Васильев В.И. Устойчивость объектов экономики в ЧС

Подождите немного. Документ загружается.

101

Табл. 3.5.

Поражающее действие землятресения

Интенсивность землетрясения

в баллах, характеризующая

степень разрушения

Объекты

слабое среднее

сильное

и полное

1 2 3 4

Здания и сооружения

Промышленные с металлическим или

железобетонным каркасом и крановым

оборудованием грузоподъемностью 25-

50т

6-7,5 7,5-9 9

Промышленные с металлическим или

железобетонным каркасом и крановым

оборудованием грузоподъемностью 60-

100т

6-7,5 7,5-8 8-8,5

Промышленные с легким металическим

каркасом и бескаркасной конструкции

6-7,5 7,5-8 8-8,5

Многоэтажные с большой площадью

остекления

6-7,5 7,5 9

Бетонные и железобетонные

антисейсмической конструкции

6 6-7,5 7,5-9

Здания АЭС и ГЭС антисейсмической

конструкции

7,5 7,5-9 9

Тепловые и атомные электростанции

обычной конструкции

7-7,5 7,5-8 8-9

Многоэтажные кирпичные (3 и более

этажей)

5-6 6-7,5 7,5

Многоэтажные кирпичные (каменные) 6-7 7-7,5 7,5-8

Остекление промышленных и жилых

зданий

4 5 6

Остекление из армированного стекла 4 5 7,5

Наземные здания и сооружения с

деревянным каркасом

5 6 6-7,5

Заглубленные здания и сооружения с

деревянным каркасом (склады и.т.п.)

7,5 7,5-8 9

Железобетонные и металлические

наземные галереи ленточных

конвейеров и эстакады

5-6 6-7 7-8

Деревянные наземные галереи

ленточных конвейеров и эстакады

5-6 6-7 7-7,5

102

1 2 3 4

Подземные галереи ленточных

конвейеров, подвалы и др. подземные

помещения (без усиления)

7,5 9 9

Конструктивные элементы

Окна: - остекление из обычного стекла 3 4 5

Окна: - из стеклоблоков 5-6 6-7 7-7,5

Переплеты: - деревянные 5 6 6-7

Переплеты: - трехслойные из легких

материалов (дерева, пластмасс, металла

и др.)

5 6-7 7-7,5

Внутренние стены и перегородки: -

гипсо (железо) бетонные

6 7 7,5

Внутренние стены и перегородки

деревянные

5 6 6-7

Штукатурка 4 5 6

Покрытия (кровля): - из ж/б панелей 7-7,5 7,5-8 8-8,5

Покрытия (кровля): - деревянные из

легких трехслойных панелей

6-7 7-7,5 7,5

Покрытия (кровля): - из досок,

асбоцементных, стальных и

алюминиевых листов

5 6 7

Перекрытия (междуэтажные и

чердачные) ж/б

6-7,5 7,5-8 8-8,5

Стены наружные: кирпичные, из

бетонных и шлакобетонных блоков

(несущие) многоэтажных бескаркасных

зданий и сооружений (более 3

этажей)

5-6 6-7 7-7,5

Стены наружные: кирпичные, из

бетонных и шлакобетонных блоков

(несущие) малоэтажных бескаркасных

зданий и сооружений (менее 3

этажей)

6-7 7-7,5 7,5-8

Двери и ворота деревянные 5-6 6-7 7-7,5

Каркас: - железобетонный или стальной:

