Оглавление
Цель работы
Завалы, образующиеся приразрушении зданий
Расчетзавалов
Дальностьразлета обломков
Высота завалов
Потеринаселения
Взрыв конденсированных ВВ
Структура и объемно-массовыехарактеристики завалов
Структура завалов
Показателиобломков
Расчетнаячасть
Примерзадания
Варианты задач
РезультатырасчетовЦель работы
Разработать методикупрогнозирования и оценки последствий завалов.
Ежегодно в мире происходит множество чрезвычайных ситуацийразличного характера и происхождения: ураганы, землетрясения, цунами,наводнения, оползни, взрывы, обвалы и др. Они приводят к разрушению жилых ипроизводственных зданий, степень разрушения которых зависит от силы воздействия,от типа здания и качества его постройки. Разрушения наносят не только вредэкономике, требуя затрат на расчистку и на восстановление, но и вызывают потерисреди населения.
Вот почему важной проблемой становится умение противостоятьразличным чрезвычайным ситуациям. Первым шагом является прогнозирование.Необходимо выяснить когда, где и какой силы произойдет землетрясение, какиерайоны могут пострадать от наводнения и т.д. Далее идет предупреждениечрезвычайной ситуации. Необходимо по возможности предотвратить или хотя быминимизировать их разрушительное действие. И, наконец, третий шаг – ликвидацияпоследствий чрезвычайных ситуаций. Нужно по возможности оперативно ликвидироватьопасность, спасти уцелевших и восстановить стабильное существование данногорегиона.
А для этого необходимо уметь рассчитывать возможные размерызавалов и потери среди населения при различных чрезвычайных ситуациях, дляразличных зданий и сооружений.
Завалы, образующиеся при разрушениизданий
При воздействии поражающих факторов взрывов, землетрясений,цунами и разрушения плотин здания могут получить ту или иную степень разрушения.Анализ характера разрушений зданий при чрезвычайных ситуациях показал, что зданияпри полном разрушении практически полностью превращаются в обломки, образуязавалы. При разрушении зданий на ступень ниже полной в расчетах можно принять,что объем завалов составляет примерно 50% от объемов завалов зданий в случае ихполного разрушения.
Завалы различных типов зданий характеризуются показателями.Показатели завалов зданий являются определяющими параметрами при выборетехнологии спасательных работ. Показатели можно свести к двум группам:
– показатели, непосредственно характеризующие завал;
– показатели, характеризующие обломки завала.
К показателям, непосредственно характеризующим завал, можно отнести:
– дальность разлета обломков;
– высоту завала;
– объемно-массовые характеристики завалов;
– структуру завалов по весу обломков, составу строительныхэлементов и арматуры.
К показателям, характеризующим обломки завала, относят.
– весобломков;
– геометрические размеры;
– структуру и содержание арматуры. Расчетзавалов
На основании анализа материалов натурных завалов зданийустановлено, что завалы зданий можно упрощенно представить как обелиски – геометрическиефигуры с прямоугольными основаниями, расположенными в параллельных плоскостях(рис.1). Противоположные боковые грани обелиска наклонены к основанию. Основнымиданными для построения этой фигуры являются размеры основания здания А и В,высота завала h и дальность разлета обломков L. Характерными геометрическимипоказателями завала также являются длина и ширина завала.
Длина завала – геометрический размер завала в направлении наибольшегоразмера А здания:
AЗАВ = 2L + A (1)
Ширина завала – геометрический размер завала в направлении наименьшего размераВ здания
BЗАВ = 2L + B (2)
где L — дальность разлета обломков, L = Н/2 … Н.
Расчетные схемы завалов зависят от воздействия поражающегофактора. Принимается, что при аварии со взрывом внутри здания, обломкиразлетаются в стороны равномерно, а при взрыве вне здания обломки смещаются понаправлению действия воздушной ударной волны.
/>/>/>
Рис. 1. Расчетные схемы завалов: а – при взрыве внутриздания; б – при взрыве вне здания; в – при землетрясении.
h – высота завала;
l – дальность разлета обломков;
А, В, Н – длина, ширина, высота здания;
АЗАВ, ВЗАВ – длина, ширина завала;
— 1 — контур здания до разрушения;
—— 2 — контур завала.
