Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków na podstawie drgań ich fundamentów czy drgań gruntu?

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Mat. Symp. str. 355 368 Edward MACIĄG, Maria RYNCARZ Politechnika Krakowska, Kraków Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków na podstawie drgań ich fundamentów czy drgań gruntu? Streszczenie Podobnie jak w pracy [4] pokazano, że w przypadku wstrząsów górniczych stopnie intensywności drgań przypisane podstawie danych pomiarowych (zgodnie ze skalą MSK) nie korelują się ze stopniami intensywności drgań określonymi na podstawie skutków zaobserowanych w budynkach. Ocena poprzez a MSK jest zawyżona. Pokazano, że dokonując oceny szkodliwości drgań dla budynków (w przypadku wstrząsów górniczych) na podstawie przebiegów drgań fundamentów budynków z wykorzystaniem skal SWD w pasmach tercjowych otrzymuje się zgodność oceny na podstawie danych pomiarowych ze stanem obserwowanym po wstrząsach w budynkach. 1. Stosowanie skali MSK 64 w przypadku wstrząsów górniczych W ciągu ostatnich kilku lat trwają dyskusje dotyczące wiarygodnej oceny oddziaływania drgań wzbudzanych wstrząsami górniczymi zabudowę powierzchniową; przede wszystkim chodzi tu o budynki mieszkalne. Głównie geofizycy pracujący na potrzeby górnictwa starają się w tym celu stosować tak w GZW jak i w LGOM skalę MSK. Skala ta jak wiadomo, opiera się na przypisaniu poszczególnym stopniom intensywności drgań odpowiednich wartości amplitud przyspieszenia i prędkości w określonym przedziale częstotliwości. Autorzy referatu [4] piszą, że ich badania dowodzą, że stopnie intensywności drgań przypisane na podstawie danych pomiarowych nie korelują się ze stopniami intensywności drgań określonymi na podstawie skutków zaobserwowanych w budynkach. Intensywność drgań określana dla wstrząsów górniczych z danych pomiarowych jest wyższa od intensywności faktycznie obserwowanej. I na szczęście dobrze, że się tak dzieje. Mimo pewnych podobieństw między drganiami wzbudzanymi przez wstrząsy górnicze i trzęsienia ziemi, są też istotne różnice. Jedną z nich jest różny czas trwania intensywnej fazy drgań od wstrząsów górniczych i od trzęsień ziemi. Średnio biorąc, od wstrząsów górniczych ten czas trwania drgań gruntu wynosi 0,5 2,0 s, a w przypadku trzęsień ziemi może wynosić 20 s i więcej (bywają i krótsze czasy trwania drgań gruntu od trzęsień ziemi), tak więc jest to różnica jednego rzędu. Z kolei drgania gruntu wzbudzane wstrząsami górniczymi z reguły zawierają składowe z wyższymi częstotliwościami niż drgania powierzchniowe od trzęsień ziemi. Niejednokrotnie zwracaliśmy uwagę na powyższe różnice w przebiegach drgań powierzchniowych od wstrząsów górniczych i trzęsień ziemi, gdy spotkaliśmy się z bezkrytycznym stosowaniem skali MSK 64 do oceny skutków wstrząsów górniczych, (por. też [5]). W dyskusjach na temat oceny szkodliwości drgań wzbudzanych wstrząsami górniczymi dla 355

