Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Нагрузки, создаваемые ударной волной в результате взрыва ёмкостей со сжатым газом, взрыва газовоздушной смеси, воздушного и наземного ядерных взрывов, приводят к разрушениям зданий, сооружений, оборудования, установок и т.д.

В результате разрушения объектов возникают чрезвычайные ситуации с соответствующими степенями разрушения, опрокидывания и смещения оборудования и установок.

Для принятия решений по проведению восстановительных работ на объектах, подвергшихся разрушению, необходимо произвести оценку степени разрушения.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ.

1 Выбрать вариант по таблице.

2. Ознакомиться с методикой расчета .

3 Выполнить расчет в соответствии с выбранным вариантом.

4. Сделать вывод.

5. Подписать отчет и сдать преподавателю.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

1 ВЗРЫВ ЁМКОСТИ СО СЖАТЫМ ГАЗОМ.

1.1 Тротиловый эквивалент, кТ,

q = А / 3,8 ,

где А – работа взрыва (работа газа при адиабатическом расширении), МДж.

A = (p 1V) [1- (p 2 /p 1) (m -1) / m] / m –1

где p 1 - начальное давление в сосуде, МПа;

V – начальный объём газа, м 3 ;

p 2 - конечное давление, МПа;

p 2 = 0,1 p 1;

m – показатель адиабаты;

m = 1,4.

1.2. Безопасное расстояние, м, от взрыва для человека

R min = 16 q 1/ 3

1.3. Безопасное расстояние, м, от взрыва для жилой застройки

R min = 5 q 1/ 2 .

2 ВЗРЫВ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

.Избыточное давление при взрыве газовоздушной смеси, кПа,

P изб = m H т po Z / Vп с p T o R н ,

где m – масса горючего газа, кг;

H т – теплота сгорания, кДж/кг;

H т = 40 *10 3 кДж/кг;

po – начальное давление, кПа; po =101кПа,

Z – доля участия взвешанного дисперсного продукта при взрыве; Z = 0,5;

Vп – объём помещения, м 3 ;

с – теплоёмкость воздуха, кДж/кг; с = 1,01 кДж/кг;

p – плотность воздуха, кг/м 3 ; p = 1,29 кг/м 3 ;

T o – температура в помещении, К; То = 300К;

R н – коэффициент негерметичности помещения; R н = 3.

3 ЯДЕРНЫЙ ВЗРЫВ И ВЗРЫВ ЁМКОСТИ.

Избыточное давление, кПа, во фронте ударной волны наземного и воздушного ядерного взрыва, а также при взрыве ёмкости со сжатым газом определяется по формуле:

Pизб = 105 * 3Ö 0.5q / R + 410 * 3Ö (0.5q) 2 / R 2 + 1370 * 0.5 / R 3 ,

где R – расстояние от центра взрыва, м.

4 СТЕПЕНЬ РАЗРУШЕНИЯ ОБЪЕКТА ВОЗДЕЙСТВИЯ.

Степень разрушения объекта воздействия ( здания, сооружения и т.д.) оценивают по критерию физической устойчивости (сильное, среднее, слабое), а объекты воздействия (оборудование, установки и т.д.) – по критерию опрокидывания и смещения.

4.1. Если под воздействием ударной волны с избыточным давлением элементы производственного комплекса разрушаются полностью, разрушение оценивается как сильное; если элементы производственного комплекса в этих условиях могут быть восстановлены в короткие сроки, разрушение оценивается как среднее или слабое. Степень разрушения производственных комплексов в зависимости от избыточного давления может быть оценена следующим образом:

Для промышленного здания с металлическим или железобетонным каркасом: при избыточном давлении 50…60 к Па – сильное, 40…50 кПа – среднее, 20…40 кПа – слабое;

Для кирпичного многоэтажного здания с остеклением: при избыточном давлении 20…30 кПа – сильное, 10…20 кПа среднее, 8…10 кПа – слабое;

Для кирпичного одно- и двухэтажного здания с остеклением: при избыточном давлении 25…35 кПа – сильное, 15…25 кПа – среднее, 8…15 кПа – слабое;

4.2. Степень опрокидывания и смещения антенного устройства или приборной стойки.

Скоростной напор взрыва, кПа,

Рск = 2,5 ризб 2 / (р изб + 7р о ),

где р о – начальное атмосферное давление, кПа.

4.3. Допустимый скоростной напор взрыва, кПа, при опрокидывании антенного устройства или приборной стойки определяется по формуле:

P скопр > (а / b ) [ G / CxS],

Где a и b – высота и ширина объекта, м;

G – масса объекта, кг;

Cx – коэффициент аэродинамического сопротивления;

S – площадь поперечного сечения приборной стойки, м 2 .

Если скоростной напор взрыва больше допустимого при опрокидывании, то антенное устройство или приборная стойка опрокинется.

4.4. Допустимый скоростной напор взрыва при смещении антенного устройства или приборной стойки определяется по формуле:

P смск > (f G) / (CxS),

где f – коэффициент трения.

Если скоростной напор взрыва больше допустимого при смещении, то антенное устройство или приборная стойка сместится.

ЛИТЕРАТУРА

· Безопасность жизнедеятельности /С.В.Белов, В.А.Девисилов, А.Ф.Козьяков и др.,; Под общ. Ред.С.В.Белова. – М.: Высшая школа, НМЦ СПО,2000.-343с.

· В.Г.Атаманюк, Л.Г.Ширшев, Н.И.Акимов Гражданская оборона. – М.: Высшая школа, 1986. – 207с.

