Меню

Величина избыточного давления определяющая степень разрушения

Оценка устойчивости зданий (сооружений) к воздействию ударной волны

Устойчивость работа промышленных объектов в ЧС

Предполагается, что разрушение здания цеха (офиса) происходит в ре­зультате воздействия ударной волны, возникшей в результате аварийного разрушения (взрыва) какого-либо аппарата на заводской площадке. По­следствия взрыва определяются величиной давления разрушения инже­нерного объекта и массой выброса (слива) вредного вещества.

Оценка устойчивости зданий (сооружений) заключается в определении избыточного давления ударной волны ЛРФ, вызывающего различные сте­пени разрушения промышленного или административного здания в зави­симости от типа и сейсмостойкости конструкции, вида строительного мате­риала, высоты здания и грузоподъемности кранового оборудования внутри цеха промышленного здания.

Ориентировочно величина ∆РФ определяется по формуле:

где Кзд — коэффициент, учитывающий тип здания; Кр

коэффициент, учи­тывающий степень разрушения; Кк — коэффициент, учитывающий тип кон­струкции; Км — коэффициент, учитывающий вид строительного материала; Кв — коэффициент, учитывающий высоту здания; Кс — коэффициент, учиты­вающий сейсмостойкость конструкции; Ккр — коэффициент, учитывающий грузоподъемность кранового оборудования.

Значения коэффициентов Ki — К7 приведены в приложении 12.3.

Пример 1. Определить избыточные давления ударной волны, при которых здание цеха химического машиностроения получит различные степени разрушения. Исходные данные: тип здания — каркасный; стены -кирпичные; высота -10 м; здание не сейсмостойкое; грузоподъемность мостового крана — 10 т.

Р е ш е н и е : Избыточное давление ударной волны, вызывающее пол­ное разрушение здания, находим по формуле 12.1.

сильное разрушение:

среднее разрушение:

слабое разрушение:

Оценка устойчивости технологического оборудования к воздействию ударной волны.

Промышленное оборудование (в первую очередь, дымовые грубы, рек­тификационные колонны, опоры пиний электропередач, реакторы и др ) рассчитываются на действие скоростного напора воздуха, движущегося за фронтом ударной волны. Давление скоростного напора рассчитывается по формуле [9]:

где ∆РФ — избыточное давление во фронте ударной волны, кПа.

При воздействии скоростного напора на объект возникает смещающая сила, которая может вызывать:

— смещение оборудования относительно основания (фундамента) или его отбрасывание;

— мгновенное инерционное разрушение элементов оборудования (удар­ные перегрузки).

Смещение оборудования может привести к слабым, а в ряде случаев и средним разрушениям. Величина скоростного напора, вызывающего сме­щение оборудования (расчетная схема представлена на рис. 12.1), состав­ляет

где f- коэффициент трения (см. приложение 12.4); т- масса объекта (оборудования), кг; g — ускорение свободного падения (9,8 м/с 2 ); сх — коэф­фициент аэродинамического сопротивления объекта (см. приложение 12.5); I — длина объекта, м (наиболее неблагоприятный случай воздей­ствия ударной волны — перпендикулярно наибольшему размеру предмета); л — высота объекта, м; Qв — суммарное усилие болтов крепления, рабо­тающих на срез, Н. Величина QB равна

Читайте также:  Начальный и конечный объем при постоянном давлении

где τср — допустимое напряжение на срез, кг/мм 2 (н/м 2 ); σТ предел текуче­сти стали, кг/мм 2 (н/м 2 ), для Ст. 35 ат = 65 кг/мм 2 = 6,33×10 8 н/м 2 ; d6 — диа­метр болта, м; п — количество болтов.

Рис. 12.1. Силы, действующие на объект при смещении: 1 – результирующее давление (центр давления); 2 – центр тяжести.
Рис. 12.2. Зависимость скоростного напора ∆Рск от избыточного давления ударной волны ∆Рф.