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... budynków podkreślaliśmy też, że do takiej oceny należy wykorzystać przebiegi drgań rejestrowane na fundamentach budynków lub ścianach nośnych piwnic, a nie drgania pomierzone na gruncie. W przypadku trzęsień ziemi wyzwalane są ogromne ilości energii, wstrząsy są wyjątkowo silne i drgania podłoża gruntowego po przekazaniu się na fundamenty budynków ulegają nieistotnym modyfikacjom. W związku z tym praktycznie jest obojętne, które z tych drgań uwzględnia się w ocenie szkodliwości dla budynków. W ocenie skutków trzęsień ziemi zgodnie ze skalą MSK 64 uwzględnia się drgania gruntu. W przypadku wstrząsów górniczych charakter przebiegów drgań gruntu obok budynków może być zasadniczo odmienny od charakteru drgań fundamentów budynku. Ta ostatnia kwestia jest treścią niniejszego referatu. Zdaniem Autorów referatu [4] skala MSK 64 jest stosunkowo najlepiej dopasowana do oceny wpływów drgań od wstrząsów górniczych w warunkach GZW i LGOM. Trudno się zgodzić w szczególności z drugą częścią poniższego stwierdzenia, że skale intensywności uwzględniają w swojej ocenie wszystkie elementy związane zarówno z transmisją drgań w ośrodku skalnym oraz w budynkach jak i z odpornością budynków i ich elementów na zaistniałe drgania wymuszające. Gdyby tak było, chyba i lepiej byłoby z wyżej wzmiankowaną korelacją. Gdy w artykule [4] pisze się o dopasowaniu skali MSK 64 do oceny wpływów drgań od wstrząsów górniczych to najprawdopodobniej chodzi o zalecenia zawarte w Instrukcji KGHM- u [1]. 2. Drgania gruntu a fundamentów budynków KGHM w marcu 2002 roku zatwierdził Instrukcję [1] do obowiązkowego stosowania w ocenie szkodliwości drgań wzbudzanych wstrząsami górniczymi w LGOM. W Instrukcji do oceny szkodliwości drgań wzbudzanych wstrząsami górniczymi stosuje się skalę MSK 64. Do oceny wykorzystywane są zarejestrowane powierzchniowe przebiegi drgań gruntu, przy czym poszczególne składowe drgań (poziome) muszą być odfiltrowywane w zakresie częstotliwości 0,5 10 Hz. Nawet taka analiza, tj. z wykorzystaniem zaleceń Instrukcji wskazuje czasami na VII, a niekiedy i VIII stopień intensywności drgań wg skali MSK przy jednoczesnym braku szkód (drgania o takiej intensywności w skali MSK oznaczają odpowiednio znaczące szkody w budynkach oraz lokalne ich zniszczenie). W pracy [4] pokazane są drgania wywołane wstrząsem z 28.03.2003 ilustrujące wyżej przedstawione spostrzeżenie. Poniżej zajmujemy się drganiami wywołanymi tym samym wstrząsem, zarejestrowanymi w tym samym rejonie, ale na innych stanowiskach pomiarowych. Wstrząs z 28.03.2003 był wyjątkowo silny, o energii E n = 1,7 10 8 J, a omawiane drgania nim wywołane były zarejestrowane przy małych odległościach epicentralnych. Na rysunku 2.1a, b i c pokazano po dwa przebiegi drgań odpowiednio gruntu i fundamentu budynku przy ul. A w Polkowicach. Są to drgania pochodzące z jednoczesnych pomiarów drgań na swobodnym gruncie obok budynku na fundamencie budynku. Odległość epicentralna (r e) wynosi tylko 450 m. Przebiegi drgań gruntu z rysunku 2.1a, b i c są bardzo podobne do zamieszczonych i analizowanych w [4]. Z rysunku 2.1a i b widać, że budynek stanowi filtr dolnoprzepustowy, dla drgań gruntu, tak że na fundament budynku składowe z wysokimi częstotliwościami przenoszą się w wielce zredukowanej postaci. Rysunki 2.1a i b przedstawiają składowe poziome drgań (x) równoległe do osi poprzecznej budynku oraz składowe (y) równoległe do osi podłużnej. Budynek przy ul. A jest parterowym (podpiwniczonym) murowym domkiem jednorodzinnym. Składowe drgań x i y fundamentu budynku osiągają swoje maksima w drugiej fazie przebiegów drgań z rysunku 2.1a i b i odpowiadają im niższe częstotliwości niż drganiom poziomym gruntu, których maksima występują głównie w pierwszej fazie drgań. 356

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 2.1. Przebiegi drgań gruntu i fundamentu budynku przy ul. A w Polkowicach Fig. 2.1. Vibrations records of ground and foundation of the building in Polkowice Drgania gruntu w drugiej fazie zawierają, podobnie jak drgania fundamentu budynku, składowe z dominującymi niskimi częstotliwościami. Powyższe uwagi dobrze ilustrują przyspieszeniowe spektra odpowiedzi z rysunku 2.2a i b wykonane na podstawie drgań z rysunku 2.1a i b. Z kolei na rysunku 2.3a i b pokazano, kierując się wyżej podanym zaleceniem Instrukcji KGHM-u, odfiltrowane przebiegi drgań gruntu z rysunku 2.1a i b. Na rysunku 2.3a i b pokazane są ww. odfiltrowane przebiegi drgań gruntu oraz przebiegi drgań fundamentu budynku (nieodfiltrowane). Stosownie do wymagań Instrukcji policzono sumę geometryczną maksymalnych wartości przyspieszeń drgań obu składowych drgań gruntu z 2.3a i b. Tak wyznaczone a MSK = 1373 mm/s 2, co odpowiada VIII stopniowi intensywności w skali MSK 64, co oznacza, że omawiany budynek powinien ulec poważnemu uszkodzeniu, a nawet w części zniszczeniu. Na szczęście budynek ten (i inne też) na skutek tego wstrząsu nie uległ dostrzegalnym uszkodzeniom. Po tym wstrząsie nie wystąpiły więc zjawiska odpowiadające opisowi intensywności w stopniu VIII. 357

