Оцінка стійкості об'єкту до дії ударної хвилі ядерного вибуху
Ударна хвиля вражає людей, руйнує або ушкоджує будівлі, споруди, устаткування, техніку і майно. Ударна хвиля вражає незахищених людей, викликаючи травми різного ступеня.
При безпосередній дії ударної хвилі причиною поразки є надмірний тиск. Травми від дії ударної хвилі прийнято підрозділяти на легкі, середні, важкі і дуже важкі.
Стійкість будівель і споруд до дії ударної хвилі залежить від їх конструкції, розмірів і інших параметрів.
При дії ударної хвилі будівлі, споруди, устаткування і комунально-енергетичні мережі (КЕМ) об'єкту можуть бути зруйновані в різному ступені.
Руйнування прийнято ділити на повні, сильні, середні і слабкі.
Повні руйнування. У будівлях і спорудах зруйновані всі основні несучі конструкції і обрушені перекриття. Відновлення неможливе. Устаткування, засоби механізації і техніка відновленню не підлягають. На КЕМ і технологічних трубопроводах розриви кабелів, руйнування значних ділянок трубопроводів, опор повітряних ліній електропередач і т. п.
Сильні руйнування. У будівлях і спорудах значні деформації несучих конструкцій, зруйнована велика частина перекриттів і стін. Відновлення будівель і споруд можливе, але недоцільне, оскільки практично зводиться до нового будівництва з використанням деяких конструкцій, що збереглися. Устаткування і механізми переважно зруйновані і значно деформовані. Окремі деталі і вузли устаткування можуть бути використані як запасні частини. На КЕМ і трубопроводах розриви і деформації на окремих ділянках підземних мереж, деформації опор повітряних ліній електропередач і зв'язку, а також розриви технологічних трубопроводів.
Середні руйнування. У будівлях і спорудах зруйновані головним чином не несучі, а другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини в зовнішніх стінах і вивали в окремих місцях. Перекриття і підвали не зруйновані, частина приміщень придатна до експлуатації. Деформовані окремі вузли устаткування і техніки. Техніка вийшла з ладу, і вимагає капітального ремонту. На КЕМ деформовані і зруйновані окремі опори повітряних ліній електропередач, є розриви і пошкодження технологічних трубопроводів. Для відновлення об'єкту (елементу), що одержав середні руйнування, потрібен капітальний ремонт, виконання якого можливе власними силами об'єкту.
Слабкі руйнування. У будівлях і спорудах зруйновані частина внутрішніх перегородок, заповнення дверних і віконних отворів. Устаткування має незначні деформації другорядних елементів. На КЕМ є незначні руйнування і поломки конструктивних елементів. Для відновлення об'єкту (елементу), що одержав слабкі руйнування, як правило, потрібен дрібний ремонт.
Поразка людей, що знаходяться у момент вибуху в будівлях і сховищах, залежить від ступеня їх руйнування. Так, наприклад, при повних руйнуваннях будівель люди, що знаходяться в них, загинуть. При сильних і середніх руйнуваннях може вижити приблизно половина людей, з яких значна частина буде уражена в різному ступені, багато хто може виявитися під уламками конструкцій, а також в приміщеннях із заваленими або зруйнованими шляхами евакуації.
При слабких руйнуваннях будівель загибель людей маловірогідна. Проте частина з них може одержати різні травми і поранення.
Поразки людей в сховищах можуть бути викликані утворенням зон затоплення в місцях їх розміщення, пожежами з великим виділенням чадного газу або зараженням повітря при руйнуванні технологічних установок і ємностей з сильнодіючими отруйними речовинами.
Ступінь руйнування конкретного типу будівлі, споруди або устаткування при дії ударної хвилі визначається головним чином надлишковим тиском.
Характеристика ступенів руйнування різних типів будівель, споруд і устаткування приведена в додатку 9.
Як кількісний показник стійкості об'єкту до дії ударної хвилі приймається значення надлишкового тиску, при якому будівлі, споруди і устаткування об'єкту зберігаються або одержують слабкі і середні руйнування. Це значення надлишкового тиску прийняте вважати межею стійкості об'єкту до ударної хвилі (∆Рфlim).
Оцінка стійкості об'єкту до дії ударної хвилі зводиться до визначення ∆Рфlim.
