Васильев В.И. Устойчивость объектов экономики в ЧС

Подождите немного. Документ загружается.

Табл. 3.1.

Структура возможных поражений людей в зонах разрушения зданий и

сооружений городской застройки

Потери в %

Санитарные

Тяжесть поражения

Характер

застройки

Зоны

разруше-

ния

Всего Без-

возв-

рат-

ные

Всего

Крайне

тяжёлая и

тяжёлая

Средня

Лёгкая

Полного 90 80 10 5 5 -

Сильного 50(14) 15(9) 35(5) 15(2) 5(2) 15(1)

Среднего 40 15 25 10 8 7

Кирпичные

жилые дома и

здания произ-

водственного

типа

Слабого 15 - 15 - - 15

Полного 75 55 20 10 10 -

Сильного 35 5 30 - 5 25

Среднего 20 - 20 - - 20

Деревянные

дома

Слабого 5 - 5 - - 5

Примечание.

В скобках приведены потери в зданиях производственного типа.

Пример 1.

Рабочая смена ОЭ составляет 790 чел. Из них в убежищах IV- класса

может укрыться 450 чел. Других ЗС и подвальных помещений, которые

могут быть использованы как укрытия, на территории ОЭ нет. Определить

возможные потери при действии ударной волны с величиной избыточного

давления на фронте ∆P

= 100 кПа, вызванной взрывом ядерного

боеприпаса.

Решение.

Определим потери неукрытого персонала. Они составят 790 – 450 =

340 чел. и будут являться безвозвратными, поскольку при ∆P

= (60...100)

кПа незащищённые люди получат тяжёлые травмы, как правило, не

совместимые с жизнью.

Пользуясь справочником [4], выясняем, что при ∆P

= 100 кПа

убежища IV класса получают слабые повреждения, при которых

санитарные потери составляют 5%, т.е. 450⋅0,05 = 23 чел. Таким образом,

из 790 чел. работающей смены ОЭ 340 погибнут и 23 чел. получат травмы.

Оценка возможных потерь при взрыве газопаровоздушных смесей

может быть выполнена с использованием рекомендаций работ [30, 31].

Пример 2.

Определить возможные потери производственного персонала ОЭ

при аварии на его очистных сооружениях, связанной с выбросом в

окружающую среду 0,8 т хлора. Очистные сооружения занимают

территорию (40х35) м и располагаются на границе ОЭ, имеющего размеры

(1,2х0,8) км. Разлив хлора может быть ликвидирован не ранее, чем через 15

мин после аварии. Рабочая смена ОЭ 582 чел., из них 32 чел. работают на

открытой территории и 12 чел. обслуживают очистные сооружения. При

работе в обычном режиме СИЗ находятся на складе ОЭ

и на рабочих

местах персонала, обслуживающего очистные сооружения. ЗС на ОЭ нет.

Решение.

Определим размеры района аварии и зоны химического заражения,

руководствуясь рекомендациями работ [28, 29].

Радиус района аварии R

≅

≅≅⋅ 8,050Q50

44 м.

В соответствии с рекомендациями работы [28] в качестве исходных

данных для расчёта глубины зоны заражения принимаем

метеорологические условия в момент аварии- инверсия, скорость ветра 1

м/с, температура воздуха 20

С.

Эквивалентное количество хлора в первичном облаке

= К

⋅К

⋅Q

= =0,18⋅1⋅1⋅1⋅0,8 = 0,144 т.

Время испарения хлора

11052,0

,105,0

KKK

742

⋅⋅

⋅

= 1,49 ч > N = 0,25 ч., K

0,8

=0,25

0,8

Эквивалентное количество хлора во вторичном облаке

э2

=(1-К

)К

/hd =

= (1-0,18)0,052⋅1⋅1⋅1⋅0,25⋅0,8⋅1⋅0,8/(0,05⋅1,553)=0,145 т.

Глубина зоны заражения Г = Г

+ 0,5Г

= 1,46 + 0,5⋅1,46 = 2,19 км.