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... Rys. 2.2. Przyspieszeniowe spektra odpowiedzi drgań z rysunku 2.1a i b Fig. 2.2. Acceleration response spectra of vibrations from Fig. 1a and b Rys. 2.3. Odfiltrowane przebiegi drgań gruntu I drgania fundamentu budynku (nieodfiltrowane) z rysunku 2.1a i b Fig. 2.3. Filtrated ground vibrations and vibrations of building foundation from Fig. 2.1a and b 358

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Opisy intensywności przypisane do poszczególnych stopni skali EMS 98 (European Macroseismic Scale) są znacznie obszerniejsze i bardziej szczegółowe niż w skali MSK 64. W przypadku VIII stopnia określonego jako silnie uszkadzający może się zdarzyć, że meble mogą być wywrócone, spadają przedmioty takie jak odbiorniki TV, mogły być widoczne fale na bardzo miękkim gruncie, wiele budynków klasy B doznaje uszkodzeń stopnia 3 (omawiany budynek przy ul. A kwalifikuje się do klasy B). Przez uszkodzenie stopnia 3 rozumie się głębokie i szerokie pęknięcia murów, zawalenie się kominów wolnostojących. Takich zjawisk po wstrząsie górniczym z 28.03.03 nie obserwowano. Takie zjawiska są obserwowane przy trzęsieniach ziemi, a jak wiadomo, skale MSK 64 i EMS 98 dotyczą skutków trzęsień ziemi. Z kolei dokonujemy oceny szkodliwości drgań zarejestrowanych na fundamencie budynku przy ul. A z wykorzystaniem skal SWD normy PN- 85/B-02170 [3]. Budynek A kwalifikuje się do oceny wg skali SWD- I. Analiza jest przeprowadzona w pasmach tercjowych. Budynek jest w dobrym stanie technicznym, więc do oceny przyjmuje się wyższe linie oddzielające strefy (A, B, C, D ). Na rysunku 2.4a i b pokazano wyniki analizy przeprowadzonej zarówno dla składowej x jak i y. Rys. 2.4. Ocena szkodliwości drgań fundamentu budynku z rysunku 2.1a i b dla budynku A wg skali SWD-I (w pasmach tercjowych) Fig. 2.4. Evaluation of harmfulness of foundation vibrations from Fig. 2.1a and b for the A building in accordance with the SWD-I scale (in the third octave passbands) 359

