Оцінка сейсмостійкості об’єктів критичної інфраструктури з урахуванням їх власної гармоніки у вибуховому спектрі цивільного і воєнного характерів

Анотація

У статті наведено теоретичні й експериментальні дослідження закономірностей повторюваності збуджених техногенними вибухами сейсмічних хвиль для оцінки сейсмостійкості об’єктів критичної інфраструктури. Теоретично розглянуто характер розповсюдження хвильових збурень на межі пружного півпростору при його локальному збудженні. Як основа цих досліджень застосовано інтегральні перетворення Лапласа і Фур’є, чисельне рішення яких дозволяє отримати значення періодів повторюваності збурень пружних хвиль на межі півпростору. На основі теоретичних досліджень встановлено закономірність періодів повторюваності збурень пружних хвиль, які за певних умов можуть створити резонансні явища в об’єктах, що охороняються, зокрема на гармоніці, близькій до частоти власних коливань конструкції. Підтвердження цих результатів на практиці одержано при ураженні ракетними ударами критичної інфраструктури (телевежа м. Києва) та в умовах проведення вибухових робіт на кар’єрах, як приклад на Кощіївському гранітному кар’єрі ТОВ «СІПАН» при оцінці сейсмостійкості об’єктів критичної інфраструктури, зокрема опори ліній ЛЕП 330 кВ, які розташовані в зоні впливу пружних хвиль. Вони базуються на формуванні закономірностей збудження та поширенні пружних хвиль і визначенні їх параметрів на відстані від джерела збудження (масових вибухів на кар’єрі) з використанням апаратурного комплексу стандартних сейсмодатчиків СМ-3, 16-канального аналого-цифрового перетворювача (АЦП Е14-440) фірми L-Card і персонального комп’ютера (ПК). Оцінка впливу інтенсивності сейсмовибухових хвиль проводилася на частоті амплітуди максимальної швидкості коливань як у основі опори, що є нормою сейсмічної безпеки відповідно до ДСТУ 4704:2008, так і у самій конструкції опори (що є не обов’язковим відповідно до ДСТУ 4704:2008). Але наявність у вибуховому спектрі гармоніки, близької до власних коливань конструкції, спричиняє утворення у ній резонансних явищ, що приводить до збільшення швидкості коливань у самій конструкції, ніж в основі опори. Тому за критерій сейсмобезпеки приймається максимальна швидкість на частоті, близькій до власних коливань, або у основі опори, або на її конструкції. Такий параметр хвилі буде найкраще корелювати з пошкодженням або завданням ушкодження цій споруді та був запропонований як норма її сейсмостійкості. Отримані таким чином результати досліджень спонукали авторів до пропозиції доповнення чинного ДСТУ.