Характерный размер завала по направлению действия воздушнойударной волны в последнем случае равен
BЗАВ = B + L или AЗАВ = A + L (3)
Верхняя грань расчетного обелиска при авариях со взрывомпринимается равной площади основания здания. При землетрясениях площадь верхнейграни обелиска по размерам меньше площади основания здания. Длина и ширинаверхней грани обелиска, для этого случая, соответственно равна:
A1 = A – 2L; B1 = B – 2L. (4) Дальностьразлета обломков
завал разрушение обломок взрыв
Дальность разлета обломков при взрывах:
Рассмотрим методику определения дальности разлета обломковпри взрывах, приняв следующие предпосылки:
– волна мгновенно обтекает обломки вследствие их небольшихразмеров;
– вращения обломков при разлете и изменения за счет этоголобовой площади FЛ (миделя) не происходит.
Дальность разлета обломков (L) – расстояние от контура здания до основной массы обломков.
Смещение обломков можно описать уравнениями движения вгоризонтальном и вертикальном направлениях. Рассмотрим сначала горизонтальноедвижение обломков с учетом сопротивления воздуха.
Силу, создаваемую скоростным напором воздушной ударной волныдействующим на обломок, вычисляют по формуле
/>, (5)
где СХ – коэффициент лобового сопротивления,который для обломков принимают равным 1,5;
rФ(t) и UФ(t) – плотность искорость воздушного потока в момент времени t;
FЛ – площадь лобового сечения обломков.
По мере увеличения скорости обломков возрастает сопротивлениевоздушного потока горизонтальному движению обломка
/>, (6)
где х (t) — горизонтальная скорость обломка в момент времени t.
Теперь рассмотрим вертикальное движение обломков с учетомсопротивления воздуха. Нагрузка, создаваемая силой тяжести, составит
P = FЛ*d*r*g, (7)
где d – толщина стеныздания;
r –плотность материала;
g –ускорение свободного падения.
Сопротивление воздушного потока вертикальному движению можноописать зависимостью
/>, (8)
где Су – коэффициент сопротивления (Су= СХ);
FH – площадь горизонтального сечения обломка;
y2(t) – вертикальная скорость обломка вмомент времени t.
Тогда движение обломка можно описать системой уравнений
/>, (.9)
где m = FЛ * d * r – масса обломка.
Расчеты по формуле (9) и данные натурных завалов показывают,что дальность разлета обломков при минимальном давлении, вызывающем полноеразрушение стен зданий, приближенно составляет
/>, (Н — высота здания).
Дальность разлета обломков приземлетрясениях
При землетрясениях дальность разлета обломков рассчитываетсяиз условия, что угол наклона боковых сторон обелиска равен углу естественногооткоса. Исходя из этого условия, дальность разлета обломков составляет
/>, м (Н- высота зданий).
Подведя итоги, можно рекомендовать, при оперативномпрогнозировании заваливаемости улиц и подъездных путей, дальность разлетаобломков принимать равной (м):
при авариях со взрывом – L = H; (10)
при землетрясениях – L = H/3. (11)Высота завалов
Высота завалов при взрывах.
Высота завала (h) — расстояние от уровня земли до максимального уровня обломков в пределах контураздания.
Основными факторами, определяющими высоту завала, являютсяэтажность здания и величина действующего давления во фронте воздушной ударнойволны. Чем больше давление, тем дальше разлетаются обломки, что приводит куменьшению высоты завала (рис.2). Максимальной по величине высота завала будетв том случае, если на здание действует минимальное давление, вызывающееразрушение стен здания. За минимальное давление обычно принимают DРФ = 0,05 МПа.
Высоту завала можно определить из условия равенства объемаобразовавшегося завала
/>, (12)
и объема обелиска
/>, (13)
где А, В, Н – длина, ширина и высота здания;
у – объем завала на 100 м3 объема здания;
h –высота завала;
L –дальность разлета обломков;
АЗАВ, ВЗАВ – длина и ширина завала
АЗАВ = A + 2L; BЗАВ = B + 2L (при взрывевнутри здании)
AЗАВ = A + L; BЗАВ = B + L (при взрыве вне здания) (14)
При расчете высоты завала по формуле (2.13) дальность разлетаобломков для аварий со взрывом рекомендуется принимать равной половине высотыздания (L = Н/2).
