Рис. 5.2. Землетрус у м. Спітак (Вірменія)

Ця величина визначається за результатами спостережень на сейсмічних станціях і виражається у відносних одиницях через амплітуду Zт (мкм) поверхневої хвилі і відстань R (км), до епіцентру землетрусу за формулою:

Найсильніший землетрус має магнітуду не більш 9.

Енергія, що виділяється при землетрусі (Дж) дорівнює:

Для характеристики струсів на поверхні Землі використовуються різні шкали інтенсивності землетрусів, за яких вона вимірюється в балах від 1 до 12, табл. 5.2.

Таблиця 5.2. Сейсмічна шкала (схематизована)

Максимальна інтенсивність в епіцентрі землетрусу дорівнює 10 балам. Вона визначається за формулою:

За відсутності даних про глибину гіпоцентру (Н):

Інтенсивність землетрусу на відстані R від епіцентру для однорідного ґрунту визначається за формулою:

Реальну інтенсивність землетрусу, що враховує тип ґрунту під забудовою, можна визначити за формулою:

де – прирощення бальності для ґрунту на якому побудовано будівлю в порівнянні з гранітом; – прирощення бальності для ґрунту на-

вколишньої місцевості. Значення для різних ґрунтів наведені в табл. 1.1. додатку 1.

Відстань R, км, від епіцентру на якому можливе виникнення коливань певної інтенсивності

Час приходу поздовжніх сейсмічних хвиль – 1 фаза землетрусу,, с:

де – середня швидкість поширення поздовжніх хвиль, км/с (табл. 1.2. додатку 1). Час приходу поверхневих сейсмічних хвиль – головна (II) фаза землетрусу, , с:

де – середня швидкість поширення поверхневих хвиль (табл. 1.2. додатку 1).

Інтервал часу від настання першої фази землетрусу до настання головної фази , с:

Ступінь руйнування будівель і споруд при даній інтенсивності землетрусу носить імовірнісний характер. Всі будівлі та споруди традиційної побудови (без антисейсмічних заходів) поділяють на 3 типи , кожному з яких властива певна сейсмостійкість, табл. 5.3.

Таблиця 5.3. Класифікація будинків і споруд за сейсмостійкості

Залежність типів будинків, кількості та ступеня їх пошкоджень від інтенсивності землетрусу наведено у таблиці 1.3. додатку 1.

Оскільки ймовірність отримання будівлями ушкоджень різного ступеня (табл. 1.4. додатку 1) та ймовірність втрат населення (табл. 1.5. додатку 1) є величинами випадковими, то їх оцінюють за формулами:

Загальні втрати населення:

Незворотні втрати:

Санітарні втрати:

де – ймовірність отримання будівлею ушкоджень відповідного ступеня (табл. 1.4. додатку 1). За своєю фізичною сутністю величини – представляють відносні втрати населення в будівлях, які розраховуються як відношення абсолютних втратдо загальної чисельності N:

Тоді абсолютні втрати населення в будинках при землетрусі можна визначити за формулою , де індекс і визначає вид втрат (загальні, незворотні або санітарні).