бескрановые здания и здания с

мостовыми кранами: -

грузоподъемностью до 10т

7-7,5 7,5-8 8-8,5

- грузоподъемностью до 30т 7,5-8 8-8,5 8,5-9

-деревянный 6-7 7 7-7,5

Железобетонные конструкции подвалов,

подземных галерей, фундаментов

8-9 9-10 10-12

103

1 2 3 4

Сети коммунального хозяйства

Подземные стальные трубопроводы на

сварке - ∅350 мм

12 - -

Подземные стальные трубопроводы на

сварке - ∅ >350 мм

10 11 12

Трубопроводы заглубленные до 0,7 м 9-10 11-12 -

Трубопроводы на металлических или

железобетонных эстакадах

7,5 7,5-8 8-8,5

Смотровые колодцы и задвижки 9-11 11-12 -

Подземные сети (водопроводные,

канализационные, тепловые в каналах

9-11 12 -

Коллекторы из объемных бетонных

блоков

7,5-8 8-8,5 8,5-9

Трубопроводы, проложенные на низких

опорах

6-7,5 7,5-8 8-9

Электрические сети

Кабельные подземные линии 12 - -

Воздушные линии высокого напряжения 7-8 8-8,5 8,5-9

Воздушные линии низкого напряжения

на деревянных опорах

7-8 8-8,5 8,5-9

Столбы линий связи и электропередач 6-7,5 7,5-8 8-9

Средства связи

Радиорелейные линии и стационарные

воздушные линии

7,5-8,5 8,5-9 9-10

Воздушные линии телефонно-

телеграфной связи

7-8 8-8,5 8,5-9

Кабельные наземные линии 6-7,5 7,5-8,5 8,5-9

Радиомачты, мачты грозозащиты 6 6-7 7-8

Мосты, плотины

Металлические мосты и путепроводы

длиной до 45 м

9-10 10-12 -

Металлические мосты и путепроводы

длиной до 100 м

8 8 9-11

Железобетонные мосты и трубопроводы

с пролетом до 20 м

9 9-11 12

Бетонные плотины 12 - -

Земляные плотины шириной 80-100 м 9-11 12 -

Земляные плотины шириной 10-20 м 9-12 - -

Пирсы на деревянных сваях, плавучие

причалы

- 8 -

104

1 2 3 4

Набережные стенки на деревянных

сваях, пирсы на ж/б сваях

- 11 -

Набережные стенки на ж/б сваях - 12 -

Мосты деревянные 6-7,5 7,5-8 8-9

Мосты каменные - - 8

Стапели, набережные ряжевые стенки,

ряжевые пирсы

- 12 -

Сухие и плавучие доки - 10 -

Средства транспорта

Подвижной ж/д состав и энергопоезда 6-7,5 7,5-8 8-9

Тепловозы и электровозы 8,5 8,5-9 9-10

Грузовые автомобили и автоцистерны 7,5 7,5-8 -

Легковые автомобили 7 8 10

Табл. 3.6.

Поражающее действие урагана

Скорость ветра,

соответствующая степени

разрушения, м/с

Объекты

слабой средней сильной

Промышленные здания 25-30 30-50 50-70

Кирпичные малоэтажные здания 20-25 25-40 40-60

Трансформаторные подстанции

закрытого типа

35-45 45-70 70-100

Наземные металлические резервуары 30-40 40-55 55-70

Газгольдеры 30-35 35-45 45-55

Ректификационные колонны 25-30 30-40 40-55

Подъемно-транспортное оборудование 35-40 40-50 50-60

Трубопроводы наземные 35-45 45-60 60-80

Воздушные линии низкого напряжения 25-30 30-45 45-60

Кабельные наземные линии связи 20-25 25-35 35-50

105

Табл. 3.7.

Поражающее действие волны прорыва

Степень поражения

слабая средняя сильная

Объекты

,м v

,м/с h

,м v

,м/с h

,м v

,м/с

Кирпичные здания (4 и

более эт.)

2,5 1,5 4 2,5 6 3

Кирпичные здания (1-2

этажа)

2 1 3 2 4 2,5

Промышленные здания с

легким металлическим

каркасом и бескаркасные

2 1,5 3,5 2 5 2,5

Промышленные здания с

тяжелым металлическим

каркасом или ж/б каркасом

3 1,5 6 3 8 4

Бетонные и ж/б здания 4,5 1,5 9 3 12 4

Деревянные дома (1-2

этажа)

1 1 2,5 1,5 3,5 2

Сборные деревянные дома 1 1 2,5 1,5 3 2

Широкое распространение нашли также методики расчёта,

основанные на использовании эмпирических данных, полученных в ходе

модельных и полигонных испытаний объектов. Одна из таких методик в

качестве примера приводится ниже [7]. Методика предлагает для

определения величины избыточного давления на фронте воздушной

ударной волны, при котором наступают те или иные степени повреждения

промышленных, административных

и жилых зданий, использовать

следующие эмпирические зависимости:

для промышленных зданий

∆Р

= 14 К

∏

i 1

[кПа], (3.3)

- для административных и жилых зданий

∆Р

= 23 К

∏

i 1

[кПа]. (3.4)

В формулах (3.3) и (3.4) К

– коэффициент, характеризующий

степень разрушения здания, равный 1 – для полных разрушений; 0,87 – для

сильных разрушений; 0,56 – для средних разрушений и 0,35 для слабых

разрушений,

106

крсвмк

KKKKKK =

∏

где К

– коэффициент, учитывающий влияние типа конструкции на

устойчивость здания и соответственно равный 1 – для бескаркасных

конструкций, 2 – для каркасной конструкции, 3,5 – для монолитной

конструкции из железобетона;

- коэффициент, учитывающий влияние на устойчивость вида

использованного строительного материала. Коэффициент К

равен 1 – для

дерева, 1,5 – для кирпича, 2 – для слабо армированного железобетона (µ<

0,3) и 3 – для нормально армированного железобетона (µ>0,3), где µ

коэффициент армирования железобетона

бC

−

и М

– масса стальной арматуры и бетона в

строительном материале;

()

[]

543,013

−+

−

зд

- коэффициент, учитывающий высоту

здания, где Н

зд

высота здания в метрах;

- коэффициент, учитывающий сейсмостойкость конструкции

здания. К

равен 1 – для несейсмостойких конструкций, 1,5 – для

сейсмостойких конструкций;

кр

- коэффициент, учитывающий грузоподъемность кранового

оборудования промышленного здания.

кр

=1+4,65·10

-3

где Q – грузоподъемность крана в тоннах.

Пример.

Определить величины избыточного давления во фронте воздушной

ударной волны, при которых промышленное здание получит различные

степени разрушения. Здание каркасной конструкции, несейсмостойкое,

стены кирпичные, высота здания 10 м, грузоподъемность мостового крана

Q – 5 т.