/>
Рис. 2. Расчетная схема образования завала при различныхдавлениях во фронте воздушной ударной волны
Н1, hn, 11, 1n –соответственно высота и длина завала;
DP1, DPi, DPn – значения давлений (DP1
В – размер здания.
Высота завала на различных расстояниях х: от зданиязависит от высоты завала в пределах контура здания и дальности l разлета обломков
/>
Показатель g в формуле (12) при ориентировочных расчетах рекомендуется приниматьравным:
– для промышленных зданий g = 20 м3;
– для жилых зданий g =40 м3.
Более точные значения показателей g, с учетом различных типов иконструктивных решений зданий, приведены в табл. 1. Эти данные получены наоснове статистической обработки соответствующих показателей натурных завалов.
Таблица 1. Объемно-массовые характеристики завала.Тип здания
Пустотность (a), м3
Удельный объем (g), м3
Объемный вес (b), т/м3 Производственные здания: одноэтажное легкого типа 40 14 1,5 одноэтажное среднего типа 50 16 1,2 одноэтажное тяжелого типа 60 20 1 Многоэтажное 40 21 1,5 Смешанного типа 45 22 1,4 Жилые дома бескаркасные: Кирпичное 30 36 1,2 Мелкоблочное 30 36 1,2 Крупноблочное 30 36 1,2 Крупнопанельное 40 42 1,1 Жилые здания каркасные: со стенами из навесных панелей 40 42 1,1 со стенами из каменных материалов 40 42 1,1
Примечания:
1. Пустотность завала (a) – объем пустот на 100 м3 завала, используетсяпри подготовке предложений по технологии спасательных работ, в частности, припроходке галерей в завалах. Анализ информации по разрушению зданий показал, чтопустотность завалов промышленных зданий может быть почти в два раза большежилых.
2. Удельный объем завала (g) – объем завала на 100 м3 строительного объема.Этот показатель используется при определении высоты завала (4) и объема завала(1).
3. Объемный вес завала (b) – вес в т 1 м3 завала.
На основании обобщения расчетов получена формула дляопределения высоты завала при оперативном прогнозировании
/>, м (15)
где Н – высота здания в м;
g – объем завала на 100 м3 объема здания;
k – показатель, принимаемый равным:
для взрыва вне здания k = 2; для взрыва внутри здания k = 2,5.
Высота завалов при землетрясениях
При землетрясениях высота завала рассчитывается по тем жеформулам, но с учетом поправки на расчетную схему завала (рис. 2.1). Объемобелиска в этом случае равен
/> (16)
где АЗАВ, ВЗАВ – размеры нижних гранейобелиска (длина и ширина завала);
AЗАВ = A + 2L; BЗАВ = B + 2L;
А1 и В1 – размеры верхних гранейобелиска;
A1 = A – 2L; B1 = B – 2L.
При оперативном прогнозировании высоту завала дляземлетрясения рекомендуется определять по формуле (15), в которой показатель Кпринимается равным К=0,5. Потеринаселения
Для ориентировочногоопределения безвозвратных потерь населения (персонала) вне зданий и убежищможно использовать формулу:
/> (17)
где Р – плотностьнаселения (персонала), тыс. чел./км2;
Gтнт – тротиловый эквивалент, т.
