I. Методические указания по оценке устойчивости ОХД при взрыве на территории объекта

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методическое пособие

К практической работе

Оценка устойчивости на объектах хозяйственной деятельности

при взрывах и землетрясениях»

По дисциплине: «БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ»

Для студентов всех специальностей.

Севастополь

Оценка устойчивости на ОХД при взрывах и землетрясениях

Методическое пособие

г. Севастополь, СевНТУ, 2012 г.

Настоящее пособие предназначено для прогнозирования масштабов разрушений объектов хозяйственной деятельности при взрывах и землетрясениях

Допущено учебно-методическим центром и НТС СевНТУ.

Рецензент: Зубарев В.В., старший преподаватель цикла ГО-начальник цикла ГО..

Разработал: БалашовВ.Г.., преподаватель цикла ГО.

Ответственный за выпуск: Зубарев В.В., старший преподаватель-начальник цикла ГО

I. Методические указания по оценке устойчивости ОХД при взрыве на территории объекта.

Одной из причин крупных производственных аварий и катастроф являются взрывы, которые на промышленных предприятиях обычно сопровождаются обрушениями и деформациями сооружений, пожарами, выходами из строя энергосистем.

Наиболее часто наблюдаются взрывы котлов в котельных, газов, аппаратов; продукции и полуфабрикатов на химических предприятиях; паров бензина и других компонентов топлива, лакокрасочных паров, нередки взрывы бытового газа.

Причинами взрывов газа, промышленной (угольной, древесной, мучной) пыли, газо-воздушных смесей могут служить: открытый огонь, электрические искры, в том числе от статического электричества.

Поражающим фактором любого взрыва является ударная волна. Действие ударной волны на элементы сооружений характеризуется сложным комплексом нагрузок: прямое давление, давление отражения, давление обтекания, давление затекания, нагрузка от сейсмовзрывных волн.

Действие ударной волны принято оценивать избыточным давлением во фронте ударной волны, обозначаемым ΔРф(кПа). Избыточное давление ΔРф используется как характеристика сопротивляемости элементов сооружения действию ударной волны и для определения степени их разрушений и повреждения.

Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависит от:

мощности (тротилового эквивалента) взрыва;

технической характеристики сооружений объекта (конструкция, прочность, размер, форма, капитальные, временные, наземные, подземные и др.);

планировки объекта, характера застройки;

характера местности;

метеорологических условий.

При прогнозировании последствий возможного взрыва рассматриваются три круговые зоны:

I – зона детонационной волны;

II – зона действия продуктов взрыва;

III – зона воздушной ударной волны.

Зона детонационной волны находится в пределах облака взрыва газовоздушной смеси. В пределах зоны I действует избыточное давление, которое можно принимать постоянным = 1700 кПа.

Радиус зоны может быть определён по формуле:

(м) (зона I),

где – количество сжиженного углеводородного газа, т.

Зона действия продуктов взрыва охватывает всю площадь разлёта продуктов газовоздушной смеси в результате её детонации. Радиус этой зоны:

(м) (зона II)

Избыточное давление в пределах зоны II () изменяется от 1350 кПа до 300 кПа.

Для любой точки, расположенной в зоне II:

(кПа),

где – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки в зоне II, м:

В зоне действия воздушной ударной волны (зона III) формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли. Избыточное давление в этой зоне, в зависимости от расстояния до центра, может быть определено по графику, таблицам или рассчитано по формулам.

Для этого предварительно определяется относительная величина:

где – радиус зоны I;

– радиус зоны III или расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны, кПа();

при ;

при ;

Для определения избыточного давления на определенном расстоянии от центра взрыва необходимо знать количество взрывоопасной смеси, хранящейся в емкости или агрегате.

Одновременно с прохождением ударной волны происходит перемещение воздуха с большой скоростью. Динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, называется скоростным напором, измеряемого в тех же единицах давления, что и измеряемое давление.

Сопротивляемость зданий и сооружений к воздействию ударной волны зависит от их конструкции, размеров и других параметров.

Наибольшим разрушением от ударной волны подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими конструкциями, значительно возвышающиеся над поверхностью земли, а также немассивные бескаркасные сооружения с несущими стенами из кирпича и блоков.

