23.2. Защитные строительные мероприятия

Защитные строительные мероприятия для зданий взрывоопасных производств включают комплекс вопросов, связанных с возможностью уменьшения степени разрушения зданий при взрыве. Взрыв может произойти внутри здания при стечении аварийных обстоятельств, при которых в помещении образуется взрывоопасная среда (ГПВС), и при наличии случайного источника воспламенения, например электрической искры. Так, при полном обрушении здания последствия аварийного взрыва усугубляются уничтожением оборудования и гибелью людей под обломками конструкций здания. При частичном разрушении здания, когда, например, сохраняются несущие конструкции — колонны, покрытие — оборудование может быть легко восстановлено (или даже не повреждено) Для обслуживающего персонала и в этом случае опасность остается высокой из-за возможных тяжелых ожогов (но все-таки меньшая, чем при полном обрушении здания). Поэтому основным направлением обеспечения взрывозащиты является разработка систем предупреждения взрывов и нормативная регламентация соответствующих технологических процессов с учетом надежности различных аппаратов, контрольных и ограничительных приборов и т. д.

Рис. 23.2. Схема воздействия давления газов па стенки, ограничивающие объем камеры (производственного помещения) при наличии легко-сбрасываемых конструкций (ЛСК)

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010—76 «Взрывобезопасность» производственные процессы должны разрабатываться так, чтобы вероятность возникновения взрыва на любом взрывоопасном участке в течение года не превышала 10~~⁶. Однако несмотря на все предупредительные технологические и организационно-технические мероприятия, аварийные взрывы все же происходят. Уменьшение последствий взрыва за счет надлежащего проектирования зданий и сооружений, направленных на снижение степени их разрушения, часто оказывается достаточно эффективным. СНиП 2.09.02—85 «Производственные здания» устанавливает конструктивные и объемно-планировочные требования к зданиям для взрывоопасных производств. Строительные противовзрывные мероприятия основываются на надлежащем учете и расчете разно -прочности конструкций здания с целью обеспечения разрушения конструкций, за счет которых взрывное воздействие на другие уменьшилось бы и не превышало их несущей способности и, следовательно, они не были разрушены. Такие конструкции называют легко-сбрасываемыми или легко-разрушаемыми (ЛСК).

К легко сбрасываемым или предохранительным конструкциям относятся окна, если оконные переплеты заполнены обычным оконным стеклом, двери, распашные ворота, конструкции из асбестоцементных, алюминиевых и стальных листов с легким утеплителем, специальные плиты покрытия и т. д.

Защитное действие легко сбрасываемых ограждающих конструкций состоит в том, что они разрушаются в начальной стадии взрыва, когда давление газов — продуктов взрыва — не достигло еще большого значения и является неопасным для основных (несущих) конструкций. Через проемы, которые образовались в результате разрушения легко сбрасываемых конструкций, избыточные объемы газов — несгоревшей смеси и продуктов взрыва — вытесняются из помещения здания наружу. За счет выброса некоторой части избыточных объемов газа давление и, следовательно, нагрузка на основе конструкции уменьшаются по сравнению с той нагрузкой, которая имела бы место при взрыве такой же смеси в замкнутом объеме. Если в здании будет устроено достаточное количество проемов, огражденных легко сбрасываемыми конструкциями, и если должным образом подобрать их массу и прочность, то давление и соответственно нагрузка на основные конструкции могут быть уменьшены до требуемых значений, устанавливаемых из условия прочности или несущей способности основных конструкций.

Влияние массы легко сбрасываемых конструкций на давление при взрыве объясняется их инерционностью. После разрушения легко сбрасываемая конструкция, чтобы не мешать свободному истечению газов, должна быть отброшена на некоторое расстояние от проема, а для этого требуется какое-то время, в течение которого давление возрастает на некоторую величину. На рис. 23.2 графически представлен характер изменения давления во времени на стенки, ограничивающие объем при наличии легко сбрасываемых конструкций. Если взрыв происходит в замкнутом объеме, например, в герметичном стальном сосуде (бомбе), прочность стенок которого достаточна, чтобы выдержать полное давление взрыва, то изменение давления во времени на стенки сосуда будет соответствовать кривой 1 При этом максимальное давление будет

Если взрыв происходит в полузамкнутом объеме, т. е. если в сосуде имеется отверстие, открытое с момента воспламенения смеси, то изменение давления во времени на стенки сосуда будет соответствовать кривой 2. При этом максимальное значение давления р_Fбудет зависеть от площади отверстия и может быть значительно меньше (в сотни раз) , чем полное давление взрыва, имеющее место в замкнутом сосуде. При взрыве в сосуде с отверстием, закрытым легко сбрасываемым устройством (ограждением), изменение давления во времени на стенки сосуда в начальный момент будет соответствовать кривой 1, т. е. как в замкнутом сосуде, до точки p_p(t_p) соответствующей моменту разрушения легко сбрасываемого ограждающего отверстие элемента. Затем если бы вскрытие отверстия происходило мгновенно, то давление от точки р_р(t_р) изменялось по кривой 3 и максимальное давление (при достаточно большой площади отверстия) не превышало давления р_р. Но так как легко сбрасываемое ограждающее устройство характеризуется каким-то значением массы на единицу площади ограждаемого отверстия и, следовательно, обладает соответствующей инерционностью, то за время ее перемещения от отверстия на такое расстояние, чтобы она не препятствовала истечению газов через отверстие, изменение давления будет происходить по более сложной зависимости, соответствующей кривой 4 с максимальным значением давления р_ин, зависящим от степени инерционности ЛСК. При расчете и проектировании легко сбрасываемых ограждающих конструкций задача состоит в установлении таких значений площади отверстий (приемов) и характеристик ЛСК — массы и прочности, чтобы выполнялось условие

ΔР<ΔР_доп