Характеристика ступенів руйнувань споруд
Зона повних руйнувань. Характеризується максимальним надлишковим тиском у фронті ударної хвилі більше, ніж 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій і елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. Обладнання, засоби механізації і техніка відновленню не підлягають. На комунально-енергетичних мережах (КЕМ) та технологічних трубопроводах – пошкодження кабелів, руйнування значних ділянок трубопроводів.
Зона сильних руйнувань має надлишковий тиск у межах від 30 до
50 кПа. В будівлях та спорудах значна деформація несучих конструкцій, зруйнована більша частина перекриттів та стін. Відновлення можливе, але недоцільно, тому що зведеться до нової відбудови. Обладнання та механізми в більшості зруйновані. Окремі деталі та вузли обладнання можливо використовувати як запасні частини. На КЕМ та трубопроводах деформація та розриви є тільки на окремих ділянках підземних мереж.
Зона середніх руйнувань характеризується надлишковим тиском від 20 до 30 кПа. В будівлях та спорудах зруйновані другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини в зовнішніх стінах. Деформація окремих вузлів обладнання та техніки. На КЕМ деформовані окремі опори повітряних ліній електропередачі, пошкоджені технологічні трубопроводи. Для відновлення об’єкта чи його елемента необхідний капітальний ремонт.
Зона слабких руйнувань має максимальний надлишковий тиск у межах від 10 до 20 кПа. В будівлях та спорудах руйнується частина внутрішніх перегородок, двері, вікна. Обладнання має незначну деформацію другорядних елементів. На КЕМ незначні руйнування. Для відновлення об’єкта (елемента) необхідний незначний ремонт.
Згідно з цими даними визначають ступінь руйнувань різних об’єктів, а також межі стійкості кожного їх елемента – надлишковий тиск, при якому елемент отримає такий ступінь руйнувань, коли можливе відновлення зруйнованого елемента силами об’єкта і відновлення виробництва запланованої продукції в найбільш стислі терміни. Це може бути у разі, коли елемент отримає середній ступінь руйнувань.
Межа стійкості цеху до впливу ударної хвилі визначається за мінімальним значенням межі стійкості тих елементів, з яких цех складається (табл. 5.1.1).
Таблиця 5.1.1 – Ступінь руйнування елементів об’єкта при різних надлишкових тисках ударної хвилі, кПа
| Елементи об’єкта | Руйнування | |||
| Слабке | Середнє | Сильне | Повне | |
| 1. Виробничі, адміністративні будинки і споруди | ||||
| 1. Масивні промислові будинки з металевим каркасом і крановим устаткуванням | 20 – 30 | 30 – 40 | 40 – 50 | 50 – 70 |
| 2. Те ж, із крановим устаткуванням вантажопідйомністю 60 – 100 т | 20 – 40 | 40 – 50 | 50 – 60 | 60 – 80 |
| 3. Бетонні і залізобетонні будинки і будинки антисейсмічної конструкції | 25 – 35 | 80 – 120 | 150 – 200 | |
| 4. Будинки з легким металевим каркасом та безкаркасної конструкції | 10 – 20 | 20 – 30 | 30 – 50 | 50 – 70 |
