Опубликован: 08.06.2017 | Доступ: свободный | Студентов: 700 / 286 | Длительность: 17:38:00
Специальности: Руководитель
Лекция 5:

Устойчивость работы объектов экономики в чрезвычайных ситуациях

< Лекция 4 || Лекция 5: 12345 || Лекция 6 >

5.2. Оценка устойчивости элементов объекта к воздействию поражающих факторов источников в ЧС

Оценка воздействия воздушной ударной волны на элементы объекта

Известно, что основными поражающими параметрами ВУВ являются избыточное давление \black \DeltaРф и скоростной напор \black \DeltaРск.

Зависимость между ними выражается формулой


(5.6)

где Р0 - нормальное атмосферное давление = 1,013 x105 Па.

Расчет радиуса зоны детонационной волны (rо) и избыточного давления (\black \DeltaРф) дан в п. 3.5.


Избыточное давление в зоне воздушной ударной волны, как указано в п. 3.5, определяется по формулам 3.27 или 3.28.

Определение коэффициента поражения (Кп) элементов объекта

В зависимости от \black \DeltaРф элементы объекта могут получать слабые, средние, сильные и полные разрушения. Каждой степени разрушения соответствует коэффициент поражения (Кп), который для слабых разрушений < 35, средних = 35-56, сильных = 57-87, полных > 87.

Рассчитав \black \DeltaРф на расстоянии r по формулам (5.6), можно определить К п из формул:


(5.7)

(5.8)

где К к - тип конструкции: бескаркасная = 1; каркасная = 2; монолитная = 3,5;

К с - сейсмостойкость: обычная = 1; сейсмостойкая = 1,5;

К м - материал стен: дерево = 1; кирпич = 1,5; ж/б слабого армирования = 2; ж/б нормального армирования = 3;

К в - высотность:


(5.9)

где Н зд - высота здания;

К кр - высота кранового оборудования.

Ккр = 1 + 4,65 x 10 -3 x Q, (5.10)

где Q в тоннах.

Примечание. В формулах (5.7) и (5.8) для административных зданий вместо 140 берется коэффициент 280.

Рассмотрим на примере оценку устойчивости ИТК объекта экономики (рис. 5.1) к воздействию ВУВ.

Задание

Оценить последствия разрушения резервуара вместимостью Qн = 300 т сжиженного углеводородного газа и взрыва образовавшейся газовоздушной смеси (коэффициент перехода в ГВС Кн = 0,45) для элементов инженерно-технического комплекса объекта экономики.

Определение радиуса зоны детонационной волны r0 производится по формуле:


Схема объекта экономики

увеличить изображение
Рис. 5.1. Схема объекта экономики

Задача 1

Определить коэффициент поражения здания цеха, находящегося на расстоянии r1 = 1000 м от эпицентра взрыва. Цех расположен в здании сейсмостойкой конструкции высотой Н = 30 м . Стеновое заполнение - кирпич. В здании находится кран грузоподъемностью Q = 14 т.

1. Определение безразмерного радиуса \black \overline{R} ударной волны на расстоянии r1:


2. Определение \black \DeltaРф на расстоянии r1 в зависимости от \black \overline{R} :

При


3. Определение коэффициента поражения Кп из формулы:


где Кi - коэффициенты, учитывающие:

Кк = 1 - бескаркасная конструкция;

Км = 1,5 - материал стен - кирпич;

Кв - высотность здания:


Ккр = 1 + 4,65 x 10-3 x Q = 1,0651;

Кс = 1,5 (сейсмостойкая конструкция).


= 12060/140 x 1 x 1,5 x 0,79 x 1,0651 x 1,5 = 45,5.

Вывод: степень разрушения здания цеха будет средней.

Под воздействием ВУВ элементы объекта могут смещаться, опрокидываться и получать ударное повреждение. На смещение рассчитываются элементы, имеющие малую площадь Миделя (т. е. видимую со стороны движения ВУВ - h x b, где h - высота, b - ширина элемента) (см. рис. 5.2).

Схема действия сил на предмет с малой площадью Миделя

Рис. 5.2. Схема действия сил на предмет с малой площадью Миделя

На рис. 5.2. представлена схема действия \black \DeltaРф и \black \DeltaРск на предмет с малой площадью Миделя

Расчет элементов ОЭ на смещение

На предмет одновременно действуют две силы (рис. 5.3):

Схема действия сил на предмет при смещении

Рис. 5.3. Схема действия сил на предмет при смещении

где Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления, зависящий от формы предмета и его ориентации относительно ВУВ, может быть в пределах 0,25-1,6;

f - коэффициент трения, определяется по таблицам;

b - ширина предмета, м;

h - высота предмета, м;

m - масса оборудования, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2 ;

G - вес оборудования, Н.