Санитарные потери принимают равными:
/> (18)
Общие потери:
/> (19)
Таблица 2.Потери персонала на объекте, Сi (%). Степень Степень защищенности персонала Разрушения Не защищен В зданиях В защитных сооруж. Зданий Общие Безвозвр. Общие Безвозвр Общие Безвозвр
Слабая
Средняя
Сильная
Полная
8
12
80
100
3
9
25
30
1,2
3,5
30
40
0,4
1,0
10
15
0,3
1,0
2,5
7,0
0,1
0,3
0,8
2,5
При определении потерьсреди персонала объекта экономики необходимо учитывать степень его защищенностив зданиях и сооружениях и степень разрушения последних:
/>,чел, (20)
где Ni– количество персонала на объекте,чел;
n – число зданий (сооружений) наобъекте;
Сi – процент потерь, % (табл. 2) Взрывконденсированных ВВ
Для определениязависимости избыточного давления на фронте ударной волны DPф, кПа, от расстояния R, м, до эпицентра взрыва конденсированного взрывчатоговещества наиболее часто используют формулу М.А. Садовского, применимую дляназемного взрыва, а также для воздушного взрыва на R > 8h (h – высота взрыва)
/>, (21)
Таблица 3.Степеньразрушения объектов в зависимости от избыточного давления DРф, кПа Объект
Давление DРф, кПа, соответствующее степени разрушения Полное Сильное Среднее Слабое*
Здания
Жилые кирпичные многоэтажные 30…40 20…30 10…20 8…10 кирпичные малоэтажные 35…45 25…35 15…25 8…15 Деревянные 20…30 12…20 8…12 6…8
Промышленные с тяжелым метал. или ж/б каркасом 60…100 40…60 20…40 10…20 с легким метал. каркасом или бескаркасные 80…120 50…80 20…50 10…20
Промышленные объекты ТЭС 25…40 20…25 15…220 10…15 Котельные 35…45 25…35 15…25 10…15 трубопроводы наземные 20 50 130 – трубопроводы на эстакаде 20…30 30…40 40…50 – трансформаторные подстанции 100 40…60 20…40 10…20 ЛЭП 120…200 80…120 50…70 20…40 водонапорные башни 70 60…70 40…60 20…40 Станочное оборудование 80…100 60…80 40…60 25…40 Кузнечно-прессовое оборудование 200…250 150…200 100…150 50…100
Резервуары, трубопроводы стальные наземные 90 80 55 35 газгольдеры и емкости ГСМ и хим. Веществ 40 35 25 20 частично заглубленные для нефтепродуктов 100 75 40 20 Подземные 200 150 75 40 Автозаправочные станции – 40…60 30…40 20…30 Перекачивающие и компрессорные станции 45…50 35…45 25…35 15…25 резервуарные парки (заполненные) 90…100 70…90 50…80 20…40
Транспорт металлические и ж/б мосты 250…300 200…250 150…200 100…150 ж/д пути 400 250 175 125 тепловозы с массой до 50 т 90 70 50 40 Цистерны 80 70 50 30 Вагоны цельнометаллические 150 90 60 30 Вагоны товарные деревянные 40 35 30 15 автомашины грузовые 70 50 35 10
Примечание:* Слабыеразрушения — повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб– 10 – 15% от стоимости здания.
Средние разрушения –разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб– 30 – 40%.
Сильные разрушения –разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50%. Ремонт нецелесообразен.
Полное разрушение –обрушение зданий.
При вероятностном методепоражающее действие ударной волны определяется как избыточным давлением нафронте ударной волны DРф, кПа, так и импульсом фазы сжатия ударной волны I+, кПа.с.
Величину импульса фазысжатия I+, кПа.с на расстоянии R, м от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов можноопределить по приближенной формуле
/> (22)
Здесь Gтнт – «тротиловый эквивалент», равныймассе тринитротолуола (тротила), при взрыве которой выделяется такое жеколичество энергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг. Величина Gтнт, кг, определяют по формуле
/> (23)
где Qv, вв и Qv, тнт, кДж/кг, – энергии взрыва,соответственно, рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила, приведенные втабл. 4.
Таблица 4.Энергии взрыва конденсированных взрывчатых веществ.Взрывчатое вещество
Qv, кДж/ кг Взрывчатое вещество
Qv, кДж/ кг
Индивидуальные
Тротил (ТНТ)
Гексоген
Октоген
Нитроглицерин
Тетрил
Гремучая ртуть
4520
5360
5860
6700
4500
1790
Смеси
Амматол 80/20 (80% нитрата + 20% ТНТ)
60%нитроглицериновый динамит
Торпекс (42% гексогена + 40%ТНТ +18%Al)
Пластическое ВВ (90% нитроглицерина + 8% нитроцеллюлозы + 1% щелочи+0,2% Н2О)
2650
2710
7540
4520
Таблица 5.Выражения пробит-функций для разных степеней поражения (разрушения).№ Степень поражения (разрушения) Пробит-функция Поражение человека 1 Разрыв барабанных перепонок
/> 2 Контузия
/>, где m – масса тела, кг 3 Летальный исход
/> Разрушение зданий 4 Слабые разрушения
/> 5 Средние разрушения
/> 6 Cильные разрушения
/>
Таблица 6.Зависимость степени поражения (разрушения) от пробит-функции.