| 5. Промислові будинки з металевим каркасом і бетонним заповненням із площею скління близько 30 % | 10 – 20 | 20 – 30 | 30 – 40 | 40 – 50 |
| 6. Промислові будинки з металевим каркасом і суцільним слабким заповненням стін і даху | 10 – 20 | 20 – 30 | 30 – 40 | 40 – 50 |
| 7. Багатоповерхові залізобетонні будинки з великою площею скління | 8 – 20 | 20 – 40 | 40 – 90 | 90 – 100 |
| 8. Будинки із збірного залізобетону | 10 – 20 | 20 – 30 | – | 30 – 60 |
| 9. Одноповерхові будинки з металевим каркасом і стіновим заповненням з листового металу | 5 – 7 | 7 – 10 | 10 – 15 | |
| 10. Те ж, з дахом і стіновим заповненням із хвилястої сталі | 7 – 10 | 10 – 15 | 15 – 25 | 25 – 30 |
| 11. Цегельні безкаркасні виробничо-допоміжні будинки з перекриттям (покриттям) із залізобетонних збірних елементів одно- і багатоповерхові | 10 – 20 | 20 – 35 | 35 – 45 | 45 – 60 |
| 12. Те ж, з перекриттям (покриттям) з дерев’яних елементів одно- і багатоповерхові | 8 – 15 | 15 – 25 | 25 – 35 | |
| 13. Будинки фідерної або трансформаторної підстанції з цегли або блоків | 10 – 20 | 20 – 40 | 40 – 60 | 60 – 80 |
| 14. Цегельні складські будинки | 10 – 20 | 20 – 30 | 30 – 40 | 40 – 50 |
| 15. Легкі склади-навіси з металевим каркасом і шиферною покрівлею | 10 – 25 | 25 – 35 | 35 – 50 | |
| 16. Склади-навіси з залізобетонних елементів | 20 – 35 | 25 – 70 | 80 – 100 | |
| 17. Адміністративні багатоповерхові будинки з металевим або залізобетонним каркасом | 20 – 30 | 30 – 40 | 40 – 50 | 50 – 60 |
| 18. Цегельні малоповерхові будинки (один – два поверхи) | 8 – 15 | 15 – 25 | 25 – 35 | 35 – 45 |
| 19. Цегельні багатоповерхові будинки (три поверхи і більше) | 8 – 12 | 12 – 20 | 20 – 30 | 30 – 40 |
| 20. Дерев’яні будинки | 6 – 8 | 8 – 12 | 12 – 20 | 20 – 30 |
| 21. Доменні печі | ||||
| 22. Будинки ГЕС | 50 – 100 | 100 – 200 | 200 – 300 | |
| 23. Затвори гребель | 20 – 70 | 70 – 100 | – |
Продовження табл.5.1.1
| Елементи об’єкта | Руйнування | |||
| Слабке | Середнє | Сильне | Повне | |
| 24. Скління будинків звичайне | 0,5 – 1 | 1 – 1,5 | 1,5 – 3 | – |
| 25. Скління будинків з армованого скла | 1 – 1,5 | 1,5 – 2 | 2 – 5 | – |
| 2. Деякі види устаткування | ||||
| 1. Верстати важкі, контактні печі | 25 – 40 | 40 – 60 | 60 – 70 | – |
| 2. Верстати середні, електролітичні ванни | 15 – 25 | 25 – 35 | 35 – 45 | – |
| 3. Верстати легкі | 6 – 12 | – | 15 – 25 | – |
| 4. Крани і кранове обладнання | 20 – 30 | 30 – 50 | 50 – 70 | |
| 5. Підйомно-транспортне устаткування | 50 – 60 | 60 – 80 | ||
| 6. Ковальсько-пресове устаткування | 100 – 110 | 150 – 200 | – | |
| 7. Стрічкові конвеєри в галереї на залізобетонній естакаді | 5 – 6 | 6 – 10 | 10 – 20 | 20 – 40 |
| 8. Ковшові конвеєри в галереї на залізобетонній естакаді | 8 – 10 | 10 – 20 | 20 – 30 | 30 – 50 |
| 9. Гнучкі шланги для транспортування сипких матеріалів | 7 – 15 | 15 – 25 | 25 – 35 | 35 – 45 |
| 10. Електродвигуни потужністю до 2 кВт, відкриті | 20 – 40 | 40 – 50 | – | 50 – 80 |
| 11. Те ж, герметичні | 30 – 50 | 50 – 70 | – | 80 – 100 |
