Определить характер разрушения элементов объекта при землетрясении

Пример №1

Северный район города попадает в зоны с избыточным давлением110 кПа. Плотность застройки 20 %, ширина улиц от 60 м, здания в основномпятиэтажные. Определить возможность возникновения завалов и их высоту.

Параметры	Варианты для примера
Давление   Плотность застройки   Ширина улиц   Этажность	110кПа   40%

Решение. По данным таблицы № 1 сплошные завалы будут образовываться при избыточном давлении 110 кПа. Высоту возможных завалов для плотности застройки 40 % находим по таблице № 2, она может быть до 4.2 м. На основании этих данных можно планировать проведение работ по расчистке завалов на улицах.

Таблица №1

Этажность Зданий	Ширина улицы, м
10-20	20-40	40-60
Избыточное давление кПа
2 – 3			-
4 – 5
6 – 8

Таблица №2

Плотность застройки	Этажность
высота сплошного завала, м
	0,3	0,6	1,3	1,7	2,1
	0,5	0,9	1,9	2,8	3,1
	0,6	1,2	2,5	3,7	4,2
	0,8	1,6	3,1	4,6	5,2
	0,9	1,7	3,8	5,6	6,2

Пример№2

В 17 ч. 00 мин. уровень радиации на территории объекта составил 40р/ч. Определить уровень радиации на 1 час после взрыва, если ядерный удар нанесен в 12 ч. 00 мин.

Параметры	Значения
Замеренный уровень радиации   Время замера   Ядерный удар нанесен	40р/ч   17.00     12.00

Решение:

Определяем разность между временем замера уровня радиации и временем ядерного взрыва:

17ч.00 мин. – 12ч.00мин.= 5 ч.

По таблице № 4 коэффициент для пересчета уровней радиации через

5 ч. после взрыва К₄ = 0,145.

Таблица №4

t, ч	Kt	t, ч	Kt	t , ч	Kt
0,5	2,3 0,435 0,267 0,189 0,145 0,116 0,097 0,082		0,072 0,063 0,056 0,051 0,046 0,042 0,039 0,036 0,033		0,031 0,027 0,024 0,022 0,020 0,018 0,015 0,013 0,01

Уровень радиации определяют по формуле:

или P_t = P₀ * K_t (12),

где Р₀ – уровень радиации в момент времени t₀ после взрыва;

Р_t – уровень радиации в рассматриваемый момент времениt, отсчитанного также с момента взрыва;

K_t = (t/t₀)^-1,2 - коэффициент пересчета радиации на различное время после взрыва.

Определяем P₀по формуле нахождения уровня радиации:

P₀ = P_t / K₃ = 40/0,145 = 5.8 р/ч.

Ответ: уровень радиации на 1 час после взрыва равен 5.8 р/ч.

Пример № 3

Объем водохранилища W = 70 млн. м³, ширина прорана В=80 м, глубина воды перед плотиной (глубина прорана) Н=65 м, средняя скорость движения воды попуска V = 5 м/с. Определить параметры волны пропуска на расстоянии 90 км от плотины при её разрушении.

Параметры	Значения
Объем водохранилища, м3, в млн.
Ширина прорана, м
Глубина воды перед плотиной (глубина прорана) Н
Средняя скорость движения волны попуска V = м/с
Расстояния до объекта

Решение:

По формуле ,

где R – заданное расстояние от плотины, км, определяем время прихода волны попуска на заданном расстоянии.

По таблице №6 находим высоту волны попуска на заданных расстояниях:

H₉₀ = 0,075H = 0,075 *50= 3,75м

Таблица№6 - Ориентировочнаявысота волны попуска и продолжительность её прохождения на различных расстояниях от плотины.

Наименование параметров	Расстояние от плотины, км
Высота волны попуска h, м	0,25 Н	0,2 Н	0,15 Н	0,075 Н	0,05 Н	0,03 Н	0,02Н
Продолжительность прохождения волны попуска t, ч	Т	1,7 Т	2,6 Т	4 Т	5 Т	6 Т	7 Т

Определяем продолжительность прохождения волны попуска (t) на заданных расстояниях по формуле:

,

где W – объемводохранилища, м;

В – ширина протока или участка перелива воды через гребень не разру-

шенной плотины, м;

N – максимальный расход воды на 1 м ширины прорана (участка перелива воды через гребень плотины), м³/с*м.

Н, м
N, м3/см

Находим время опорожнения водохранилища:

Т =

тогда продолжительность прохождения волны t₉₀ =5 *0,58 = 2,9 ч;

Ответ: высота волны пропуска на расстоянии 90 км равна 5,06м, продолжительность прохождения волны равна 2,9ч.

Пример № 4

Ожидаемая интенсивность землетрясения на территории объекта VIII-IX

баллов по шкале Рихтера. На объекте имеются производственные и административные здания с металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью 25 – 50 т, складские кирпичные здания и трубопроводы на металлических и железобетонных эстакадах.