ТАБЛИЦА П 6.1

Варианты заданий к практической работе

«Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной»

Вариант Источник разруше ния Нач.давл, МПа или тротиловый эквивалент, Мт Объем ёмкости, м 3 Объект воздействия Расстояние от центра взрыва,м Высота и ширина объекта, м Площадь попереч. сечения объекта, м 2 Масса Объекта, кг F, коэффици трения   коэфф.аэродин сопротивления Сх
Ёмкость со сжатым газом 0,5 Многоэтажн кирпичное здание с остеклением - - - - -
Наземный ядерный взрыв - Приборная стойка, Двухэтажное кирп. здание с остеклен.   1,4х0,5   - 0,28   -   - 0,5   - 0,85   -
Ёмкость со сжатым газом 0,05 Складское кирп. здание, Антенна   -   1,5х1,5 -   1,8 -   -   0,16 -   1,6
Вариант Источник разруше ния Нач.давл, МПа или тротиловый эквивалент, Мт Объем ёмкости, м 3 Объект воздействия Расстояние от центра взрыва,м Высота и ширина объекта, м Площадь попереч. сечения объекта, м 2 Масса Объекта, кг F, коэффици трения   коэфф.аэродин сопротивления Сх
Воздушный ядерный взрыв - Многоэтажн. кирп. здание с остекл Приборная стойка   -   2х0,5 -   0,4 -   -   0,4 -   0,85
Ёмкость со сжатым газом Двухэтажн. кирпич. здание с остеклением Приборная стойка     -     1,5х0,3 -     0,3 -     -     0,3 -     0,85
Воздушный ядерный взрыв 0,01 - Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,5х0,3 -   0,01 -   -   0,4 -   0,85
Воздушный ядерный взрыв 0,1 - Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.     -     0,5х0,3 -     0,1 -     -     0,3 -     0,85
Ёмкость со сжатым газом 0,05 Кирпичная стена многоэтажн дома с остеклением. Приборная стойка.     -     0,9х0,4 -     0,18 -     -     0,5 -     0,9
Наземный ядерный взрыв - Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   1,4х0,5 -   0,4 -   -   0,4 -   0,9
Ёмкость со сжатым газом 0,5 Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,9х0,6 -   0,18 -   -   0,3 -   0,85
Воздушный ядерный взрыв 0,5 - Кирпичная стена многоэтажн дома с остеклением. Приборная стойка.     -     0,9х0,4 -     0,18 -       -     0,5 -     0,9
Наземный ядерный взрыв - Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,9х0,6 -   0,18 -   -   0,5 -   0,85
Взрыв газовоздушной смеси 10кг горючего вещества Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.     -     0,9х0,3 -     0,18 -     -     0,5 -     0,85
Воздушный ядерный взрыв 0,1 - Пром. здание с ж/б каркасом Приборная стойка.   -   0,9х0,3 -   0,18 -   -   - -   0,5
Ёмкость со сжатым газом     0,8 Одноэтажн кирпич здание с остеклен. Антенна.   -   0,5х0,4 -   0,1 -   -   0,9 -   0,4
Наземный ядерный взрыв 0,01 - Одноэтажн кирпич здание с остеклен. Антенна.   -   0,5х0,4 -   0,1 -   -   0,9 -   0,4
Ёмкость со сжатым газом Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,9х0,4 -   0,18 -   -   0,6 -   0,4
Ёмкость со сжатым газом Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,5х0,3 -   0,1 -   -   0,85 -   0,4
Воздушный ядерный взрыв 0,01 - Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,9х0,4 -   0,18 - -   0,6 -   0,4
Ёмкость со сжатым газом Одноэтажн кирпич здание с остеклен Приборная стойка   -   1,6х0,4 -   0,3 -   -   1,2 -   0,5
наземный ядерный взрыв 0,01 - Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   0,5х0,3 -   0,1 -   -   0,4 -   0,85
Вариант Источник разруше ния Нач.давл, МПа или тротиловый эквивалент, Мт Объем ёмкости, м 3 Объект воздействия Расстояние от центра взрыва,м Высота и ширина объекта, м Площадь попереч. сечения объекта, м 2 Масса Объекта, кг F, коэффици трения   коэфф.аэродин сопротивления Сх
Наземный ядерный взрыв 0,1 - Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.     -     0,5х0,3 -     0,1 -     -     0,85 -     0,4
Взрыв газовоздушной смеси 50кг горючего вещества Одноэтажн кирпич здание с остеклен Приборная стойка   -   1,4х0,2 -   0,2 -   -   0,85 -   0,4
Наземный ядерный взрыв 0,5 - Одноэтажн кирпич здание с остеклен Приборная стойка   -   1,4х0,2 -   0,2 -   -   0,85 -   0,4
Взрыв газовоздушной смеси 10кг горючего вещества Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.     -     0,9х0,3 -     0,18 -     -     0,5 -     0,85
Взрыв газовоздушной смеси 10кг горючего вещества Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.     -     0,5х0,4 -     0,1 -     -     0,85 -     0,3
Взрыв газовоздушной смеси 50кг горючего вещества Кирпичная стена многоэтажн дома с остеклением. Приборная стойка.     -     0,9х0,4 -     0,18 -     -     0,9 -     0,5
Ёмкость со сжатым газом 0,4 Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка   -   1,6х0,6 -   0,32 -   -   0,5 -   0,4
Наземный ядерный взрыв - Двухэтажн. кирпич. здание с остеклен. Антенная стойка с усилителем   -   2х0,03 -   0,08 -   -   -   -   0,85
Ёмкость со сжатым газом 0,05 Складское кирп. здание, Антенна   -   1,6х1,6 -   0,32 -   -   0,16 -   1,4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7

Наши рекомендации