| 12. Електродвигуни потужністю від 2 до 10 кВт, відкриті | 30 – 50 | 50 – 70 | – | 80 – 90 |
| 13. Те ж, герметичні | 40 – 60 | 60 – 75 | – | 75 – 110 |
| 14. Електродвигуни потужністю 10 кВт і більше, відкриті | 50 – 60 | 60 – 80 | – | 80 – 120 |
| 15. Те ж, герметичні | 60 – 70 | 70 – 80 | – | 80 – 120 |
| 16. Трансформатори від 100 до 1000 кВ | 20 – 30 | 30 – 50 | 50 – 60 | |
| 17. Трансформатори блокові | 30 – 40 | 50 – 60 | – | – |
| 18. Генератори на 100 – 300 кВт | 30 – 40 | 50 – 60 | – | – |
| 19. Відкриті розподільні пристрої | 15 – 25 | 25 – 35 | – | – |
| 20. Масляні вимикачі | 10 – 20 | 20 – 30 | – | – |
| 21. Контрольно-вимірювальна апаратура (прилади) | 5 – 10 | 10 – 20 | 20 – 30 | |
| 22. Магнітні пускачі | 20 – 30 | 30 – 40 | 40 – 60 | – |
| 23. Електролампи у плафонах | – | – | – | 10 – 20 |
| 24. Електролампи відкриті | – | – | – | 5 – 7 |
| 25. Парові котли, парогенератори | 50 – 70 | 70 – 100 | 100 – 150 | Більш 150 |
Продовження табл.5.1.1
| Елементи об’єкта | Руйнування | ||||
| Слабке | Середнє | Сильне | Повне | ||
| 3. Комунально-енергетичні мережі | |||||
| 1. Газгольдери і наземні резервуари для ПММ і хімічних речовин | 15 – 20 | 20 – 30 | 30 – 40 | ||
| 2. Підземні металеві і залізобетонні резервуари | 20 – 50 | 50 – 100 | 100 – 200 | ||
| 3. Частково заглиблені резервуари | 40 – 50 | 50 – 80 | 80 – 100 | ||
| 4. Наземні металеві резервуари та ємності | 30 – 40 | 40 – 70 | 70 – 90 | ||
| 5. Дерев’яні заглиблені сховища стійкої конструкції | 20 – 40 | 40 - 60 | 60 - 100 | ||
| 6. Відкрито розташоване устаткування артезіанських свердловин | 70 - 110 | 110 - 130 | 130 - 170 | ||
| 7. Водонапірні башти | 10 - 20 | 20 - 40 | 40 - 60 | ||
| 8. Котельні, регуляторні станції й інші споруди в цегельних будинках | 7 - 13 | 13 - 25 | 25 - 35 | 35 - 45 | |
| 9. Металеві вишки суцільної конструкції | 20 - 30 | 30 - 50 | 50 - 70 | ||
| 10. Трансформаторні підстанції закритого типу | 30 - 40 | 40 - 60 | 60 - 70 | 70 - 80 | |
| 11. Теплові електростанції | 10 - 15 | 15 - 20 | 20 - 25 | 25 - 40 | |
| 12. Розподільні пристрої і допоміжне електроустаткування електростанцій | 30 – 40 | 40 – 60 | 60 – 80 | ||
| 13. Кабельні підземні лінії | 200 – 300 | 300 – 600 | 600 – 1000 | ||
| 14. Кабельні наземні лінії | 10 – 30 | 30 – 50 | 50 – 60 | ||
| 15. Повітряні лінії високої напруги | 25 – 30 | 30 – 50 | 50 – 70 | ||
| 16. Повітряні лінії низької напруги | 20 – 60 | 60 – 100 | 100 – 160 | ||
| 17. Повітряні лінії низької напруги на дерев’яних опорах | 20 – 40 | 40 – 60 | 60 – 100 | ||
| 18. Силові лінії електрифікованих залізниць | 30 – 50 | 50 – 70 | 70 – 120 | ||
| 19. Підземні сталеві зварені трубопроводи діаметром до 350 мм | 600 – 1000 | 1000 – 1500 | 1500 – 2000 | ||
| 20. Те ж, діаметром понад 350 мм | 200 – 350 | 350 – 600 | 600 – 1000 | ||
| 21. Підземні чавунні і керамічні трубопроводи на розтрубах, азбестоцементні на муфтах | 200 – 600 | 600 – 1000 | 1000 – 2000 | ||
Продовження табл.5.1.1