Определить характер разрушения элементов объекта при землетрясении.

Решение. По таблице №5 находим, что производственные и административные здания и трубопроводы получат средний уровень повреждений, складские кирпичные здания получат сильные разрушения.

Таблица №5

№	Характеристика зданий и сооружений	Разрушение, баллы
слабое	среднее	сильное	полное
	Массивные промышленные здания с металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью 25-50т.	VII-VIII	VIII-IX	IX-X	X-XII
	Здания с легким металлическим каркасом и бескаркасной конструкции	VI-VII	VII-VIII	VIII-IX	IX-XII
	Промышленные здания с металлическим каркасом и бетонным заполнением с площадью остекления 30%	VI-VII	VII-VIII	VIII-IX	IX-XII
	Промышленные здания с металлическим каркасом и сплошным хрупким заполнением стены и крыши	VI-VII	VII-VIII	VIII-IX	IX-XII
	Здания из сборного железобетона	VI-VII	VII-VIII	-	VIII-IX
	Кирпичные бескаркасные производственно-вспомогательные одно- и многоэтажные здания с перекрытием из железобетонных сборных элементов	VI-VII	VII-VIII	VIII-IX	IX-XI
	То же, но с перекрытием из деревянных элементов	VI	VI-VII	VII-VIII	Более VIII
	Административные многоэтажные здания с металлическим или железобетонным каркасом	VII-VIII	VIII-IX	IX-X	X-XI
	Кирпичные малоэтажные здания (1-2 этажа)	VI	VI-VII	VII-VIII	VIII-IX
	Кирпичные здания (3 и более этажа)	VI	VI-VII	VII-VIII	VIII-IX
	Складские кирпичные здания	V-VI	VI-VIII	VIII-IX	IX-X
	Трубопроводы на металлических или ж/б эстакадах	VII-VIII	VIII-IX	IX-X	-

Пример № 5

Оценить опасность возможного очага химического заражения на случай аварии на ХОО, расположенном в южной части города. На объекте в газгольдере емкостью 1300 м³ хранится сжатый аммиак. Температура воздуха +40⁰С. Граница объекта в северной его части проходит на удалении 130 м от возможного места аварии, а далее проходит на глубину 450 м санитарно-защитная зона, за которой расположены жилые кварталы. Давление в газгольдере атмосферное.

Решение.

Примемследующие метеоусловия: скорость ветра 1 м/с, направление ветра – северное.

По формулеQ₀ = d * V_x,

где d – плотность СДЯВ (=0,0032);

V_x– объем хранилища, м³;

Определим величину выброса СДЯВ:

Q₀ = d * V_x = 0,0032*1300 = 4,16 т.

По формулеQэ₁ = К₁*К₃*К₅*К₇*Q₀,

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ (для

сжатых газов К₁=1);

К₃ – коэффициент, равный отношению поражающей в токсодозе другого СДЯВ;

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха;

К₇ – коэффициент учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов К=1).

Q₀– количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества.

Qэ₁ = К₁*К₃*К₅*К₇*Q₀ = 0,18 * 1 *0,23 *0,001*6,4=0,0003 т.

Глубину зоны заражения: Г = 3,17км.

Глубина заражения в жилых кварталах 1-0,13-0,45=2,59 км.

Ответ:облако зараженного воздуха может представлять опасность для населения города, а также части населения, проживающей на удалении 2,59 километров от санитарно-защищенной зоны.

Пример №6.

1 Численность населения города 230 тыс. человек.

2 В городе 22 крупных промышленных предприятия, из них 4 – химических и взрывоопасных;

- 13 школ;

- 14 детских садов;

- 9 лечебных заведений емкостью 150 коек каждое;

- 22 предприятия общественного питания;

- 9 котельных;

- 12 закрытых водозаборовна ж.д. путях цистерна с 40 тоннами аммиака.

3 Общая протяженность водопроводной сети – 290 км;

- канализационной сети – 180 км;

4 В городе 12100 домов, в каждом доме, в среднем, проживает условно 32 человек;

5 В пригороде имеется 2 дома отдыха емкостью 300 человек каждый;

6 На объектах хозяйствования имеются по 2-3 радиостанции УКВ.

Характеристика зданий

Жилых:

- тип А – 20%, тип Б – 50%, тип В – 30%.

Промышленных:

- тип Б – 60%, тип В – 40%

Школы:

- тип Б – 100%.

Детские сады:

- тип А – 20%, тип Б – 50%, тип В – 30%.

Лечебные учреждения:

- тип А – 10%, тип Б – 70%, тип В – 20%.

Предприятия общественного питания:

- тип А – 50%, тип Б – 30%, тип В – 20%.

Котельные:

- тип Б – 100%.

Метеоусловия

Время года, суток и метеоусловия реальные на день занятий.

