Краткая характеристика степеней разрушения зданий

Слабое разрушение (Р_ф = 10 - 20 кПа). Повреждение или частичное разрушение оконных и дверных проемов, легких перегородок. Частичное разрушение или повреждение крыши. Возможны трещины в стенах верхних этажей. Эти разрушения могут быть устранены в порядке ремонта различной сложности и объема. Ущерб составляет 10  15% от стоимости здания.

Среднее разрушение (Р_ф = 20 - 30 кПа). Разрушение крыш, окон, дверей, встроенных перегородок, трещины в стенах, частичное обрушение чердачных перекрытий и стен верхних этажей. После расчистки и ремонта можно использовать помещения нижних этажей. Полное восстановление возможно при капитальном ремонте здания. Ущерб составляет 30  40% от стоимости здания.

Сильное разрушение (Р_ф = 30 - 50 кПа). Разрушение несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей. Ремонт и восстановление затруднительны. Ущерб достигает 50  70% от стоимости здания, сооружения.

Полное разрушение (Р_ф > 50 кПа). Разрушение или обрушение всех или большей части стен, сильная деформация или обрушение перекрытий. Из обломков образуется завал в пределах контура здания и вокруг него. Ущерб составляет ~ 100% от стоимости здания, сооружения.

Поражение людейПоражение незащищенных людей может быть непосредственным и косвенным.

К непосредственному поражению относятся травмы, полученные в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Избыточное давление приводит к мгновенному ударному обжатию, которое длится в течение времени ₊, постепенно ослабевая. Поток воздуха, движущийся за фронтом ударной волны, создает давление скоростного напора, которое может перемещать тело в пространстве, приводя к столкновению с преградами и падению.

Косвенные поражения люди могут получить в результате ударов осколками и обломками здания, сооружения, обломками деревьев, камнями, осколками разбитых стекол. При этом поражения осколками стекла могут наблюдаться до расстояний, соответствующих давлениям Р_ф = 2  5 кПа и считающихся безопасными по воздействию ударной волны.

Различают легкие, средние, тяжелые и смертельные поражения.

Легкие травмы (поражения) имеют место при давлениях Р_ф = 20  40 кПа. Наблюдаются ушибы, вывихи, временные функциональные расстройства; понижение слуха, расстройство речи, головная боль. Выздоровление в течение 7  15 суток. Избыточное давление Р_ф  10 кПа считается безопасным для людей вне здания, сооружения.

Травмы средней тяжести возникают при давлениях Р_ф = 40  60 кПа, характеризуются контузией, сотрясением головного мозга. Имеют место повреждения органов слуха, кровотечения изо рта, ушей, носа, повреждения опорно-двигательного аппарата: разрывы связок, сухожилий, переломы мелких и некоторых крупных костей. Лечение до 2-х месяцев.

Тяжелые травмы наблюдаются при давлениях Р_ф = 60  100 кПа. К ним относятся: общая контузия, потеря сознания, повреждения внутренних органов и внутренние кровоизлияния, сильные кровоизлияния из носа, ушей; переломы костей. Лечение свыше 3-х месяцев.

Смертельные поражения имеют место при давлениях Р_ф  100 кПа.

Поражения осколками, образующимися при взрыве емкостей, содержащих газ под давлением

Известно, что при взрыве заряда конденсированного ВВ в оболочке (снаряда, бомбы) образуется множество осколков, разгоняемых до скоростей порядка нескольких километров в секунду. Несмотря на то, что осколки, как правило, имеют нерегулярную форму, их линейные размеры по порядку величины одинаковы, то есть осколки являются плохообтекаемыми телами. При взрыве газгольдеров и баллонов с газом высокого давления может образоваться всего 1 - 2 осколка. Возможны также промежуточные варианты. Начальная скорость осколков при таких взрывах составляет обычно несколько сотен метров в секунду. Форма осколков может быть удлиненной.

После образования осколки летят по воздуху вплоть до их соударения с какой-либо мишенью или землей.

Скорость осколка при встрече с телом человека, поражающего его с вероятностью 0,5, определяется соотношением [55, 56]

V_* = 22 + , м/с 3.49,

где r₀ - средний радиус осколка, м; m₀ - масса осколка, кг.