| Елементи об’єкта | Руйнування | |||
| Слабке | Середнє | Сильне | Повне | |
| 22. Трубопроводи, заглиблені на 20 см | 150 - 200 | 250 - 350 | - | |
| 23. Трубопроводи наземні | - | |||
| 24. Трубопроводи на металевих і залізобетонних естакадах | 20 - 30 | 30 - 40 | 40 - 50 | - |
| 25. Мережі комунального господарства (водопровід, каналізація, газопровід) заглиблені | 100 - 200 | 400 - 1000 | 1000 - 1500 | |
| 26. Споруди комунального господарства без конструкцій, що обгороджують | 50 – 150 | 150 – 250 | 250 – 300 | |
| 4. Засоби зв’язку | ||||
| 1. Радіорелейні лінії і стаціонарні повітряні лінії зв’язку | 30 – 50 | 50 – 70 | 70 – 120 | |
| 2. Повітряні лінії телефонно-телеграфного зв’язку | 20 – 40 | 40 – 60 | 60 – 100 | |
| 3. Шестові повітряні лінії зв’язку | ||||
| 20 – 30 | 30 – 60 | 60 – 100 | ||
| 4. Кабельні наземні лінії зв’язку | 10 – 30 | 30 – 50 | 50 – 60 | |
| 5. Кабельні підземні лінії зв’язку | 20 – 30 | – | 50 – 100 | Більше 100 |
| 6. Телефонно-телеграфна апаратура поза укриттями | 10 – 30 | 30 – 50 | 50 – 60 | |
| 7. Антенні пристрої | 10 – 20 | 20 – 30 | 30 – 40 | |
| 8. Переносні радіостанції | – | 60 – 70 | 70 – 110 | |
| 5. Захисні споруди | ||||
| 1. Окремо стоячі сховища, розраховані на надлишковий тиск ударної хвилі 500 кПа | 500 – 600 | 600 – 700 | 700 – 900 | |
| 2. Окремо стоячі та вбудовані сховища, розраховані на 300 кПа | 300 – 400 | 400 – 550 | 550 – 650 | |
| 3. Те ж, на 200 кПа | 200 – 300 | 300 – 370 | 370 – 450 | |
| 4. Те ж, на 100 кПа | 100 – 140 | 140 – 180 | 180 – 220 | |
| 5. Те ж, на 50 кПа | 50 – 70 | 70 – 90 | 90 – 110 | |
| 6. Протирадіаційні укриття, розраховані на 30 кПа | 30 – 40 | 40 – 60 | 60 – 90 | |
| 7. Підвали без посилення несучих конструкцій | 20 – 30 | 30 – 60 | 60 – 80 |
Продовження табл.5.1.1
| Елементи об’єкта | Руйнування | |||||
| Слабке | Середнє | Сильне | Повне | |||
| 6. Засоби транспорту, будівельна техніка, мости, аеродроми | ||||||
| 1. Вантажні автомобілі й автоцистерни | 20 - 30 | 30 - 55 | 55 - 65 | 90 - 130 | ||
| 2. Легкові автомобілі | 10 - 20 | 20 - 30 | 30 - 50 | |||
| 3. Автобуси і спеціальні автомашини з кузовами автобусного типу | 15 - 20 | 20 - 45 | 45 - 55 | 60 - 80 | ||
| 4. Гусеничні тягачі і трактори | 30 - 40 | 40 - 80 | 80 - 100 | 110 - 130 | ||
| 5. Шосейні дороги з асфальтовим і бетонним покриттям | 120 – 300 | 300 – 1000 | 1000 - 2000 | 2000 - 4000 | ||
| 6. Залізничні колії | 100 - 150 | 150 - 200 | 200 - 300 | 300 - 500 | ||
| 7. Рухомий склад | 30 - 40 | 40 - 80 | 80 - 100 | 100 - 200 | ||
| 8. Землерійні дорожньо-будівельні машини | 50 - 110 | 110 - 140 | 170 - 250 | - | ||
| 9. Металеві мости з довжиною прольоту 30 - 45 м | 50 - 100 | 100 - 150 | 150 - 200 | 200 - 300 | ||
| 10. Те ж, із прольотом 100 м і більше | 40 - 80 | 80 - 100 | 100 - 150 | 150 - 200 | ||
| 11. Мости залізничні з прольотами 20 м | 50 - 60 | 60 - 110 | 110 - 130 | 200 - 300 | ||
| 12. Те ж, із прольотами до 10 м | 50 – 100 | 100 – 350 | 350 – 380 | 380 – 400 | ||
