Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по оценке средств защиты труда в производственной сфере. Учебное пособие
.pdf
91
5. Учитывая, что плотность потока не меняется и при движении по лест-
н
н
н
1
17
8
2г
2г
17,0
15
5,2
2
2
г
г
ничным маршам (D=0,81 чел/м2) по графической зависимости 2 на рис. 13
определяем скорость движения потока по лестничным маршам. Она будет равна
=17 м/мин.
6. Определяем расчетное время движения потока по лестничным маршам
(наклонному участку)
tн=
=
0,47 мин.
7. Учитывая неизменность плотности потока (D=0,81 чел/м2), зная дли-
ну второго горизонтального участка (
горизонтальному пути первого этажа (
=2,5 м) и скорость движения потока по
=15 м/мин.), определяем расчетное
время движения потока через запасный выход
t г2=
мин.
8. Определяем полное расчетное временя эвакуации людей из зала
tр= t0+ t г1+ tн+ t
= 0,18+1,02+0,47+0,17=1,84 мин.
г2
9. Производим оценку соответствия расчетного времени эвакуации требу-
емой по СНиП 21-07-97. Так как tр = 1,84 мин < tн=2 мин, требование СНиП
выполнено.
Глава 12. ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВА
В ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СФЕРЕ
Для оценки последствий взрыва в производственной сфере в расчетных
методиках используются следующие показатели: вид и количество взрывчатого
вещества, условия взрыва, расстояние от места взрыва до места оценки его последствий, параметры ударной взрывной волны, степень повреждения (разрушения) зданий, сооружений, техники и технологического оборудования.
92
Практикум не предусматривает подробное рассмотрение всего многообразия вариантов проведения расчетов для различных условий взрыва и поражающих факторов. В рассматриваемых далее примерах будут применены только приближенные методы расчетов, связанных с наиболее распространенными
типами взрывов конденсированных взрывчатых веществ и газовоздушных смесей в открытом, не замкнутом пространстве.
12.1. Общие сведения о тротиловом эквиваленте взрывчатых веществ
Количество конденсированного взрывчатого вещества (ВВ) или его массу
М
выражают через его тротиловый эквивалент Мт. Значение Мт определяют из
вв
соотношения:
Мт= k∙ Мвв, (92)
где k – коэффициент приведения массы ВВ к массе тротила.
Математическая зависимость (92) составлена для взрыва, при котором
ударная волна распространяется из центра взрыва во все стороны беспрепятственно. При наземных взрывах на абсолютно твердой поверхности энергия
распространяется в пределах полусферы и значение массы ВВ как бы удваивается.
Для взрыва на нетвердой поверхности, например, на грунте часть энергии расходуется на образование воронки. Учет этого расхода в расчетах производится
с помощью коэффициента . Чем тверже поверхность, тем ближе к единице.
При взрыве в воздухе значение коэффициента равно 0,5.
С учетом изложенных предпосылок масса тротилового эквивалента кон-
денсированного ВВ определяется по формуле:
Мт= 2k∙ Мвв. (93)
При расчете тротилового эквивалента взрыва газовоздушных смесей
(ГВС) его массу определяют по формуле:
93
Мт=2 М
т
Q
Q
Поверхность
Металл
Бетон
Асфальт
Дерево
Грунт
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
в
,
(94)
где Мв- масса вещества, взрывающегося в составе облака ГВС, кг; Q – теплота,
выделяющаяся при сгорании данного взрывчатого вещества, кДж/кг; Qт - теплота сгорания тротила при взрыве, Qт=4520 кДж/кг.
Значение массы взрывчатого вещества для организации взрыва ГВС
определяется соотношением
где М
Мв=
– масса взрывчатых веществ, находящихся в хранилище (сосуде, аппа-
хвв
М
, (95)
хвв
рате или трубопроводе) до аварии (до образования облака ГВС); - коэффициент участия взрывчатого вещества (газа или паров легковоспламеняющихся
жидкостей) во взрыве: для газов, хранимых при атмосферном давлении =1;
для сжиженных газов, хранимых под давлением =0,5; для сжиженных газов,
хранимых изотермически =0,1; для паров легковоспламеняющихся жидкостей
=0,02-0,07.