Предельно возможная глубина переноса воздушных масс

= N⋅ν = 0,25⋅5 = 1,25 км < 2,19 км и, следовательно, глубина зоны

заражения может составить 1,25 км.

Сравнение найденных размеров района аварии и глубины зоны

заражения с размерами очистных сооружений и территории ОЭ

показывает, что очистные сооружения окажутся полностью в районе

аварии, а территория ОЭ при неблагоприятном направлении ветра,

дующего в его сторону,- в зоне

химического заражения. Концентрация

хлора на границе района аварии достигает смертельного значения, а с

приближением к месту аварии значительно превышает его. Поэтому

следует предположить, что даже при условии использования СИЗ люди,

работающие на очистных сооружениях успеют получить поражения. Из

них в соответствии со статистическими данными, приведёнными в табл. 17

работы [29], 4 чел. погибнут, 5 получат

поражения средней и тяжёлой

степени и 3 чел. лёгкой степени. Из остального производственного

персонала, если предположить, что работающие на открытой территории

успеют укрыться в зданиях, получат поражения 15%, т.е. 86 чел. Из них со

смертельным исходом - 30 чел., средней и тяжёлой степени - 34чел. и

легкой степени - 22 чел.

Таким образом, в целом на ОЭ получат поражения 98 чел., из них 34

погибнут, 39 получат поражения средней и тяжёлой степени и 25 чел.

поражения лёгкой степени.

Пример 3.

ОЭ из примера 2 после радиационной аварии может оказаться в зоне

радиоактивного заражения с показателем спада уровня радиации n=0,5, и

уровнем радиации на 1 ч после аварии Р

= 2 мГр/ч. Оценить

достаточность защиты производственного персонала в начальном периоде

аварийной ситуации, если он в это время продолжает работать в обычном

режиме, находясь 8 ч в производственных зданиях, 12 ч в жилых 5-

этажных домах, 2 ч (или 10 ч для производственного персонала,

работающего на открытой территории) на открытом воздухе и 2 часа в

городском транспорте.

Решение.

Определяем уровень радиации по истечении начального периода

аварийной ситуации, т.е. через 10 суток.

2410

⋅

= 0,13 мГр/ч.

Пользуясь работой [8], находим коэффициенты ослабления радиации

производственными и жилыми зданиями, транспортом, которые

соответственно равны К

пз

=7; К

жз

= 27; К

= 2.

Находим коэффициент среднесуточной защищённости

производственного персонала:

работающего в зданиях

23,5

242424

1С =

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+++

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+++

∑

ов

жз

пз

;

работающего на открытом воздухе

2,1

С =

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

Определяем дозы облучения производственного персонала за этот

период

внешнего облучения:

мГр2,11)12241013,0(

23,55,0

)12410(

)1(

110

≅⋅−⋅⋅

⋅

=⋅−⋅⋅

−

= PP

мГр8,27)12241013,0(

1,25,0

≅⋅−⋅⋅

⋅

с учётом внутреннего облучения, которое в этом периоде

аварийной ситуации примерно равно внешнему,

1Σ

= 22,4 мГр; D

2Σ

= 55,6 мГр.

В соответствии с нормами радиационной безопасности НРБ-99 [11],

найденные значения доз превышают пороговые значения (5...50) мГр и

требуют укрытия первой группы и эвакуации второй группы

производственного персонала. Следовательно, для обеспечения

устойчивой работы ОЭ по этому фактору должны быть приняты

дополнительные меры защиты персонала, по- видимому, связанные с

усилением защитных свойств производственных зданий и

изменением

режима работы на открытой территории ОЭ.

3.2.3. Оценка устойчивости ОЭ к действию механических

поражающих факторов

Действие механических поражающих факторов приводит не только

к поражению производственного персонала, но и основных

производственных фондов. Оно может также нарушить энергетическое и

материально- техническое обеспечение ОЭ и дезорганизовать процесс

управления им.