| 13. Дерев’яні мости | 40 – 60 | 60 – 110 | 110 – 130 | 200 – 250 | ||
| 14. Бетонні греблі | 1000 – 2000 | 2000 –5000 | ||||
| 15. Земляні греблі шириною 80–100 м | 150 – 700 | 700 – 1000 | Більше 1000 | |||
| 16. Злітно-посадочні смуги | 300 – 400 | 400 – 1500 | 1500 – 2000 | 2000 – 4000 | ||
| 17. Транспортні літаки на стоянці | 7 – 8 | 8 – 10 | 10 – 15 | |||
| 18. Вертольоти на стоянці | 3 – 5 | 8 – 10 | 10 – 20 | – | ||
| 19. Торговельні судна | 80 – 100 | 100 – 130 | 130 – 180 | – | ||
Завдання 5.1.1. Визначити межі зон руйнувань, які утворюються внаслідок вибуху парів бензину. Ємність з бензином V ємн., 
заповнена на а відсотків. Вміст бензину у паровій фазі b відсотків. Відстань до об’єкта r, м (табл. 5.1.2). Визначити надлишковий тиск у зоні розташування об’єкта. Надати висновки стосовно зони руйнувань, в яку потрапляє об’єкт, та стійкості цеху до впливу ударної хвилі, запропонувати заходи щодо ліквідації наслідків.
Таблиця 5.1.2 - Вихідні дані до завдання
| Показник | Варіанти | |||||||||
| V ємн., м3 | ||||||||||
| Заповнення ємності бензином a, % | ||||||||||
| Вміст бензину у паровій фазі b, % | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 2,5 |
| Відстань до об’єкта, м | ||||||||||
| Показник | Варіанти | |||||||||
| V ємн., м3 | ||||||||||
| Заповнення ємності бензином a, % | ||||||||||
| Вміст бензину у паровій фазі b, % | 2,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 3,0 |
| Відстань до об’єкта, м |
Максимальний надлишковий тиск у фронті ударної хвилі визначають за допомогою діаграми. Для цього необхідно визначити масу бензину, який знаходиться у пароподібному стані.
Розв’язання
1. Визначимо об’єм, який займає бензин у пароподібному стані, м3, у резервуарі:
; (5.1.1)
, (5.1.2)
де Vпар – об’єм парів бензина в ємності, м3 ;
Vємн - об’єм ємності, м3 ;
Vбенз - об’єм бензина в ємності, м3 ;
2. Розрахуємо масу бензину, який знаходиться в пароподібному стані, (т):
, (5.1.3)
де ρ – щільність бензину, т/м3.
3. Врахуємо долю бензину в паровій фазі:
. (5.1.4)
4. За допомогою рис.5.1.1 визначимо максимально можливий надлишковий тиск у районі об’єкта на перехресті ординат – відстань r, м, і маса бензину 
,т.
Рисунок 5.1.1– Залежність надлишкового тиску від маси зрідженого вуглеводневого газу та відстані до об’єкта при вибуху газоповітряної суміші
Висновки. При руйнуванні ємності з бензином надлишковий тиск на заданій відстані в районі цеху складає DPмакс., кПа. (Згідно з характеристикою ступенів руйнувань споруд визначити зону, в яку потрапляє об’єкт, та запропонувати заходи щодо ліквідації наслідків).
Завдання 5.1.2. Визначити надлишковий тиск, очікуваний в районі механічного цеху при вибуху ємності, в якій знаходиться Q т скрапленого пропану. Відстань від ємності до цеху – r, м (табл. 5.1.3). Надати висновки стосовно зони руйнувань, в яку потрапляє об’єкт, та стійкості цеху до впливу ударної хвилі, запропонувати заходи щодо ліквідації наслідків.