Таблица 43
Значения коэффициента , учитывающего характер
поверхности на месте взрыва
12.2. Закон подобия и приведенный радиус взрыва
Расчеты параметров ударной взрывной волны основываются на использовании соотношения, связывающего параметры взрывов разной мощности по
так называемому закону подобия кубического корня. Согласно этому закону
параметры ударной взрывной волны при взрыве ВВ некоторой мощности можно пересчитать для взрывов другой мощности. Предположим, произведены два
разных взрыва в разных местах и в разное время, и производятся замеры параметров ударных волн от первого взрыва в точке 1 и от второго взрыва в точке 2.
94
В этом случае закон подобия взрывов утверждает, что если параметры
3
1
2
1
2
Т
Т
M
M
R
R
1
2
3
12Т
Т
M
M
2
1
33
1
1
3
2
2
ТТТ
M
R
M
R
M
R
R
p
R
RR
84270700
23
R
ударной волны в точке 1 равны параметрам ударной волны в точке 2, то справедливы следующие соотношения:
, (96)
, (97)
где R2 , R1 - расстояния от центров второго и первого взрывов до некоторых
точек 1 и 2, в которых параметры взрывов равны между собой; MТ2 , MТ1 - масса зарядов в тротиловых эквивалентах для второго и первого взрывов;
,
-
интервалы времени от момента взрыва до прихода ударных волн в точки 2 и 1.
Выражение (96) можно отобразить в виде других следующих соотношений:
. (98)
Величина R называется приведенным радиусом взрыва. Она используется в многих расчетных соотношениях для оценки последствий взрыва.
12.3. Расчетные соотношения для определения параметров взрыва
конденсированных взрывчатых веществ
Основным параметром взрыва считается p- избыточное давление во
фронте ударной взрывной волны. Величина указанного параметра определяется
по формуле академика М.А. Садовского, полученной по результатам обработки
большого количества статистического материала. Обобщенное «уравнение Садовского» для наземных и воздушных взрывов имеет следующий вид:
=
ф
, (99)
где p- избыточное давление во фронте ударной взрывной волны, кПа;
- приведенный радиус взрыва.
95
При необходимости решать обратную задачу, т.е. определять расстояние
p
3
2
1
337
1
ф
p
)(tp
p
p
Pg
Rg
Rg
R
3
Т
M
R
от места взрыва по заданному значению
можно используя следующее со-
ф,
отношение:
R=
. (100)
где
фронте ударной волны за период времени
- функция, характеризующая изменение избыточного давления на
; Мт – тротиловый эквивалент кон-
денсированного взрывчатого вещества (ВВ), кг; R – расстояние от центра взрыва до места оценки последствий, м.
12.4. Расчетные соотношения для определения
параметров взрыва газовоздушных смесей (ГВС)
Определение значений параметров ударной взрывной волны (избыточно-
го давления и удельного импульса) производится для случаев, когда расстояние от центра взрыва ГВС до места оценки последствий превышает радиус полусферы газового облака (R>r0). Формулы для определения указанных параметров получены Б.Е. Гельфандом путем аппроксимации численного решения
задачи о детонации ГВС.
Для определения максимального избыточного давления во фронте удар-
ной волны (
) используются следующие формулы:
ф
∙P, (101)
ф=Р0
=0,65-218
=
+0,52(
, (103)
)2, (102)
96
где Мт – тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака
p
ГВС, кг; R – расстояние от центра взрыва до места оценки его последствий, м;
Р0 – нормальное атмосферное давление (101 кПа);
12.5. Оценка степени разрушения зданий, сооружений и оборудования
Степень разрушения того или иного здания (сооружения), технологического оборудования и инженерных систем оценивается по величине избыточного давления во фронте ударной взрывной волны (
). Все они в зависимости
ф
от нагрузок, создаваемых ударной волной, могут получать полные, сильные,
средние или слабые разрушения.