Для незакрепленного оборудования () величина скоростного на­пора, вызывающего смещение оборудования, составляет

( 12.5)

(12.6)

Пример 2. Определить предельное значение избыточного давления, не вызывающее смещение абсорбционной колонны относительно бетонно­го основания. Исходные данные: диаметр колонны d = 4 м; высота h = 60 м; масса кг = 5-10 5 кг; f = 0,2; сх = 0,46.

Решение: Определяем по формуле 12.6 предельное значение дав­ления скоростного напора, при котором колонна не смещается

По величине ∆РСК— 9 кПа, используя рис. 12.2, находим ∆Рф lim а 52 кПа. Таким образом, при ∆РФ > 52 кПа ударная волна вызывает смещение колонны.

Опрокидывание оборудования приводит к средним и сильным разруше­ниям. Смещающая сила Рсм действующая на плече z = h/2 будет созда­вать опрокидывающий момент, а вес (масса) оборудования на плече i12 (d/2) и реакция крепления Qr плече £ (d) — стабилизирующий момент (см. рис. 12.3).

Рис. 12.1. Силы, действующие на объект при смещении: 1 – результирующее давление (центр давления); 2 – центр тяжести.

Рис. 12.2. Зависимость скоростного напора ∆Рск от избыточного давления ударной волны ∆Рф.

(12.7)

При

(12.8)

где s — площадь объекта со стороны движения ударной волны, м 2 .

При b = l = d, где b – наименьший размер (ширина) объекта, м

(12.9)

Суммарное усилие болтов крепления, работающих на разрыв, равно

(12.10)

где σр — допустимое напряжение болта на разрыв, кг/мм 2 (см. приложе­ние 12.6).

По величине скоростного напора ∆РСК, используя рис. 12.2, находят предельное избыточное давление ∆РФ lim , при котором оборудование не оп­рокинется.

Пример 3. Определить предельное значение избыточного давления, не вызывающее опрокидывание абсорбционной колонны. Исходные дан­ные: см. пример 2.

Решение: Определяем по формуле 12.9 предельное значение дав­ления скоростного напора, при котором колонна не опрокинется:

.

По величине ∆РСК = 3 кПа, используя рис. 12.2, находим ∆Рф | lim = 30 кПа. Таким образом, при ДРФ > 30 кПа ударная волна вызывает опрокидывание колонны.

В данном случае для опрокидывания колонны требуется меньшее дав­ление ударной волны, чем для ее смещения, что характерно для высоких элементов объекта (колонная аппаратура и др); для низких, наоборот, тре­буется меньшее давление для смещения, чем для опрокидывания.

Читайте также:  Датчик давления масла уаз хантер змз 514

Инерционные разрушения радиоэлектронной и оптический аппаратуры (разрыв соединительных проводов, мест пайки, хрупких деталей и т.п.) возникают от избыточного давления ударной волны и давления скоростно­го напора. Они приравниваются к сильной степени разрушения.

Предельное значение избыточного давления ударной волны, при кото­ром оборудование не получит инерционных разрушений ∆Рф lim , определя­ется с помощью рис.12.4. по найденной величине избыточного предель­ного лобового давления ∆Рлоб:

(12.11)

где Pлоб — лобовая сила (не приводящая к ударной перегрузке), Н; S пло­щадь воздействия ударной волны, м 2 ; т — масса прибора, кг; адоп — допус­тимое ускорение при ударе, м/с 2 (приводится в техническом паспорте на прибор или берется из приложения 12.7); пдоп – адоп;/q — допустимая ударная перегрузка, не приводящая к инерционным разрушениям.

Пример 4. Определить предельное значение избыточного давления, при котором прибор не получит инерционное разрушение. Исходные дан­ные: длина прибора l = 400 мм, ширина b = 420 мм, высота h — 720 мм, масса кг — 60 кг, допустимое ускорение при ударе aдоп -100 м/с 2 .