Оценка степени разрушения ОПФ при различных видах воздействий

может производиться методами анализа справочных данных для

рассматриваемого элемента или расчёта воздействия

возможной нагрузки

на него.

При использовании справочных данных, которые приводятся для

мощных (ядерных) взрывов, в последние должны быть внесены

коррективы. Для корректировки справочных данных может быть

использована зависимость:

ПП

фк

GGG

7000

1300

7000

390

7000

χχ

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=∆

, (3.2)

где

∆

фк

– скорректированная величина избыточного давления при

взрыве заряда тротила массой менее 10 т, при которой имеют место

различные степени поражения объекта,

G – масса ВВ (кг),

– константа уровня поражения, определяемая из табл. 3.2.

Табл.3.2.

Константы уровня поражения

∆Р

фт

(кПа)

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

23 13,5 8,2 6,4 5,4 4,7 4,3 4,0 3,7 3,5 3,3

∆

фт

– табличное значение избыточного давления при мощных

взрывах, при котором наблюдаются те же степени поражения, что и при

∆Р

фк

Результаты оценки степени повреждения ОПФ используются для

выявления наиболее слабых элементов, а также для определения пределов

устойчивости различных видов ОПФ и на их основе предела устойчивости

ОЭ в целом.

За предел устойчивости ОПФ к действию механических

поражающих факторов (ударной волны, сейсмических и сейсмовзрывных

волн, волны прорыва, ветра и т.п.)

обычно принимают максимальные

(верхние пределы) нагрузок (избыточного давления, интенсивности,

скорости ветра, высоты и скорости волны и т.п.), при которых здания,

сооружения, наружные технологические и инженерные сети получают

слабые, а внутренние технологическое оборудование и сети - средние

разрушения.

Пример 1.

Промышленное здание с железобетонным каркасом получает слабые

разрушения при величине избыточного давления на фронте ударной волны

∆Р

= (20..30) кПа.

Пределом устойчивости здания является ∆Р

= 30 кПа

Пример 2.

Кирпичное здание получает слабые разрушения при интенсивности

землетрясения I = (5,5..6,0) баллов.

Пределом устойчивости здания является землетрясение

интенсивностью I = 6 баллов.

Пример 3.

Станочное оборудование получает средние разрушения при

величине избыточного давления 25..30 кПа.

Пределом устойчивости этого технологического оборудования

является ∆Р

= 30 кПа.

При действии механических поражающих факторов на

оборудование может оказываться комбинированное воздействие

непосредственно нагрузки, создаваемой поражающим фактором, и

обломков разрушающегося здания. В связи со сложностью учёта

воздействия обломков его, как правило, заменяют приростом нагрузки,

который при действии ударной волны принимается равным ∆Р

= (1..5)

кПа при обрушении лёгких и (10..25) кПа при обрушении тяжёлых

несущих конструкций, междуэтажных перекрытий, стен и перегородок.

В этом случае при определении предела устойчивости оборудования

необходимо от верхнего предела нагрузки, приводящей к среднему

разрушению, отнять величину максимального прироста нагрузки от

воздействия и обломков.

Пример 4.

Станочное оборудование установлено в цехе с лёгким перекрытием.

Определить предел устойчивости оборудования с учётом воздействия

ударной волны и обломков.

Предел устойчивости станочного оборудования с учётом обрушения

перекрытия равен ∆Р

= 30-5 = 25 кПа.

В определении предела устойчивости не учитывается характер

нагружения элементов ОПФ во времени, что объясняется сложностью

такого учёта. При принятом подходе устойчивость элемента несколько

занижается по сравнению с фактической, что лишь повышает надёжность

произведённых оценок. Слабые разрушения зданий, сооружений,

наружных технологических и инженерных сетей и средние разрушения

внутреннего технологического оборудования

и внутренних сетей могут

быть ликвидированы собственными силами ОЭ в результате проведения

соответственно текущих и средних ремонтов.