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... Wystarczyłoby dokonać oceny tylko jednej, niekorzystniejszej składowej poziomej drgań fundamentu budynku (z rys. 2.1a lub 2.1b). Z góry, kierując się tylko maksymalną amplitudą przebiegu drgań, nie można stwierdzić, która składowa x czy y jest niekorzystniejsza. Dopiero analiza tercjalna pozwala wykryć zawartość przebiegu drgań, tj. maksymalne wartości przyspieszeń w poszczególnych pasmach częstotliwościowych. Największe wartości przyspieszeń w kilku pasmach (przede wszystkim składowej z rysunku 2.4a) sięgają do III strefy skali SWD-I. W omawianym przypadku można dokonać oceny szkodliwości tych drgań jak dla strefy II. Takie drgania nie powodują uszkodzeń konstrukcyjnych, mogą przyspieszać zużycie budynku, mogą (ale nie muszą) pojawić się zarysowania wypraw murarskich i tynków ścian. I taka ocena jest zgodna ze stanem faktycznym. Do podobnej oceny dochodzi się poprzez analizę składowej drgań y por. rysunek 2.4b. W pracy [4] dokonano też oceny szkodliwości drgań od wstrząsu z 28.03.03 (o bardzo podobnym charakterze jak na rysunku 2.1a, b i c) za pomocą skal SWD, traktując je, mimo że nie wynika to z analizy, jako drgania o dużej szkodliwości dla budynku. Chodziło o to, by wykazać, że również skale SWD (jak skala MSK 64) prowadzą do zawyżonych ocen szkodliwości drgań od wstrząsów górniczych w LGOM. Powyżej pokazano, że nie ma podstaw do takiego wniosku na przykładzie drgań od wstrząsu z 28.03.03. W [4] dodano też nieaktualną już wówczas uwagę, że obecnie skale SWD już nie obowiązują na terenach górniczych. O tej ostatniej kwestii szerzej pisze się w [2]. Na rysunku 2.4a i b pokazano też ocenę szkodliwości drgań gruntu z rysunku 2.1a i b dla budynku za pomocą skali SWD I. W tym przypadku ocena jest podobna, jak podane uprzednio w przypadku drgań fundamentu budynku A, aczkolwiek maksymalne wartości przyspieszeń w niektórych pasmach częstotliwościowych od drgań gruntu są większe niż od drgań fundamentu budynku, ale pozostają w tej samej strefie. Z kolei na rysunku 2.5a, b i c pokazano przebiegi drgań gruntu i fundamentu budynku przy ul. S w Polkowicach, również od tego samego wstrząsu (z 28.03.03). Odległość epicentralna r e wynosiła tu 409 m. Budynek przy ul. S jest, podobnie jak budynek przy ul. A, murowym budynkiem parterowym (z podpiwniczeniem). Poziom przyspieszeń drgań gruntu i fundamentu budynku (przy ul. S.) jest podobny do zaprezentowanego na przebiegach drgań z rysunku 2.1a, b i c. Charakter składowych poziomych drgań gruntu jak i fundamentu budynku z rysunku 2.5a i b dość znacznie się różni od tych samych składowych drgań z rysunku 2.1a i b. Maksymalne wartości przyspieszeń drgań tak gruntu jak i fundamentu budynku z rysunku 2.5a występują w drugiej fazie tych przebiegów drgań i odpowiadają im niskie częstotliwości. Niespodziewany jest charakter przebiegu drgań fundamentu budynku z rysunku 2.5b, bowiem maksymalna wartość przyspieszenia drgań osiągania jest w pierwszej fazie tego przebiegu i odpowiada jej wysoka częstotliwość; co więcej, jest ona większa niż a ygmax, która ujawnia się w drugiej fazie przebiegu drgań gruntu i odpowiada jej niższa częstotliwość. Charakterystyki drgań z rysunku 2.5a i b przedstawiają spektra odpowiedzi z rysunku 2.6a i b. Tak z rysunku 2.5a i b jak i rysunku 6a i b wynika, że w tym przypadku rola budynku jako filtru dolnoprzepustowego jest nieistotna. Z kolei na rysunku 2.7a i b pokazano przebiegi drgań gruntu obok budynku po odfiltrowaniu i przebiegi drgań fundamentu budynku z rysunku 2.5a i b. a MSK obliczona zgodnie z wymogiem skali MSK 64 wynosi teraz 1275 mm/s 2, co odpowiada VIII stopniowi intensywności tej skali, a więc tak samo jak uprzednio, w przypadku budynku A. Do oceny szkodliwości drgań z rysunku 2.5a i b dla budynku S wykorzystujemy skalę SWD I, w szczególności z uwagi na charakter składowej poziomej (y) drgań fundamentu budynku. Wyniki oceny na podstawie zarówno drgań fundamentu budynku, jak i dla celów porów- 360