Здания антисейсмической конструкции, а также массивные малоразмерные здания и сооружения с жесткими несущими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью ударной волне.

При воздействии ударной волны здания, сооружения, оборудование и коммунально-энергетические сети (КЭС) объекта могут быть разрушены в различной степени.

Разрушения принято делить на полные, сильные, средние и слабые.

Полные разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены все основные несущие конструкции и обрушения перекрытия. Восстановление не возможно. На КЭС и технологических трубопроводах разрывы кабелей, разрушение трубопроводов, опор воздушных линий электропередачи и т.п.

Сильные разрушения. В зданиях и сооружениях значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Оборудование и механизмы большей частью разрушены.

На КЭС и трубопроводах разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформация опор воздушных линий электропередачи и связи.

Средние разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены, главным образом, несущие второстепенные конструкции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах и завалы в отдельных местах. Перекрытия и подвалы не разрушены, часть помещений пригодна к эксплуатации. Деформированы отдельные узлы оборудования и техники. Техника вышла из строя и требует капитального ремонта. На КЭС деформированы и разрушены отдельные опоры линий воздушных передач. Для восстановления объекта, получившего средние разрушения, требуется капитальный ремонт.

Слабые разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены часть внутренних перегородок, двери и остекление. Оборудование имеет незначительные деформации второстепенных элементов. На КЭС имеются незначительные разрушения и поломки конструктивных элементов.

Анализ аварий и расчеты показывают, что подавляющее большинство производственных зданий и сооружений получают слабые разрушения при избыточном давлении от 10 до 20 кПа, средние – при 20…30 кПа, сильные – при 30…50 кПа, полные – при 50 кПа и более. При оценке ударной волны на действие этой силы.

Нагрузка от ударной волны на отдельную часть элемента зависит от положения их относительно направления распространения ударной волны.

Действие нагрузки от ударной волны, распространяющейся вдоль поверхности земли, можно разделить на нагрузки обтекания, определяемые, главным образом, максимальным избыточным давлением в ударной волне, и нагрузки торможения, возникающие под действием скоростного напора.

При расчетах устойчивости элементов объекта больших размеров определяющей воздействующей нагрузкой является нагрузка обтекания, т.е. та сила, которая стремится сдвинуть сооружение в направлении действия ударной волны.

С уменьшением размеров элемента все более значение приобретает нагрузка торможения. Небольшие элементы, размеры которых (в плане) значительно меньше по сравнению с длиной ударной волны, например, опоры ЛЭП, антенны, измерительная аппаратура, мачты и т.п., почти не испытывают нагрузок обтекания, т.к. быстро охватываются волной. Действие скоростного напора воздушной ударной волны может привести к смещению, сваливанию (опрокидыванию) и угону элементов, которые расположены на колесах, катках, что, в свою очередь, может привести к падению или удару элемента о встречные предметы.

Для некоторых элементов конструкций представляют опасность силы ускорения, имеющие место при ударе волны.

Ускорение зданий и сооружений не превосходят одного g (м/с²). Ускорение отдельных элементов оборудования, приборов могут достигать нескольких десятков, а иногда и более сотни g (м/с²). И прибор внешне не повреждённый после удара волны будет иметь внутренние повреждения, которые произойдут при ударе волны за счёт инерционных сил, зависящих от ударного ускорения различных элементов оборудования.

Для выявления характера и степени ущерба и заблаговременного проведения мероприятий, исключающих или ограничивающих масштабы повреждений и разрушений, проводится моделирование уязвимости объекта и его элементов.

Рассмотрим на конкретном примере воздействие взрыва на объект, возможный ущерб и проведение мероприятий по повышению устойчивости.

Пример:

1. Сущность чрезвычайной ситуации:

На территории авторемонтной мастерской произошёл взрыв автоцистерны сжиженного пропана, расстояние до цеха

2. Характеристика авторемонтной мастерской:

1) Здание цеха с лёгким металлическим каркасом;

2) Технологическое оборудование:

Ø станки средние;

Ø краны и крановое оборудование;

3) Коммунально-энергетические сооружения и сети (КЭС):

Ø кабельные наземные линии.

Оценить устойчивость авторемонтной мастерской и выработать предложения по защите от последствий подобных аварий.