Для наглядности составляется таблица ОПФ, облегчающая анализ

устойчивости ОЭ (табл.3.3).

Табл.3.3.

Таблица устойчивости основных производных фондов ОЭ

5 10 15 20 25 30 35 40 45

Степень разрушения при действии

нагрузки

Наименование

основных

производственных

фондов

Здание кирпичное

одноэтажное

Торцовочный станок

и т.д.

Здание деревянное

Лесопильная рама

и т.д.

Наименова-

ние основных

цехов и

структурных

подразделе-

ний ОЭ

Цех№1

Цех№2

Обозначения:

- слабое разрушение,

- среднее разрушение,

- сильное разрушение,

- полное разрушение,

- предел устойчивости.

Пределом устойчивости цеха является минимальное значение

предела устойчивости его основных производственных фондов, а пределом

устойчивости ОЭ - минимальное значение предела устойчивости его

основных цехов и структурных подразделений, определяющих

выполнение ОЭ заданных функций.

Пример.

Определить предел устойчивости ОЭ к воздействию воздушной

ударной волны, если его основные цехи имеют следующие значения

пределов устойчивости:

Цех №1 ∆Р

= 10 кПа; Цех №2 ∆Р

= 20 кПа; Цех №3 ∆Р

= 15 кПа;

Цех №4 ∆Р

= 30 кПа; Цех №5 ∆Р

= 15 кПа.

В соответствии с приведённым выше определением предел

устойчивости ОЭ к воздействию воздушной ударной волны

ограничивается цехом №1 и равен 10 кПа.

Найденный в процессе исследований предел устойчивости может

быть повышен. Однако его повышение целесообразно до такого значения,

при котором основные цехи ОЭ будут примерно равнопрочны.

Справочные данные по возможным разрушениям

различных

объектов в зависимости от величины избыточного давления во фронте

ударной волны при взрывах, интенсивности землетрясения, скорости ветра

при ураганах, высоты и скорости волны прорыва при разрушениях плотин

гидроузлов приведены в таблицах 3.4 ... 3.7.

Если элементы объекта или объект не являются типичными и

справочные данные для них отсутствуют, степень повреждения таких

объектов определяется

расчётным путём.

При действии ударной волны нагрузки на объекте создаются

давлением в ударной волне и скоростным напором. В зависимости от

габаритов объекта и особенностей его конструкции та или иная степень его

повреждения или вид воздействия будет вызываться либо избыточным

давлением, либо скоростным напором, либо совместным действием обоих

видов нагрузок. Характер

изменения нагрузок в функции времени на

различных поверхностях обтекаемого ударной волной объекта показан в

работе [32].

При ураганах нагрузки создаются скоростным напором,

определяющими параметрами которого являются плотность и скорость

воздушных масс. При действии волны прорыва- гидропотоком,

критическими параметрами которого в данном случае являются глубина

потока и скорость течения. При землетрясениях нагрузки определяются

сейсмической волной. Критическими параметрами в данном случае

являются ускорение (скорость) и период колебаний грунта.

Зная нагрузки, форму, габариты и прочностные характеристики

объекта, можно оценить характер и степень его повреждений.

Табл. 3.4.

Поражающее действие взрыва

Избыточное давление,

соответствующее степени

разрушения, кПа

Объекты

слабой средней сильной

1 2 3 4

Здания

Промышленные с металлическим

или железобетонным каркасом

20-40 40-50 50-60

То же, бескаркасной конструкции и

с лёгким металлическим каркасом

10-20 20-35 35-45

Многоэтажные административные с

металлическим или

железобетонным каркасом

20-30 30-40 40-50

Кирпичные многоэтажные (3 и

более этажа)