Рпор,% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2,67 2,95 3,12 3,25 3,38 3,45 3,52 3,59 3,66 10 3,72 3,77 3,82 3,87 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12 20 4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45 30 4,48 4,50 4,53 4,56 4,59 4,61 4,64 4,67 4,69 4,72 40 4.75 4.77 4.80 4.82 4.85 4.87 4.90 4.92 4.95 4.97 50 5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,13 5,15 5,18 5,20 5,23 60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,41 5,44 5,47 5,50 70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,82 80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23 90 6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,64 6,75 6,88 7,05 7,33 99 7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 8,09 Структура и объемно-массовые характеристики завалов
Структура завалов влияет как на способы выполненияспасательных работ, так и на состав сил и средств, привлекаемых для ликвидациипоследствий землетрясения. Основными показателями, характеризующими структурузавала, являются распределение обломков по весу, составу элементов (материала)и содержанию арматуры.
Таблица 7. Структура завала по весу обломков, (%).Тип здания Тип обломков по весу Очень крупные, больше 5 т. Крупные, от 2 до 5 т. Средние, от 0,2 до 2 т. Мелкие до 0,2 т. Производственное одноэтажное 60 10 20/5 10/25 Производственное многоэтажное и смешанного типа 10 40 40/10 10/40 Жилое здание бескаркасное 30 60/10 10/60 Жилое здание каркасное 50 40/10 10/40
Примечание: в числителе – значения для стен из крупных панелей, в знаменателе –значения для стен из каменных материалов (кирпича, мелких обломков).
Структура завала по весу обломков – процентное содержание взавалах различных типов обломков – определяется по табл. 7. Эти показателиполучены на основе анализа информации о завалах зданий, разрушенных при аварияхи катастрофах, а также при проведении ряда натурных испытаний. При определениисостава сил и средств следует иметь в виду, что очень крупные и крупные обломкивесом более 2-х т, перемещаются с использованием инженерной техники, средние –весом до 2-х т, могут быть перемещены с помощью ручных лебедок, а мелкие –весом до 0,2 т, могут быть перемещены спасателями вручную.
Структура завала по составу элементов – процентное содержаниев завалах обломков из различного материала – определяется по табл. 8. Этипоказатели могут быть использованы при оценке объемов и видов работ.
Таблица 8. Структура завала по составу элементов (%) при разрушениизданий.Состав элементов Здания жилые со стенами Здания производственные со стенами из кирпича (каменных материалов) из крупных панелей из кирпича из крупных панелей Кирпичные глыбы, битый кирпич 50 – 25 – Обломки железобетонных и бетонных конструкций 15 75 55 80 Деревянные конструкции 15 8 3 3 Металлические конструкции (включая станочное оборудование) 5 2 10 10 Строительный мусор 15 15 7 7
Структура завала по составу арматуры – содержание арматуры вразличных сечениях завала.
В настоящее время, в литературе отсутствуют какие-либосведения по содержанию арматуры в сечениях завала. Эти показатели получены наоснове анализа проектов производственных и жилых зданий. Результаты обобщенияматериалов приведены в табл. 6. Содержание арматуры в завале за пределамиконтура здания определяется по формуле
/>, см2,
где Fa –содержание арматуры в пределах контура здания (табл. 4);
х – рассматриваемое расстояние от контура здания;
l –дальность разлета обломков.