Решение. При VII баллах по шкале Рихтера:

Классификация повреждений:

1 степень – легкие повреждения: откалывание небольших кусков штукатурки;

2 степень – слабые повреждения: небольшие трещины в стенах, откалывание больших кусков штукатурки;

3 степень – средние повреждения: большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб;

4 степень – сильные разрушения: сквозные трещины и проломы в стенах, обрушение частей зданий, внутренних стен;

5 степень – полное разрушение зданий: обвалы.

Воздействие землетрясение: массовое разрушение зданий, всеобщая паника.

Разрушения в зданиях типа «А»:

1) разрушения 1-3 степени – 75%;

2) разрушения4 степени – 20%;

3) разрушения 5 степени – 5%;

Разрушения в зданиях типа «Б»:

1) разрушения 1 ст. – 75%;

2) разрушения 2 ст. – 20%;

3) разрушения 3 ст. – 5%;

Разрушение зданий типа «В»:

1) разрушения 1ст. – 25%;

Степень разрушения ОНХ – среднее;

Состояние коммун. Энергетических сетей:

· линий электропередач – многочисленные аварии;

· линии связи – отдельные аварии;

· сети водопроводов, канализации и теплоснабжения – разрыв трубопроводов до 50%;

Состояние дорого и мотов: трещины в нескольких сантиметрах, проезд затруднен;

Состояние водоисточников: изменяется дебит в 50%;

Степень разрушения населенных пунктов – среднее;

Также возможны оползни, отдельные аварии на ж/д, очаги СДЯВ.

Таблица № 11

Здания

Всего жилых: 12100

Тип А– 2482

Тип Б – 6205

Тип В – 3723

Всего промышленных: 18

Тип Б – 13

Тип В – 9

Всего школ: 13

Тип Б – 15

Всего детских садов: 14

Тип А – 4

Тип Б – 9

Тип В – 1

Всего лечебных учреждений:9

Тип А – 1

Тип Б – 6

Тип В – 2

Всего предприятий общественного питания:22

Тип А – 15

Тип Б – 4

Тип В – 3

Всего котельных: 9

Тип Б – 9

Итого: Повреждения 1-3 степеней получат – 0,75*2502 + 6285 + 0,25*3746 = 9099 зданий;

Повреждения 4 степени получат – 0,2*2502=500 зданий;

Повреждения 5 степени получат – 0,05*2502=125 зданий.

Пример 7

Сваливание (опрокидывание) элементов.

Высокие элементы (опоры ЛЭП, краны с башнями и стрелами, мачты, высокие станки и приборы и т.п.) могут быть свалены или опрокинуты ударной волной.

На элемент действует сила смещения. Моменту силы смещения противодействуют моменты силы тяжести и сил крепления Q. Условием сваливания для незакрепленных элементов будет превышение момента силы смещения над моментом силы тяжести:

Р_см в>Ga или Р_см> Q(П-16),

где, в плечо аэродинамической силы смещения; Q – плечо силы тяжести. Подставив значение Р_см из выражения F_тр≤Р_см=G_хSP_ск(П-14) здесь F_тр═ƒG, где

ƒ – коэффициент трения (дан в таблице П5), G – вес предмета, получим скоростной напор, при котором произойдет сваливание элемента, G_х – коэффициент аэродинамического сопротивления (табл. П4)=1,6.

Р_ск ≥ (П-17).

Условием сваливания для элементов сложной конфигурации и закрепленных на фундаментах и различного рода подставках будет превышение силы смещения над моментами силы тяжести и сил крепления.

Р_см в ≥ G +Qа(П-18),

где в плечо аэродинамической силы смещения Р_см; а – плечо силы крепления Q; а/2 – плечо силы тяжести.

В этом случае некоторую трудность будет представлять наложение плеча силы смещения, точка приложения которой находится примерно в центре давления площади S силуэта сваливаемого предмета. Если известна площадь Si каждой части предмета и высота центра тяжести этой площади bi относительно основания, то плечо в силы Р_см приближенно определяют по формуле:

Условия задачи: Определить избыточное давление во фронте ударной волны, при котором блок программного устройства, установленный на ровной поверхности, будет опрокинут.

Вес прибора 150 Н, высота 48 см, длина 28 см, ширина 32 см, центр тяжести и центр давления силы смещения в центре прибора.

Решение: по формуле (П-17) для площади поперечного сечения S=0,28*0,32=0,089 м², определяем:

Р_ск

При этом скоростном напоре или избыточном давлении во фронте ударной волны 8 кПа прибор будет опрокинут.

Список использованной литературы:

1. Атаманюк В.Г. Гражданская оборона. - М.: Высшая школа, 1986. - 207 с.

2. Боровский Ю.В. Гражданская оборона. -М.: Просвещение, 1991.- 223 с.

3. ОБЖД. Методические указания к выполнению расчетно-графической работы для студентов всех форм обучения. М.Т. Сахранов, Т.Е. Хакимжанов. – А.:АУЭС 2002

4. Безопасность жизнедеятельности. Под ред. С.В. Белова – М.: Высшая школа 1999.