Решение.

Пользуясь исходными данными, определяем величины

коэффициентов и величину избыточного давления для различных степеней

разрушения здания:

- для полных разрушений:

=1; К

=2; К

=1,5; К

5)]-0,43(103[1

2-10

=0,846; К

=1;

кр

=1+4,65·10

-3

·5=1,023

∆Р

=14·1·2·1,5·0,846·1·1,023=36,4 кПа

107

- для сильных разрушений

=0,87; ∆Р

=14·0,87·2·1,5·0,846·1·1,023=31,6 кПа

- для средних разрушений

=0,56 ∆Р

=36,4·0,56=20,4 кПа

- для слабых разрушений

=0,35 ∆Р

=36,4·0,35=12,7 кПа

Для объектов, имеющих небольшие размеры и быстро обтекаемых

ударной волной основная нагрузка так же, как и при ураганах, создается

скоростным напором. Действие скоростного напора может привести к

смещению объектов относительно основания, их отбрасыванию,

опрокидыванию или ударной перегрузке. При смещении объектов,

например станков, будет иметь место обрыв кабелей, трубопроводов,

повреждение кожухов, измерительных

приборов, нарушение

горизонтальности, центровки и других параметров, что в целом

соответствует по своему характеру слабым и средним повреждениям. При

отбрасывании объекта, что происходит при значительном превышении

действующей силой F силы трения F

тр

, он будет подвергаться ударам. При

этом возможны сильные повреждения, а иногда и полное разрушение

объекта, в результате деформации опорных устройств, появление в них

трещин, деформирования и заклинивания движущихся частей и т.п. Те же

последствия характерны и при опрокидывании объектов. Величина

действующей при этом нагрузки на объект равна:

∆

ск

·S, (3.5)

где

фф

ск

=∆

, (3.6)

S и С

– соответственно площадь лобовой поверхности (миделя) и

коэффициент аэродинамического сопротивления объекта.

Значения С

для тел различной формы приводятся в справочниках.

Для некоторых из них они приведены в таблице 3.8. Для тел, имеющих

сложную форму, могут быть приблизительно рассчитаны по формуле:

ixi

∑

⋅∑

где С

и S

– соответственно коэффициент аэродинамического

сопротивления и площадь миделя i- й части сложного тела.

108

Табл. 3.8.

Коэффициенты аэродинамического сопротивления C

для тел

различной формы при

∆P

< 50кПа

Геометрическая

форма тела

Графическое

изображение

Соотношени

е сторон

Направление

движения ударной

волны

Куб a=b=c 1,6 Перпендикулярно

грани

b=c=0,36a 1,3 Перпендикулярно

грани ab

a=c=0,06b 1,2 Перпендикулярно

грани ab

a=b=0,33c 0,85 Перпендикулярно

грани ab

Параллеле-

пипед

a=b=0,33c 1,3 Перпендикулярно

грани ac

a=b 1,45 Перпендикулярно

пластине

Пластина

a=0,06b 1,25 Перпендикулярно

пластине

Диск 1,6 Перпендикулярно

диску

0,4 Перпендикулярно

оси цилиндра

0,46 Перпендикулярно

оси цилиндра

d=0,36h 0,73 Перпендикулярно

оси цилиндра

109

Сфера 0,25

Полусфера 0,3 Параллельно

плоскости

основания

Пирамида 1,1 Параллельно

основанию

Пример.

Тело состоящие из цилиндра и двух полусфер, показанное на рис

3.4а, обтекается ударной волной в направлении перпендикулярном его оси.

Определить коэффициент аэродинамического сопротивления тела, если

диаметр цилиндра d=1 м, высота h=9 м.

Решение.

Определяем площадь миделя тел 1, 2 и 3.

=πd

/8=3,14·1

/8=0,3925 м

, S

=d·h=1·9=9 м

Рис.3.4 а Сложное тело

110

∑

=++=++=

мSSSS

321

785,93925,093925,0

Находим коэффициент аэродинамического сопротивления тела:

447,0

785,9

3925,03,0946,03925,03,0

хТ

⋅+⋅+⋅

∑

iхi

Для ударной волны избыточное давление скоростного напора может

быть приблизительно также определено через избыточное давление на

фронте ударной волны с помощью зависимости:

5,2

ск

+∆

∆

≅∆

. (3.7)

Схема нагружения объекта и действующие силы показаны на рис

3.4б.

Условие смещения незакрепленного объекта:

F>F

тр

;

∆

ск

S>fmg, (3.8)

Где m – масса объекта, g – ускорение свободного падения, F

тр

- сила

трения, f – коэффициент силы трения. Значения f приведены в таблице 3.9.

Из выражения (3.8) может быть найдена величина избыточного

давления скоростного напора, при превышении которого произойдет

смещение объекта.

fmg

ck ≥∆

(3.9)

Зная

∆P

, нетрудно, пользуясь выражениями (3.7) и (3.6), определить

величину избыточного давления на фронте ударной волны и скорость

воздушного потока, при котором возможно смещение объекта.

Рис 3.4б. Схема нагружения объекта ударной волной и

скоростным напором