Полные разрушения зданий характеризуются полным обрушением их
конструктивных элементов. Из обломков конструкций образуется завал в пределах контура здания или сооружения и вокруг него. Восстановление разрушенных зданий и сооружений невозможно. Полное разрушение оборудования и
инженерных систем характеризуется разрушением его основных рабочих органов, навесного оборудования, оснастки и контрольно-измерительных приборов.
Сильные разрушения зданий характеризуются разрушением части стен и
перекрытий нижних этажей и подвалов, в результате чего повторное использование помещений невозможно или нецелесообразно. Сильные разрушения оборудования и инженерных систем характеризуется разрушением навесного оборудования, оснастки и контрольно-измерительных приборов.
Средние разрушения зданий характеризуются разрушением надстроенных и встроенных элементов: крыш и кровель, внутренних перегородок, дверей окон, а также отдельных участков стен верхних этажей. При средних разрушениях появляются трещины в наружных стенах и перекрытиях зданий без
потери ими несущей способности. Средние разрушения оборудования и инженерных систем характеризуется разрушением оснастки и контрольно-измерительных приборов.
97
Слабые разрушения характеризуются появлением отдельных трещин в
№
п/п
Здания, оборудование, инженерные системы
Степень разрушений при
p
ф, кПа
слабые
средние
сильные
1.
Деревянные здания
6-8
8-12
12-20
2.
Многоэтажные кирпичные здания
8-15
15-25
25-35
3.
Одноэтажные кирпичные здания
10-20
20-30
30-50
4.
Здания с полным каркасом из металлических или железобетонных конструкций
20-30
30-40
40-60
5.
Многоэтажные здания из железобетонных
панелей
8-20
20-40
40-90
6.
Одноэтажные здания из железобетонных
конструкций и здания с антисейсмичными
железобетонными поясами
28-80
80-150
150-200
7.
Водонапорная башня
20-30
30-60
60-70
8.
Трансформаторная подстанция
30-40
40-60
60-70
9.
Резервуары холодной воды (заглубленные)
20-50
50-200
200
10.
Станки для обработки деревянных и металлических изделий
10-20
20-30
30-50
11.
Краны и крановое оборудование
20-35
35-50
50-70
12.
Трубопроводы систем отопления, газо- и
водоснабжения наземные
20-30
30-50
50-80
13.
Трубопроводы систем отопления, газо- и
водоснабжения подземные
400-600
600-1000
1000-1500
14.
Воздушные высоковольтные линии
20-50
50-80
80-120
стенах верхних этажей. При этом полностью могут быть разрушены оконные и
дверные заполнения и легкие перегородки. Слабые разрушения оборудования и
инженерных систем характеризуется разрушением контрольно-измерительных
приборов и изоляции проводников электролиний.
В табл. 44 приведен перечень зданий, оборудования и инженерных систем с оценкой степени их разрушений от избыточного давления во фронте
ударной взрывной волны.
Таблица 44
Степень разрушений зданий и оборудования ударной взрывной волной
98
12.6. Примеры решения задач
R
3
Т
M
R
3
6,15
10
64
700
16
270
4
8470027084
32
RR
R
p
ф
Пример 23
Исходные данные
Определить избыточное давление во фронте ударной волны и степень
разрушения одноэтажного кирпичного здания при взрыве на поверхности грунта 10 кг гексогена. Расстояние от центра взрыва до здания 10 м. Коэффициент
приведения гексогена к тротилу k=1,3.
Решение
1. По табл. 43 определяем численное значение коэффициента : =0,6.
2. Производим расчет массы тротилового эквивалента
Мт= 2k∙ Мвв= 2∙0,6∙1,3∙10=15,6 кг.