Показатели по содержанию арматуры в завале могут бытьиспользованы при планировании распределения технических средств, используемыхдля резки металла. Показателиобломков
К показателям, характеризующим крупные обломки завалов, отнесенымаксимальный вес, размеры и структура обломка по составу арматуры. Максимальныйвес обломков необходимо знать, для подбора грузоподъемности крана, а их размеры– для подбора транспортных средств. Эти показатели получены на основе анализапроектом производственных и жилых зданий и могут быть приняты для производственныхзданий по табл. 9, для жилых – по табл. 10.
Как видно из таблиц, для выполнения спасательных работ приразборке завалов производственных зданий может возникнуть потребность в кранахгрузоподъемностью свыше 30-ти т. При ведении работ в районах размещения жилыхзданий достаточно иметь грузоподъемные средства до 4-х тонн.
Таблица 9. Вес основных конструктивных элементов производственных зданий исодержание арматуры.Тип здания Конструктивные элементы и их размеры, м Вес, т Содержание арматуры, кг Одноэтажное легкого типа
Н = 3,6
Н = 7,2
Балки покрытия:
l = 6
l = 12
l = 18
Плиты покрытия:
6 х 1,5
6 х 3
12 х 1,5
12 х 3
Полосовые панели наружных стен:
6 х 1,2
6 х 1,8
1
4
3
5
12
1
2
3,5
7
2
3
80
300
200
300
1200
130
250
200
400
60
100 Одноэтажное среднего типа
Колонны:
Н = 8,4
Н = 10,8
Фермы покрытия:
l = 18
l = 24
5
12
8
20
300
600
500
1500 Одноэтажное тяжелого типа
Колонны:
Н = 10,8
Н = 18
Фермы покрытия:
l = 24
l = 36
Плиты покрытия:
12 х 3
10
20
20
35
7
600
1500
1200
2500
300 Многоэтажное
Колонны:
Н = 6,2
Н = 10
Н = 14,8
Балки перекрытий:
l = 5
l = 9
Плиты перекрытий:
6 х 0,75
6 х 2,5
3
5
10
4
7
0,5
1
660
1200
150
400
700
65
130 Смешанного типа Строительная система включает элементы многоэтажного здания и одноэтажного среднего типа
Таблица 10. Вес основных конструктивных элементов жилыхзданий и содержание арматуры.Тип здания Конструктивные элементы Вес, т Содержание арматуры, кг Бескаркасное
Кирпичное
Мелкоблочное
Крупноблочное
Крупнопанельное
Максимальный вес обломков стен
Максимальный вес обломков стен
Максимальный вес обломков стен
Панели наружных стен
1,5
1
2
4
—
—
—
140 Каркасное Со стенами из навесных панелей Панели наружных стен 3 100 Со стенами из каменных материалов
Максимальный вес обломков стен
Колонны:
Н = 8 м сечением 30 х 30 см
(до 5 этажей)
Н = 8 м сечением 40 х 40 см
(5 – 12 этажей)
Ригели каркаса 40 х 45 см
Плиты перекрытий 6 х 1 м
1
2
2,5
2
2,5
—
150
200
150
150 Расчетная частьПример задания
Исходные данные. На складе взрывчатых веществ произошел взрыв 40 тнитроглицерина. На расстоянии R1= 250 м от складанаходится производственный объект – одноэтажное здание среднего типамеханических мастерских размеров 20х20х5 м3, на расстоянии R2 = 700 м – поселок с многоэтажнымикирпичными зданиями. В здании мастерских во время взрыва находились n = 20 человек, плотность персонала натерритории объекта экономики Р = 1200 чел./км2.
Определить степеньразрушения зданий на объекте экономики и в населенном пункте, потери людей,размеры завалов от разрушенных зданий. Найти радиусы зон летального поражения,контузии и безопасной для человека. Сделать выводы.
Решение.
1. С использованием данных табл. 4 поформуле 23 находим величину тротилового эквивалента Gтнт
Gтнт = (6700 / 4520) 40000 = 59292 кг
2. Избыточные давления на фронте ударнойволны DРф на расстояниях R = 250 м и R = 700 м найдем по формуле 21
DРф250= 95 х 592921/3 / 250 + 390 х 592922/3 /2502+ 1300 х 59292/ 2503 = 29,24 кПа
DРф700= 95 х 592921/3 / 700 + 390 х 592922/3 / 7002+ 1300 х 59292/ 7003 = 6,73 кПа
3. Как следует из табл. 3 при избыточномдавлении на фронте ударной волны DРф = 29,24 кПа здание механической мастерскойполучит средние разрушения, а многоэтажные кирпичные здания в населенном пункте(DРф = 6,73 кПа) получатслабые разрушения.
