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