3. Вычисляем значение приведенного радиуса взрыва
=
=4.
4. По «уравнению Садовского» определяем величину избыточного давле-
ния во фронте ударной взрывной волны
48,8 кПа.
5. Произведем оценку разрушений одноэтажного кирпичного здания
В соответствии с данными табл.44 при воздействии p=48,8 кПа одно-
этажное кирпичное здание получит сильные разрушения. Часть несущих конструкций стен первого этажа и перекрытия над подвалом будет обрушена. Будут выведены из строя контрольно-измерительные приборы инженерных систем отопления, газо- и водоснабжения.
Пример 24
Исходные данные
Определить допустимое расстояние установки контрольно-измеритель-
ного прибора от места взрыва 1 кг гексогена. Предельное давление, которое
может выдержать прибор - 14,5 кПа.
99
Решение
R
3
2
1
337
1
ф
p
3
2
1
5,14
337
1
R
3
Т
M
3
56,1
т
Q
Q
4520
4640050002
3
Т
M
R
14,2
102655
100
3
Pg
1. По формуле (100) вычисляем значение приведенного радиуса взрыва
=
=8,36.
2. Определяем массу тротилового эквивалента 1 кг гексогена
Мт= 2k∙ Мвв= 2∙0,6∙1,3∙1=1,56 кг.
3. Производим расчет допустимого расстояния установки прибора (R)
R=
=8,36∙
=9,7 м.
Пример 25
Исходные данные
Определить избыточное давление во фронте ударной взрывной волны на
расстоянии 100 м от емкости, в которой находится 10 т пропана, хранящегося в
жидком виде под давлением при полной разгерметизации емкости и взрыве образовавшейся газовоздушной взрывчатой смеси (ГВС). По справочным данным
численное значение теплоты, выделяющейся в процессе сгорании пропана в
области взрыва Q =46400 кДж/кг, тротила - Qт=4520 кДж/кг. Произвести оценку
степени разрушения одноэтажного здания из железобетонных конструкций,
расположенного на расстоянии 100 м от взрыва.
Решение
1. Определяем численное значение массы пропана в составе ГВС
Мв=М
=0,5∙10000=5000 кг.
хвв
2. Производим расчет массы тротилового эквивалента взрывчатой ГВС
Мт=2М
в
=
= 102655 кг.
3. Вычисляем значение приведенного радиуса R
R=
=
.
4. Определяем избыточное давление во фронте ударной взрывной волны
Для этого вначале произведем расчет величины
:
100
Pg
Rg
Rg
14,2g
14,2g
ф
p
ф
p
ф
p
ск
p
=0,65-218
+0,52(
)2=0,65-218∙
+0,52∙(
)2=-0,0135.
Затем определим значения Pи
P=10
-0,0135
=0,97 и
=Р0∙P=101∙0,97=98 кПа.
:
5. С учетом полученных данных и данных, приведенных в табл. 44, произ-
водим оценку степени разрушения одноэтажного здания из железобетонных
конструкций.
При воздействии на здание избыточного давления во фронте ударной волны
=98 кПа оно получит средние разрушения с возможным обрушением
конструкций крыши, внутренних перегородок, разрушением оконных и дверных заполнений. Некоторая часть наружных стен будет иметь незначительные
трещины.
Глава 13. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА
Действие ударной взрывной волны на технологическое оборудование, и
грузоподъемные механизмы может привести к их смещению или опрокидыванию.
13.1. Оценка устойчивости технологического
оборудования на смещение
Предмет (прибор, трансформатор или станок) сдвинется со своего места,
если смещающая сила Ncм будет превосходить силу трения Fтр.
Величину смещающей силы Ncм можно определить из выражения
N
cм=Сх
·А·
, (104)
где Сх – коэффициент аэродинамического сопротивления (см. табл. 45); А –
фронтальная площадь оборудования, на которую воздействует скоростной
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]