Если Fсм < Fтр, смещение не происходит.

Рск x Сх x b x h = f x m x g, (5.11)

Отсюда можно определить предельное значение \black \DeltaР ск , при котором смещение не произойдет:


(5.12)

Если Fсм > Fтр , предмет необходимо закрепить усилием Q.

Q > Fсм - F = \black \DeltaРск x Сх x b x h - f x m x g. (5.13)

Задача 2

Определить необходимость и суммарное усилие крепления (болты, работающие на срез - Q г) оборудования, расположенного на расстоянии r 2 = 550 м от эпицентра взрыва. Длина оборудования L = 2,5 м , высота h = 0,8 м , масса m = 1800 кг . Коэффициент трения f тр = 0,35. Коэффициент аэродинамического сопротивления С х = 1,3.

1. Определение безразмерного радиуса \black \overline{R} ударной волны на расстоянии r2:


2. Определение \black \DeltaРф на расстоянии r2 в зависимости от \black \overline{R} :

При


3. Определение скоростного напора (\black \DeltaРск) воздуха:


4. Определение силы смещения Fсм :

Fсм = \black \DeltaРск x Сх x S = 7503,6 Н.

5. Определение удерживающей силы незакрепленного предмета Fтр:

Fтр = fтр x m x g = 6180,3 Н.

6. Определение необходимости крепления оборудования производится из условия:

Qкр \black \geq

Fсм - Fтр = 7503,6-6180,3 = 1323,3 Н.

Вывод: т. к. Fс > Fтр , то смещение предмета произойдет.

Расчет элементов ОЭ на опрокидывание

На предмет одновременно действуют два момента (рис. 5.4):


Рис. 5.4. Схема действия сил на предмет при опрокидывании

Если Fсм x h/2 < G x d/2, опрокидывание не происходит.

Если (5.14)

можно определить \black \DeltaРск , при котором опрокидывание произойдет:


(5.15)

Для того чтобы опрокидывание не произошло, предмет необходимо закрепить усилием Q на плече d1 и тогда будет выполнено условие:

F x h/2 < G x d/2 + Q x d1. (5.16)

Развернув формулу (5.15) и приняв d = d1 , получим


(5.17)

Отсюда можно определить усилие Q:


(5.18)

Отрицательный ответ указывает, что при данном значении \black \DeltaРск предмет устоит без крепления.

Задача 3

Определить необходимость и суммарное усилие крепления (болты, работающие на растяжение - Q) дистилляционной колонны высотой h = 45 м и массой m = 280 т, расположенной на расстоянии r3 = 770 м от эпицентра взрыва. Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх = 1,3.

1. Определение безразмерного радиуса \black \overline{R} ударной волны на расстоянии r 3 :

\black \overline{R} = 0,24 xr3 /r0 = 0,24 x 770/94,9 = 1,95.

2. Определение \black \DeltaРф на расстоянии r3 в зависимости от \black \overline{R} :

при


3. Определение скоростного напора (\black \DeltaРск) воздуха


= 2,5 x 16,791 2 /16,971 + 7 x 101,325 = 0,971 кПа.

4. Определение необходимости крепления дистилляционной колонны производится при сравнении опрокидывающего момента (Fx h/2) и удерживающего момента (G x d/2). Если F x h/2 > G x d/2, то колонну необходимо закрепить усилием крепления Q x d. Q определяется из условия:


= 971 x 1,3 x 45 2 /2-280 000 x 9,81/2 = - 95 321,25 Н.

Вывод: Отрицательный ответ указывает на то, что при данном Рск предмет устоит без крепления.

< Лекция 4 || Лекция 5: 12345 || Лекция 6 >
Владимир Кесоян
Владимир Кесоян

В структуре МЧС РФ имеется Департамент гражданской защиты, однако его руководитель не может быть первым заместителем руководителя гражданской защиты (Премьер-министра РФ); первым заместитетелем может быть скорее министр МЧС, но в этом случае организация гражданской защиты на федеральном уровне будет аналогична организации гражданской обороны (раздел 1.2 лекции). Необходимо привести материал в соответствие с существующими органами государственного управления РФ

Вячеслав Дружинин
Вячеслав Дружинин
РСЧС действует на федеральном, МЕЖРЕГИОНАЛЬНОМ, региональном, МУНИЦИПАЛЬНОМ и ОБЪЕКТОВОМ уровнях. Соответственно неверно раскрыты органы управления. Приведите лекционный материал в соответствие с Постановлением Правительства 794 от 30.12.2003.
Гигам Берстенев
Гигам Берстенев
Россия
Рито Валетнюк
Рито Валетнюк
Россия