4. Население поселка получит легкиепоражения (ушибы, потеря слуха), персонал механической мастерской получитразличные поражения (ушибы, переломы, порезы,) а на объекте экономики потериперсонала вне зданий определим по формулам 17 – 19.
Nбезв= 1,2 х 59,2922/3 = 18 человек
Nсан = 4 х 18 = 72 человека
Nобщ = 18 + 72 = 90 человек
5. Согласно табл. 2 при среднемразрушении здания механической мастерской из 30 работников пострадает 1человек, никто не погибнет.
6. Радиусы зон летального поражения,контузии и безопасной для человека определим графическим путем. Для этогонайдем величину избыточного давления на фронте ударной волны на расстоянии R = 200 м.
DРф500 = 95 х592921/3 / 500 + 390 х 592922/3 / 5002 + 1300х 59292/ 5003 = 10,4 кПа
DРф150 = 95 х592921/3 / 150 + 390 х 592922/3 / 1502 + 1300х 59292/ 1503 = 73,89 кПа
Графически зависимость DРф = f(R) представлена на рис. 3.
Как следует из графика нарис. 3. радиус зоны летального поражения (DРф = 100 кПа) равен Rлет = 120 м, контузии (DРф = 70 кПа) Rконт = 150 м и безопасной зоны (DРф = 10 кПа) Rбез = 500 м.
7. Проверим вероятность 100% гибелиперсонала на границе зоны летального поражения (DРф = 100 кПа, Rлет = 120 м).
По формуле 22 найдемимпульс фазы сжатия ударной волны
I+165 = 0,4 х (59292)2/3х (120)-1/2= 55,52 кПа.с.
По формуле 3 дляопределения пробит-функции для летального поражения человека табл. 5 найдем
/>
В соответствии с табл. 6значению Pr = 7,58 соответствует вероятность(поражающий фактор) летального поражения 99,5 %.
8. Определим вероятность различногоразрушения зданий в населенном пункте (R = 700 м, DР = 6,73 кПа)
I+500 = 0,4 х (59292)2/3 х(700)-1/2 = 22,99 кПа.с
По формуле4 из табл. 5 находим значение пробит-функции для случая слабого разрушениязданий
/>,
чему, согласно табл. 6,соответствует вероятность 65 %.
Вероятность сильногоразрушения зданий будет равна (форм. 6 табл. 5)
/>,
чему соответствуетвероятность 2 %.
Таким образом,вероятностный метод прогнозирования последствий взрыва дает более точноепредставление о возможных последствиях техногенной аварии.
9. При внешнем взрыве длина заваласоставит (формулы 1, 2)
Азав= 20 + 5/2 = 22,5 м
ширина завалаВзав = 20 + 5/2 = 22,5 м
высота(формула 15) h = 20 х 5 / (100 + 2 х 5) = 0,91 м.
Выводы:
Завал представляет собойобелиск с квадратным основанием 22,5 х 22,5м. и высотой 0,91 м.
Пустотность завала приразрушении одноэтажного производственного здания среднего типа будет равна(табл. 1) a = 0,5 м3/м3,удельный объем g =0,16 м3/ м3, объемные вес b = 1,2.т/м3.
Рассматривая структурузавала можно сказать: (исходя из таблицы 7) что 60 % завала составят оченькрупные обломки (от 5 т.), 10 % – крупные (от 2 до 5 т.), 5 % – средние (от 0,2до 2 т.), 25 % – мелкие (до 0,2 т.); (исходя из таблицы 8) что большую часть завала(80 %) составят обломки бетонных конструкций и кирпича. Поэтому при расчисткезавалов понадобится инженерная техника, способная передвигать тяжелые обломки.
Несмотря на то, что вздании мастерских пострадавших будет немного, необходимо по возможности удалитьздание от взрывоопасных объектов на случай взрыва большего объема взрывчатоговещества. Варианты задач
№ Вещество
GВВ, т.
