11.6. Прогноз и оценка последствий атмосферных чс

Ветер – это движение, перемещение воздуха параллельно земной поверх­ности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Ветер характеризуется направлением, скоростью и силой (скоростным напором). Степень разрушения зданий, сооружений и оборудования зависит от скорости ветра, этажности и места расположения. Различают четыре степени разрушения зданий и сооружений от скоростного напора (силы ветра): слабую, среднюю, сильную и полную.

Для характеристики скорости ветра используется 12-бальная шкала, разработанная адмиралом Бофортом и усовершенствованная национальной службой погоды США.

В ней название ветрового режима, скорость и сила ветра определяется по баллам. Для каждого балла характерны свои признаки: название ветрового режима, скорость ветра, внешние признаки силы ветра, а так же признаки и действие ветра.

Задача: Ветер 10 баллов (24,6–28,2 м/с), плотность атмосферного воздуха 1,0 кг/м³. На площадке размещены кирпичные многоэтажные и крупнопа­нельные жилые здания, в которых проживает 2000 чел., установлен станок, не закрепленный к бетонному основанию, масса которого 800 кг и геометрические размеры: длина l = 1000 мм; ширина в = 900 мм; высо­та h = 1800 мм, а также железнодорожный вагон (коэффициент трения качения 0,05) весом 10 т, высотой 4 м и шириной 2 м. Коэффициент тре­ния по бетону f = 0,35; коэффициент аэродинамического сопротивления C_x = 1,3.

Определить: 1. Энергию скорости ветра (скоростной напор);

2. Предельное значение скоростного напора, не вызывающего смещение незакрепленного станка относительно бетонного основания;

3. Предельное значение скоростного напора, при котором станок не опрокинется;

4. Аэродинамическую силу, необходимую для перемещения же­лезнодорожного вагона;

5. Степень разрушения зданий и сооружений и потери среди на­селения, находящихся в этих зданиях.

Решение

1. Рассчитываем значение скоростного напора (энергию скорости ветра) в соответствии с заданным ветровым режимом.

Р_ск = 0,5  _в  V ²,

где _в – плотность атмосферного воздуха, кг/м³;

V – скорость воздушного потока, м/с;

Р_ск = 0,5  1,0  (28,2)²  397,6 Па = 0,4 кПа

2. Определяем предельную устойчивость станка на смещение (Р_cм > F_тр) по фор­муле:

,

где f – коэффициент трения чугунного основания станка по бетону;

m – масса станка, кг;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления;

в, h – соответственно ширина и высота станка, м.

Па  1,3 кПа

3. Определяем предельную устойчивость не закрепленного станка на опрокидывание по формуле

,

где l – длина станка, м;

Па  2,07 кПа

4. Определяем аэродинамическую силу для перемещения железнодорожного ва­гона по формуле:

,

где G – вес железнодорожного вагона, Н  кг  9,8;

S – торцевая площадь (миделя) вагона, м²;

Па  0,048 кПа

5. Сопоставляем расчетное значение скоростного напора (силы ветра) с вычисленной устойчивостью станка на смещение и опрокидывание, а также на перемещение железнодорожного вагона и делаем выводы:

Р_ск = 0,4 кПа

Р_ск.см = 1,3 кПа

Р_ск.ор = 2,074 кПа

Р_ск.аэр = 0,048 кПа

Вывод: 5.1. Смещение и опрокидывание станка не произойдет.

5.2. Произойдет смещение (угон) железнодорожного вагона .

6. По табл. 11.5 определяем степень разрушения кирпичных многоэтаж­ных и крупнопанельных жилых домов и вероятность потерь проживающих в разрушенных жилых домах.

Таблица 11.5