Решение; Определяем по формуле 12.11 избыточное лобовое дав­ление, которое может выдержать прибор:

По рис. 12.4, зная ∆Рло6, находим предельное избыточное давление ∆Рф , lim =18 кПа. Таким образом, при ∆РФ lim | > 18 кПа прибор получит силь­ное разрушение от инерционных перегрузок, вызываемых ударной вол­ной.

Основные пути повышения инженерной устойчивости промышленных объектов:

— использование оптимальных конструкций и материалов зданий и со­оружений;

— надежное закрепление оборудования на фундаменте;

— применение демпфирующих (деформируемых) опор оборудования;

— создание специальных защитных упругих навесов, кожухов, зонтов, сеток и т.п.;

— расположение массивной техники на нижних этажах и вне помещения;

— возможность эксплуатации объекта на различных видах топлива (газ, уголь, мазут и т.п.);

— обваловывание емкостей с вредными веществами, горючими и легко­воспламеняющимися жидкостями;

— закрепление оттяжками (тросами) высоких элементов объекта, рас­считанными на воздействие скоростного напора ударной волны.

Источник

Классификация тяжести поражения людей и разрушения зданий в зависимости от давления в ударной волне

Поражающее действие взрывной ударной волны определяется избыточным давлением в её фронте, а также скоростным напором (Рск), который пропорционален квадрату скорости движения этой волны. Степень тяжести поражения объекта (человек, здание) ударной волной зависит также от размеров объекта, его конструкции (жесткости) и степени связи с земной поверхностью.

Чем более гибкая и значит менее жесткая конструкция (каркас здания или скелет человека) и чем меньше её вязь с землей, тем меньшее поражение от воздействия скоростного напора ударной волны она получает.

Читайте также:  Балансировочный вентиль и регулятор давления

Приведем классификацию тяжести поражения людей и разрушений зданий в зависимости от скоростного давления в ударной волне взрыва.

Поражения, наносимые людям в зависимости от принято разделять на:

легкие— 20 — 40 кПа (0,2 — 0,4 кгс/см² — скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможны вывихи и ушибы);

средние — 40 — 60 кПа (0,4 — 0,6 кгс/см²) — вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

тяжелые — 60 — 100 кПа (0,6 — 1 кгс/см²) — сильные контузии всего организма, потеря сознания, переломы конечностей и пр.;

крайне тяжелые — более 100 кПа (более 1 кгс/см²) — переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.

В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов:

а) свободный (воздушный);

в) взрыв в непосредственной близости от объекта;

г) взрыв внутри объекта (сооружения).

Практически ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов, ёмкостей и пр.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.

Оценку степени разрушений элементов объекта, вызванных ВУВ (воздушной ударной волной), принято давать по следующей шкале:

слабое (8 — 10 кПа) — объект не выходит из строя, необходим незначительный ремонт;

среднее (10 — 20 кПа) — разрушены главным образом второстепенные элементы объекта, которые могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;

сильное (20 — 40 кПа) — разрушена большая часть несущих конструкций и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно;

полное(40 — 60 кПа) — обрушение перекрытий и разрушение всех несущих конструкций. Восстановление невозможно.

Как видно из приведенной классификации, при одном и том же избыточном скоростном давлении в ударной волне 20-40 кПа у человека наблюдаются легкие поражения, а у зданий сильные, когда разрушена большая часть несущих конструкций. Как отмечалось ранее, это связано с разной степенью жесткости (или гибкости) этих объектов поражения. Человек при взрыве имеет больше шансов уцелеть. Особенно если он будет лежать и использует складки местности или укрытия (щель, убежище, скала и т.п.).

Дополнительными причинами сильного разрушения зданий и сооружений при слабых взрывах могут быть:

— нарушение технологического режима;

— неисправность в контрольно-измерительных приборах и предохранительных устройствах;

Источник

Adblock
detector