R1, м. n, чел. A x B x h, м.
R2, м.
P, чел/км2 1 Тротил 20 100 10 20 х 30 х 5 500 500 2 Гексоген 20 100 10 20 х 30 х 5 500 600 3 Октоген 20 100 10 20 х 30 х 5 500 700 4 Нитроглицерин 20 100 10 20 х 30 х 5 500 800 5 Тетрил 20 100 10 20 х 30 х 5 500 900 6 Тротил 30 200 15 30 х 30 х 4 700 1000 7 Гексоген 30 200 15 30 х 30 х 4 700 1100 8 Октоген 30 200 15 30 х 30 х 4 700 1200 9 Нитроглицерин 30 200 15 30 х 30 х 4 700 1300 10 Тетрил 30 200 15 30 х 30 х 4 700 1400 11 Тротил 40 400 20 20 х 40 х 4 900 1500 12 Гексоген 40 400 20 20 х 40 х 4 900 1600 13 Октоген 40 400 20 20 х 40 х 4 900 1700 14 Нитроглицерин 40 400 20 20 х 40 х 4 900 1800 15 Тетрил 40 400 20 20 х 40 х 4 900 1900 16 Тротил 50 600 30 30 х 40 х 5 1000 2000 17 Гексоген 50 600 30 30 х 40 х 5 1000 2100 18 Октоген 50 600 30 30 х 40 х 5 1000 2200 19 Нитроглицерин 50 600 30 30 х 40 х 5 1000 2300 20 Тетрил 50 600 30 30 х 40 х 5 1000 2500 Результатырасчетов№
GТНТ, кг.
DРФ1, кПа
DРФ2, кПа
Nбезв., чел.
Nсан., чел.
Nобщ., чел.
Rлет., м. 1 20000 80,52 6,51 3 12 15 50 2 23717 90,32 6,99 5 20 25 70 3 25929 95,99 7,26 6 24 30 100 4 29646 105,3 7,68 7 28 35 110 5 19911 80,28 6,5 6 24 40 70 6 30000 29,04 5,1 9 36 45 30 7 35575 31,95 5,46 11 44 55 40 8 38894 33,6 5,66 13 52 65 50 9 44469 36,29 5,97 16 64 80 100 10 29867 28,97 5,09 13 52 65 70 11 40000 11,78 4,24 17 68 85 60 12 47434 12,75 4,53 21 84 105 90 13 54858 13,66 4,8 24 96 120 100 14 59292 14,17 4,95 27 108 135 100 15 39823 11,76 4,24 22 88 110 50 16 50000 7,6 4,09 27 108 135 100 17 59292 8,18 4,37 31 124 155 110 18 64823 8,5 4,53 35 140 175 120 19 74115 9,0 4,77 40 160 200 95 20 49779 7,59 4,09 33 132 165 70 №
Rконт., м.
Rбез., м.
Рлет., %
Рслаб., %
Рсил,. %
Азав., м.
Взав., м.
hзав, м. 1 120 330 94 64 2 22,5 32,5 0,9 2 150 350 92 66 2 22,5 32,5 0,9 3 130 320 88 68 2 22,5 32,5 0,9 4 160 430 90 70 3 22,5 32,5 0,9 5 110 320 88 64 2 22,5 32,5 0,9 6 80 310 99,5 54 1 32 32 0,74 7 100 350 99,5 57 1 32 32 0,74 8 105 350 99,3 58 1 32 32 0,74 9 130 450 97 60 1 32 32 0,74 10 110 420 96 54 1 32 32 0,74 11 130 420 99 48 1 22 42 0,74 12 140 430 98 49 1 22 42 0,74 13 150 460 99 52 1 22 42 0,74 14 110 510 99 53 1 22 42 0,74 15 90 420 99,3 21 1 22 42 0,74 16 110 520 98 45 1 32,5 42,5 0,9 17 130 560 99 48 1 32,5 42,5 0,9 18 150 570 99 49 1 32,5 42,5 0,9 19 130 570 99,6 51 1 32,5 42,5 0,9 20 110 550 99,3 45 1 32,5 42,5 0,9