Таблиця 5.1.3 – Вихідні дані до завдання
| Номер варіанта | Відстань від ємності до цеху r, м | Маса пропану Q,т | Номер варіанта | Відстань від ємності до цеху r, м | Маса пропану Q,т |
Розв’язання
1. Визначимо радіус зони детонаційної хвилі, м:
(5.1.5 )
де Q – маса скрапленого газу, т.
2. Розрахуємо радіус зони дії продуктів вибуху, м:
r2 = 1,7 r1 (5.1.6 )
3. Визначимо відносну величину
, (5.1.7)
де r3 – відстань від місця вибуху до об’єкта (його елементів), м.
4. Розрахуємо максимально можливий надлишковий тиск,кПа в районі об’єкта (його елементів), м:
· при 
: (5.1.8)
· при 
. (5.1.9)
Висновок (див. Завдання5.1.1).
Завдання 5.1.3. Максимальний можливий надлишковий тиск у районі цеху … кПа (згідно з варіантом). Характеристика цеху: будинок одноповерховий, цегельний, безкаркасний. Технологічне устаткування включає: крани і кранове устаткування, важкі верстати, трубопроводи (повітропроводи) на металевих естакадах і кабельні наземні мережі.
Таблиця 5.1.4 - Вихідні дані до завдання
| Найменування | Варіанти | |||||||||||
| Надлишковий тиск, кПа | ||||||||||||
| Будинок цеху | Безкаркасна конструкція | З легким металевим каркасом | ||||||||||
| Устаткування цеху | Верстати важкі і середні | Верстати середні і легкі | ||||||||||
| Кранове устаткування, контрольно-вимірювальні прилади (не захищені) | ||||||||||||
| Лінія електропостачання кабельна наземна | ||||||||||||
| Найменування | Варіанти | |||||||||||
| Надлишковий тиск, кПа | ||||||||||||
Продовження табл.5.1.4
| Найменування | Варіанти | |||||||||
| Надлишковий тиск, кПа | ||||||||||
| Будинок цеху | З легким металевим каркасом | Зі збірного залізобетону | ||||||||
| Устаткування цеху | Верстати середні і легкі | Верстати важкі і легкі | ||||||||
| Кранове устаткування, контрольно-вимірювальні прилади (не захищені) | ||||||||||
| Лінія електропостачання кабельна наземна |
Розв’язання
Оцінювання стійкості проводиться у такій послідовності:
1. Виділяємо основні елементи цеху (мостові крани і верстати, система повітря подачі й електромережа та інше, згідно з варіантом). З табл.5.1.1 знаходимо для кожного елемента цеху надлишковий тиск, що викликає слабкі та середні руйнування.
2. Знаходимо межу стійкості кожного елемента цеху: максимальне значення надлишкового тиску, що викликає слабкі руйнування. Наприклад, будинок цеху має межу стійкості до ударної хвилі – 20 кПа, крани і кранове устаткування – 30 кПа, верстати – 40 кПа і т.д.
3. Визначимо межу стійкості цеху в цілому за мінімальною межею стійкості вхідних у його склад елементів (DРфmin = 20 кПа).
Висновки:
1. При заданих вихідних даних цех нестійкий до ударної хвилі, тому що DРФmin > DPфlim (30 кПа > 20 кПа).
2. Доцільна межа стійкості з економічних міркувань приймається 30 кПа.
3. При 30 кПа, максимальному можливому надлишковому тиску, цех нестійкий у роботі.
Пропозиції. Для підвищення стійкості цеху до 30 кПа необхідно підвищити стійкість споруд цеху шляхом застосування пристроїв контрфорсів, підкосів, додаткових рамних конструкцій; кабельну електромережу і повітропроводи прокласти під землею; уразливі вузли кранів і кранового устаткування закрити за-хисними кожухами; установити додаткові колони кранів (див. Практикум із курсу «Цивільна оборона» /М. А. Кулаков, В. О. Ляпун, Н. П. Мандрика та ін.; за ред. проф. В. В. Березуцького. – Х.: Факт, 2007. – 120 с.).