8-10 10-20 20-30

Кирпичные малоэтажные

8-15 15-25 25-35

Деревянные

6-8 8-12 12-20

Остекление промышленных и

жилых зданий

0,6-1 1-2 2-3

Остекление из армированного

стекла

1-2 2-3 3-6

Сооружения

Тепловая электростанция

10-15 15-20 20-25

Распределительные устройства и

вспомогательные сооружения

электростанций

10-15 15-20 20-25

Здания фидерных и

трансформаторных подстанций из

кирпича или блоков

10-20 20-40 40-60

Галереи энергетических

коммуникаций на металлических

(железобетонных) эстакадах

10-15 15-20 20-25

Котельные, регуляторные станции и

другие сооружения в кирпичных

зданиях

7-15 15-25 25-35

Водонапорные башни

10-20 20-40 40-60

Металлические вышки

20 50-60

Открытые склады с

железобетонными перекрытиями

200

1 2 3 4

Резервуары

Наземные для ГСМ (пустые)

15-20 20-30 30-40

Наземные для ГСМ (заполненные)

Частично заглубленные (пустые)

10-30 30-50 50-100

Подземные

30-50 50-100 100-200

Газгольдеры

15-20 20-30 30-40

Мосты и дороги

Мост металлической конструкции с

пролетом: 30-40 м

100-150 150-200 200-225

Мост мет. констр. с пролетом: 100 и

более м

40 60 60-100

Мост железобетонный с пролетом

25 м

50-100 100-150 150-200

Мост деревянный

20-50 50-80 100

Шоссейная дорога с асфальтовым

или бетонным покрытием

300 1000 3000

Взлетно-посадочная площадка

аэродрома

400 1500 3000

Железнодорожные пути

100-200 200-300 300-500

Защитные сооружения

Отдельно стоящие убежища,

рассчитанные на 350 кПа

400-600 600-750 750

Отдельно стоящие убежища,

рассчитанные на 100 кПа

100-150 150-200 200

Отдельно стоящие убежища,

рассчитанные на 50 кПа

50-60 60-80 80-100

Подвальные, рассчитанные на 100

кПа

70-100 100-150 150

Подвальные, рассчитанные на 50

кПа

30-40 40-100 100

Подвал без усиления несущих

конструкций

20-30 30-100 100

Деревоземляные ПРУ,

рассчитанные на 30 кПа

30-50 50-80 80

Транспорт

Тепловозы и электровозы

50-70 70-100 100-150

Железнодорожные вагоны и

цистерны

20-40 40-60 60-90

Гусеничные тягачи и трактора

30-40 40-60 60

Грузовые автомобили и

автоцистерны

20-40 40-50 50

100

2 3 4

Самолеты

9-10 10-15 15-25

Транспортные суда

30-60 60-80 80-100

Трубопроводы

Наземные 20 50 130

Подземные стальные с диаметром >

350 мм

200-350 350-600 600-1000

Подземные стальные с диаметром <

350 мм

600-1000 1000-1500 1500-2000

Поземные чугунные,

асбоцементные и керамические

200-600 600-1000 1000-2000

Подземные водо-, газо- и

канализационные сети

400-600 600-1000 1000-1500

Трубопроводы на эстакаде

20-30 30-40 40-50

Смотровые колодцы и задвижки

200 300 1000

Линии электропередач

Воздушные высоковольтные

20-40 50-70 80-120

Воздушные низковольтные

20-60 60-100 100-160

Подземные кабели

800 800-1000 1000-1500

Надземные кабели

10-30 30-50 70-100

Линии связи

Стационарные воздушные

20-50 50-70 80-120

Шестовые воздушные

20-30 30-100 100

Антенные устройства

10-20 20-40 >40

Оборудование

Крановое оборудование

20-30 30-50 50-70

Станочное оборудование

25-40 40-60 60-70

Токарно-карусельные и токарно-

расточные станки

10-30 30-50 50-70

Продольно-фрезерные и

строгальные станки

15-25 25-35 35-40

Рольганги и цепные транспортеры

20-30 30-50 50-70

Тяжелые станки и гидравлические

прессы на 200т

- 120-150 -

Ленточные транспортеры

10-15 15-25 25-30

Пульты управления

5-10 10-20 20-30