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie nawczych, na podstawie drgań gruntu, są pokazane na rysunku 2.8a i b. Interpretacja oceny drgań z rysunku 2.5a i b za pomocą skali SWD I jest taka sama jak drgań z rysunku 2.1a i b. Ponownie zajmujemy się drganiami powierzchniowymi od bardzo silnego wstrząsu górniczego z 28.03.03. Analizowane są drgania gruntu obok budynku i fundamentu budynku przy ul. 3M w Polkowicach. Budynek przy ul. 3M jest masywniejszym obiektem niż dwa poprzednie; jest to 5 kondygnacyjny wielkoblokowy (cegła żerańska) wielosegmentowy budynek mieszkalny, w całości podpiwniczony. Chodzi o porównanie sposobów przekazywania się drgań powierzchniowych od tego samego wstrząsu na odmienne budynki. Na rysunku 2.9a, b i c pokazano po trzy składowe drgań gruntu i fundamentu budynku (x, y, z). Jak poprzednio kierunek x jest równoległy do osi poprzecznej budynku, a kierunek y odpowiada osi podłużnej. Składowa pozioma (x) przyspieszenia drgań gruntu z rysunku 2.9a w zakresie poziomu drgań jest podobna do drgań zarejestrowanych na gruncie z rysunku 2.1a i b oraz z rysunku 2.5a i b. Z kolei składowa drgań gruntu (y) z rysunku 2.9b jest 3 4 razy mniejsza niż składowe poziome drgań gruntu z rysunku 2.1a i b i 2.5a i b. Można przypuszczać, że jest to skutek dwukrotnie większej odległości epicentralnej. Z wielu badań geofizycznych wynika, że w niektórych rejonach LGOM dostrzegana jest wyraźna kierunkowość emisji drgań, która też mogła wpłynąć na tak duże zróżnicowanie składowych poziomych drgań x i y. Rys. 2.5. Przebiegi drgań gruntu i fundamentu budynku przy ul. S w Polkowicach Fig. 2.5. Vibration records of ground and foundation of the S building in Polkowice 361

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... Rys. 2.6. Przyspieszeniowe spektra odpowiedzi drgań z rysunku 2.5a i b Fig. 2.6. Acceleration response spectra of vibrations from Fig. 2.5a and b Rys. 2.7. Odfiltrowane przebiegi drgań gruntu i drgania fundamentu budynku z rysunku 2.5a i b Fig. 2.7. Filtrated ground vibrations and vibrations of building foundation from Fig. 2.5a and b 362

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 2.8. Ocena szkodliwości drgań fundamentu budynku z rysunku 2.5a i b dla budynku S wg skali SWD-I (w pasmach tercjowych) Fig. 2.8. Evaluation of harmfulness of foundation vibrations from Fig. 2.5a and b for S building in accordance with the SWD-I scale (in the third octave passbands) Na rysunku 2.10a i b pokazane są przyspieszeniowe spektra odpowiedzi, wykonane na podstawie przebiegów drgań z rysunku 2.9a i b i charakteryzujące te drgania. Zarówno z rysunku 2.9a i b oraz 2.10a i b widać, że w tym przypadku budynek 3M stanowi wyraźny filtr dla składowych drgań gruntu z wysokimi częstotliwościami. Przebiegi drgań fundamentu zawierają składowe z dominującymi niskimi częstotliwościami. Poziom przyspieszeń drgań (x) fundamentu budynku jest kilka razy niższy niż drgań gruntu. Na rysunku 2.11a i b zamieszczono odfiltrowane przebiegi drgań gruntu i nieodfiltrowane drgania fundamentu budynku z rysunku 2.9a i b (odpowiednio składowe x i y). 363

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... Rys. 2.9. Przebiegi drgań gruntu i fundamentu budynku przy ul. 3M w Polkowicach Fig. 2.9. Vibration records of ground and foundation of the 3M building in Polkowice Maksymalna amplituda odfiltrowanego przyspieszenia drgań gruntu na rysunku 2.11a jest ponad 2 razy większa niż a xbmax (odpowiednio 693 i 289 mm/s 2 ). Obliczone tym razem a MSK= 790 mm/s 2, co odpowiada VII stopniowi intensywności skali MSK 64. Po tym wstrząsie w omawianym budynku również nie zaobserwowano uszkodzeń. Przyjmowanie do oceny szkodliwości drgań gruntu, podobnie jak w poprzednich przypadkach, prowadzi do zawyżonej oceny. Gdyby obliczyć a H (zamiast a MSK) na podstawie przebiegów drgań fundamentu budynku, to wyniosłoby ono 466 mm/s 2, co odpowiadałoby VI stopniowi skali MSK 64. Nie proponujemy jednak przyjmowania a H (tj. sumy geometrycznej maksymalnych wartości przyspieszeń drgań fundamentu budynku) do oceny szkodliwości drgań dla budynków, bo tym bardziej prowadzi to do zawyżonych ocen; na ogół a H określone poprzez składowe drgań fundamentów są większe niż a MSK wyznaczone na podstawie odfiltrowanych przebiegów drgań gruntu. Sporadycznie jest tak, jak w przypadku budynku 3M, że a MSK> a H. 364