Оцінка стійкості проводиться в такій послідовності:
1) визначення максимального значення надлишкового тиску ударної хвилі ∆Рфmах, очікуваного на об'єкті при ядерному вибуху;
2) виділення основних елементів на об'єкті (цехів, ділянок виробництва, систем), від яких залежить функціонування об'єкту і випуск необхідної продукції (зазначені у завданні);
3) оцінка стійкості кожного елементу об'єкту (цеху, ділянки виробництва, системи):
- виділяються основні елементи об'єкту, наприклад будівля цеху, технологічне устаткування, елементи енергопостачання і т. п.;
- визначаються ступені руйнувань елементів об'єкту в залежності від надмірного тиску ударної хвилі. Для цього по додатку 9 для кожного елементу, згідно його характеристиці, знаходять надлишковий тиск, при яких елемент одержить слабкі, середні, сильні і повні руйнування (таблиця 2.1);
- визначається межа стійкості до ударної хвилі кожного елементу – надлишковий тиск, при якому елемент одержує такий ступінь руйнування, при якому можливе відновлення зруйнованого елементу силами об'єкту і відновлення виробництва запланованої продукції в короткі терміни (таблиця 2.2).
Звичайно це може бути у випадку, якщо елемент об'єкту одержить середній ступінь руйнування. Причому якщо елемент може одержати даний ступінь руйнування в певному діапазоні надлишкового тиску, наприклад будівля цеху із збірного залізобетону може одержати середні руйнування при надлишковому тиску 20-30 кПа, то за межу стійкості беретьсянижня межа діапазону, тобто ∆Рфlim = 20 кПа. При цьому надмірному тиску елемент у будь-якому випадку одержить не більше ніж середні руйнування.
Визначаємо межу стійкості елементів об'єкту DРфlim цеха в цілому по найменшому значенню меж стійкості його елементів.
Таблиця 2.1 – Надлишковий тиск для різних ступенів руйнувань кожного елемента об'єкту
| Елементи цеху | DРф, кПа | |||
| Слабкий | Середній | Сильний | Повний | |
| Будинок одноповерховий з металевим каркасом та стіновим заповненням з хвилястої сталі | 5-7 | 7-10 | 10-15 | |
| Генератори на 100... 300 кВт | 30-40 | 50-60 | - | - |
| Трансформатори напругою від 100 до 1000 кВ | 20-30 | 30-50 | 50-60 | |
| Повітряні лінії високої напруги | 25-30 | 30-50 | 50-70 | |
| Наземні кабельні лінії | 10-30 | 30-50 | 50-60 |
Таблиця 2.2 – Межа стійкості елементів об'єкту по мінімуму DРф для середніх руйнувань
| DРф_lim, кПа | ||
| Для кожного элемента | В цілому | |
| Для будинку | ||
| Для устаткування: - генератори на 100... 300 кВт - трансформатори напругою від 100 до 1000 кВ | ||
| Для КЕС: - повітряні лінії високої напруги - наземні кабельні лінії |
Для наочності і зручності аналізу доцільно у зведеній таблиці показати ступені руйнування елементів по шкалі надмірного тиску різним штрихуванням або кольором (таблиця 2.3).
Таблиця 2.3 – Результати оцінки стійкості цеху до впливу ударної хвилі
| Найменування цеху | Елементи цеху та їх характеристика | Ступінь руйнувань при DРф, кПа | Межа стійкості, кПа | Примітка | |||||||||
| 10 20 30 40 50 60 70 80 90 | |||||||||||||
| Електроцех | Будівля:будинок одноповерховий з металевим каркасом та стіновим заповненням з хвилястої сталі | Межа стійкості електроцеху 7 кПа | |||||||||||
| Устаткування: | |||||||||||||
| 1) генератори на 100..300 кВт | |||||||||||||
| 2) трансформатори напругою від 100 до 1000 кВ | |||||||||||||
| КЕС: | |||||||||||||
| 1) повітряні лінії високої | |||||||||||||
| напруги | |||||||||||||
| 2) наземні кабельні лінії | |||||||||||||
Позначення:
| - слабкі руйнування | - сильні руйнування | ||
| - середні руйнування | - повні руйнування |