Вследствие недостаточной информации о значениях r₀, m₀, C_x, C_y, использование системы уравнений (4.46) для определения скорости осколка на различных расстояниях от взорвавшейся емкости затруднительно. По этой причине допустимо приближение Г.И.Покровского [12]

V = V₀ exp 3.50,

где V₀ - начальная скорость полета осколка, м/с;R - расстояние от центра взрыва, м; = /₀ - отношение плотностей материала оболочки емкости и воздуха;d_* = - характерный размер осколка, м; - толщина осколка, совпадающая, как правило, с толщиной оболочки емкости, м.

Поражение человека происходит при скорости осколка V  V_*.

3.7. Очаг поражения при авариях и катастрофах, связанных со взрывом.

Очаг поражения при взрыве - это территория, на которой вследствие действия воздушной ударной волны разрушаются здания, сооружения, оборудование, гибнут или получают травмы люди. Территорию очага при взрывах мощностью G  (10  20) т, где G - тротиловый эквивалент взрыва, ограничивают кругом радиусом, соответствующим избыточному давлению во фронте ударной волны Р_ф = 10 кПа,

Для определения границы очага поражения и границ зон разрушений используется формула (4.10). По формуле рассчитывается график изменения давления Р_ф = Р_ф (R), рис. 3.14. С графика снимаются значения расстояний R₁, R₂, R₃, R₄, на которых имеют место давления Р_ф = 50, 30, 20, 10 кПа. При этом зона полных разрушений имеет форму круга радиусом R₁, зоны сильных, средних и слабых разрушений - форму концентрических колец с внутренним и внешним радиусами R₁ и R₂, R₂ и R₃, R₃ и R₄ соответственно.

Рис. 3.14. Изменение давления Р_ф при взрыве.

При определении очага поражения можно использовать следующий прием: разрешая формулу 3.10 относительно R, представим ее в виде R = R(G, Р_ф), а именно

R =  G^1/3, 3.51,

где величина  зависит только от давления Р_ф. Величину  принято называть параметром уровня поражения.

Очаг поражения при небольших по мощности взрывах. Расчет очага поражения при взрывах мощностью G  10 т имеет определенные особенности. При определении воздействия ударной волны на здания, сооружения в этом случае необходимо учитывать действие импульса давления в фазе сжатия, вычисляемого по соотношениям 3.12, 3.13.

Значения J₊, характеризующие степени поражения некоторых объектов, приведены, например, в [1,9].

Вместе с тем, с целью единого подхода к оценке очага поражения при авариях и катастрофах, связанных со взрывом, разработаны приближенные методы, позволяющие упростить проведение необходимых расчетов. К их числу относится метод выбора опорного параметра, характеризующего существо рассматриваемого явления при различных условиях взрыва. В качестве такого параметра выбрана степень поражения объекта.

Расстояния, на которых имеет место одно и та же степень поражения исследуемых объектов при различных значения G определяется по формуле

R = , 3.52,

где величины , G имеют то же значение, что и в формуле (4.55). Эта зависимость получена на основе наблюдения разрушений типовых зданий и промышленных сооружений при взрывах бомб различной мощности в период II-ой Мировой войны [11].

Давление во фронте воздушной ударной волны на данных расстояниях оценивается по формуле (4.10), которая может быть приведена к виду

Р_ф = + + , кПа 3.53,

где величина B = 1 + , а значение  то же самое, что и в формулах (3.51), (3.53).

Очаг поражения при детонации газовоздушной смеси. Энерговооруженность горючих газов достаточно высока. При детонации облака ГВС с составом смеси, близким к стехиометрическому, поле давлений рассчитывается по соотношениям (4.32). Анализ показывает, что область давлений Р_ф  200 кПа определяется последним из них. Разрешая его в виде R = R(Р_ф,R₀), получим формулу для расчета очага поражения (и зон разрушений)

R = R₀ , м 3.54.

Подставив в эту формулу значения Р_ф = 50, 30, 20, 10 кПа можно вычислить радиусы R₁, R₂, R₃, R₄. Здесь величина R₀ имеет то же значение, что и в соотношениях 3.22.