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 2.10. Przyspieszeniowe spektra odpowiedzi drgań z rysunku 2.9a i b Fig. 2.10. Acceleration response spectra of vibrations from Fig. 2.9a and b Z kolei dokonujemy oceny szkodliwości drgań z rysunku 2.9a i b na budynek 3M z wykorzystaniem skal SWD normy PN-85/B-02170. Budynek 3M kwalifikuje się do oceny wg skali SWD- II. Do oceny przyjmuje się jedną, najbardziej niekorzystną składową poziomą drgań fundamentu budynku. W omawianym przypadku jest to składowa x z rysunku 2.9a. Wynik analizy tercjowej przedstawia rysunku 2.12a. Maksymalne wartości przyspieszeń w kilku pasmach częstotliwościowych pozostają w dolnej części drugiej strefy skali SWD II. Oczywiście takie drgania nie są szkodliwe dla omawianego budynku. Przyjęcie do analizy składowej poziomej y z rysunku 2.9b prowadzi do takiej samej oceny por. rysunek 2.12b. Gdyby do oceny przyjąć składową poziomą x drgań gruntu z rysunku 2.9a, to maksymalne wartości przyspieszeń sięgają do trzeciej strefy skali SWD II por. rysunek 2.9a. Ocena za pomocą drgań pomierzonych na gruncie, zamiast na fundamencie budynku, prowadzi do zdecydowanie zawyżonych ocen. W tabeli 2.1 zestawiono maksymalne wartości przyspieszeń drgań gruntu, fundamentów budynków A, S i 3M, gruntu po filtracji przebiegów drgań powyżej 10 Hz oraz obliczone a MSK od kilkunastu wstrząsów. W kilku przypadkach otrzymano a MSK odpowiadające VII stopniowi skali MSK 64, a po wstrząsach tych nie obserwowano zjawisk korelujących z tak wysokim stopniem oceny. Dla ilustracji powyższego przedstawia się oceny szkodliwości drgań dla budynku S od wstrząsu górniczego z 24.01.03 por. poz. 7 tabeli 2.1. Obliczone a MSK = 747 mm/s 2, co odpowiada VII stopniowi skali MSK. Wynik analizy przebiegów drgań gruntu i fundamentu budynku S z wykorzystaniem skali SWD I jest pokazany na rysunku 2.13a i b. Oceny dokonano odrębnie dla składowej x i y. Maksymalne wartości przyspieszeń w pasmach tercjowych pozostają w II strefie tej skali i takie drgania traktuje się jako nieszkodliwe. Gdyby do oceny przyjąć przebiegi drgań gruntu, to maksymalne wartości przyspieszeń znalazłyby się w III strefie skali SWD I, co widoczne jest też na rysunku 2.13a i b. 365

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... Rys. 2.11. Odfiltrowane przebiegi drgań gruntu i drgania fundamentu budynku z rysunku 2.9a i b Fig. 2.11. Filtrated ground vibrations and vibration of building foundation from Fig. 2.9a and b Rys. 2.12. Ocena szkodliwości drgań fundamentu budynku z rysunku 29a i b dla budynku 3M wg skali SWD-II (w pasmach tercjowych) Fig. 2.12. Evaluation of harmfulness of foundation vibrations from Fig. 2.9a and b for the 3M building in accordance with the SWD-II scale (in the third- octave passbands). 366

WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Tabela 2.1. Wartości maksymalnych przyspieszeń drań gruntu, fundamentów budynków (A, S i 3M), gruntu po filtracji oraz wartości amsk Table 2.1. Values of maximum accelerations of ground, building foundation (A,S,3M) and filtrated ground vibrations and values of amsk Budy nek A S 3M Lp Data wstrząsu Energia Odległość [J] epicentraln a [m] gruntu Maksymalne przyspieszenia drgań [mm/s 2 ] fundamentu budynku gruntu po filtracji a MSK [mm/s 2 ] powyżej 10 Hz x y z x y z x y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 04.01.03 4,3E6 548 316 373 950 144 220 940 99 159 187 2 24.01.03 3,9E7 499 1133 1321 3000 595 299 2656 549 209 587 3 01.03.03 5,9E7 1718 50 39 120 58 44 100 45 35 57 4 02.03.03 3,8E6 872 150 119 430 62 31 371 39 22 45 5 28.03.03 1,7E8 450 1451 1079 2999 1392 494 2999 1281 495 1373 6 04.01.03 4,3E6 404 516 3921 540 281 269 1234 214 107 239 7 24.01.03 3,9E7 345 593 890 2878 453 683 2507 399 631 747 8 01.02.03 2,2E6 321 132 142 383 103 78 306 57 44 72 9 11.02.03 1,2E7 421 453 302 1612 346 285 1424 417 141 440 10 22.03.03 8,3E7 2042 162 198 203 172 164 234 128 182 223 11 18.07.00 2,0E9 4419 407 214 224 338 164 286 426 205 473 12 03.04.01 6,2E7 1254 572 269 599 231 144 266 236 209 315 13 23.04.01 6,4E7 629 >>1000 727 >>1000 419 207 813 370 168 406 14 01.05.01 4,4E7 685 684 598 >1000 208 385 446 243 500 556 15 21.06.01 3,5E7 655 927 843 >>1000 498 580 533 454 672 811 16 24.01.03 3,9E7 983 919 430 1203 169 282 563 429 305 526 17 28.03.03 1,7E8 912 1350 576 1990 289 366 729 693 379 790 Rys. 2.13. Ocena szkodliwości drgań fundamentu budynku od wstrząsu z 24.01.03. dla budynku S wg skali SWD-I (w pasmach tercjowych) Fig. 2.13. Evaluation of harmfulness of building foundation from the mining tremor (24.01.03) for the S building in accordance with the SWD-I scale (in the third octave passbands) 367

E. MACIĄG, M. RYNCARZ Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków... 3. Wnioski W różnych opracowaniach Instytutu Mechaniki Budowli Politechniki Krakowskiej wielokrotnie stwierdzaliśmy, że skala MSK 64 nie nadaje się do oceny szkodliwości dla budynków drgań wywołanych wstrząsami górniczymi. Próba dopasowania tej skali do oceny szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków, okazuje się być zawodna. Prace autorów artykułu [4], jak również nasze w IMB PK (w tym niniejszy referat) dowodzą, że stopnie intensywności drgań przypisane na podstawie danych pomiarowych nie korelują się ze stopniami intensywności drgań określonymi na podstawie skutków zaobserwowanych w budynkach. Intensywność określona poprzez a MSK jest wyższa od obserwowanej. Jeden parametr w postaci maksymalnych wartości przyspieszeń drgań i to gruntu nie może być wyłącznym kryterium oceny, ważna jest też zawartość przebiegów drgań. Ocena szkodliwości dla budynków drgań wzbudzanych wstrząsami górniczymi wykonywana na podstawie przebiegów drgań pomierzonych na fundamentach budynków lub ścianach nośnych piwnic (a nie gruntu obok budynków) z wykorzystaniem skal SWD (normy PN- 85/B-02170) w pasmach tercjowych koreluje się z oceną obserwowaną. Literatura [1] KGHM Polska Miedź S.A. 2002: Instrukcja prowadzenia powierzchniowych pomiarów sejsmometrycznych, interpretacji wyników pomiarów, prognozowania drgań sejsmicznych od wstrząsów górniczych na powierzchni w LGOM. Lubin. [2] Maciąg E. 2003: O nieporozumieniach w stosowaniu normy PN-85/B-02170 w przypadku oceny wpływu wstrząsów górniczych na budynki. Materiały Sympozjum Warsztaty Górnicze, Kraków, 555 563. [3] PN- 85/B-02170: Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki. [4] Speczik S., Bachowski C., Dubiński J., Mutke G., Jaśkiewicz K. 2003: Korelacja rejestrowanych przyspieszeń drgań z obserwowaną intensywnością dla wstrząsów z obszaru LGOM. Materiały Sympozjum Warsztaty Górnicze, Kraków, 143 154. [5] Zembaty Z., Chmielewski T. 2002: Opisowe intensywności trzęsień ziemi i możliwości ich stosowania do oceny wstrząsów górniczych. Inżynieria i Budownictwa 9/2002, 516 521. Evaluation of the harmfulness of building vibrations due to mining tremors on the basis of ground or building foundation records? Similarly as in the paper [4], it shows that in the event of mining tremors, the intensities obtained from records (according to the scale MSK) are higher than observed intensity. Performing the evaluation of the vibration harmfulness for buildings (in the case of mining tremors) on the basis of building foundation records with the utilization of scales SWD in the third- octave passbands one obtains the consistence of the estimation on the basis of the measuring data with the observed state in buildings after the mining tremors. Przekazano: 23 kwietnia 2004 r. 368