8.4. Конструктивные решения по результатам расчета

Такими решениями являются изображение (в соответствующем масштабе) молниезащиты здания или производственного объекта с показом ее отдельных элементов, а также детальных решений по соответствующим узлам защищаемого объекта. При этом следует руководствоваться рис. П. 4.2...П 4.9 РД 34.21.122-87[19]. рис. 7.4, 7.7...7.9 и 7.11...7.16 справочника [18] и нижеприведенным.

На практических занятиях и в контрольных работах заочни­ков студентам рекомендуется оформлять конструктивные решения по заданию N8.2.1 как показано на рис. П. 4.4 РД 34.21.122-87 [19], а по задании N8.2.2 - на рис. 8.5 или 8.6.

При оформлении этих решений на ватманском листе формата А1 фронтальный и боковой виды и план молниезащиты здания или объекта, а также отдельные ее элементы показываются студентом в соответствующих масштабах и с крайне необходимыми пояснениями.

Студенты направления "Электроэнергетика" и специальности "Электроснабжение" при рассмотрении молниезащиты подстанций должны приводить схему молниезащиты, которую выбирают по табл. 7.2 справочника [18]. При решении молниезащиты воздушных ЛЭП следует руководствоваться табл. 7.5 того же справочника.

9. Прогнозирование зон разрушения ударной волной и возможных последствий взрыва газовоздушных смесей

Одним из основных направлений в решений задач обеспечения безопасности жизнедеятельности является прогнозирование и оценка возможных последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС). Осо­бенно важно предусмотреть и учесть опасность возникновения ЧС еще на стадии проектирования машин и оборудования, технологи­ческих процессов и в целом производственно-промышленных и иных объектов. В данном разделе рассматривается одна из ЧС - это взрыв газовоздушных смесей (ГВС), образуемых в результате утечки на промышленном предприятии или при несоблюдении правил

Рис. 8.5. Молниезащита здания III категории многократными стержневыми молниеотводами (1...6), установленными на здании

и норм безопасной эксплуатации и обслуживания газонаполнительных, газобаллонных станций и др.

9.1. Методика прогнозирования

Прогнозирование возможных последствий взрыва ГВС прово­дится в три этапа. На первом (подготовительном) этапе устанавливают:

1) возможное место взрыва ГВС (предприятие, объект экономики, жилое и иное здание);

2) возможную массу газа (жидкости), создающую взрывоопасною ГВС;

3) виды зданий, сооружений и оборудования и расстояния до них от места возможного взрыва ГВС;

4) количество людей, находящихся в этих зданиях и сооружениях.

/

или плотность населения (тыс. чел/км*км ) в городе или населенном пункте.

Этот этап не выполняется студентами на практических заня­тиях, так как эти данные приведены в задании: в других случаях (в курсовой работе, выпускной работе будующего бакалавра или дипломной работе будующего инженера) он выполняется студентами, но применительно к рассматриваемому объекту экономики или предприятию. На последнем студенты берут необходимые данные по подготовительному этапу прогнозирования.

На втором этапе ведут необходимые расчеты. В частности, определяют избыточное давление во фронте ударной волны Рф и радиусы зон разрушения очага взрыва (ОВ). После этого строит схему ОВ в выбранном масштабе или наносят зоны ОВ на план тер-

- 116 -

ритории с указанным расположением производственно-промышленных, жилых или иных объектов. Как известно [20], при взрывах ГВС образуется ОВ, ударная волна (УВ) которого способна пора­зить людей и вызвать разрушения и повреждения производственно-промышленных или жилых объектов на территории, охваченной взрывом.

В наземном очаге взрыва ГВС подразделяют три полусфери­ческие зоны (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Характерные зоны наземного взрыва ГВС:

1 - зона детонационной волны; 2 - зона действия продуктов взрыва; 3 - зона воздушной ударной (взрывной) волны

Зоны детонационной волны (зона 1) находятся в пределах облака взрыва. Начальный ее радиус r1,м,определяется по формуле [20]

(9.1)

- 117 -

где Q - количество углеводородного сжиженного газа, м Кн - коэффициент перехода хидкого продукта в ГВС (обычно Кн =0,6...О,8).

Избыточное давление фронта детонационной УВ Рф1 считается постоянным и равным 1700 кПа.

Зона 2 как и зона 1 является зоной полных разрушений. Ее радиус определяется из соотношения [20]:

(9.2)

(9.3)

где r3 - расстояние от центра взрыва до данного объекта,м.

На внешней границе зоны 2 Рф2= 300 кПа [20]. В этой зоне происходит разлет продуктов взрыва.

В зоне 3 воздушной УВ формируется ее фронт, в котором Рф3 уменьшается от 300 кПа до нуля (рис. 9.1). Эта зона в зависи­мости от величины Рф3 УВ может являться зоной полных (а), сильных (б), средних (в) и слабых (г) разрушений, а также зо­ной повреждений (д) (рис. 9.1 и табл. 9.1). Закон падения давления, кПа, в этой зоне зависит от безразмерного радиуса R ударной волны [20]:

(9.4)

при (9.5)

при (9.6)

где r3 - расстояние от центра взрыва до рассматриваемого объекта, м.

Представленные соотношения позволяют спрогнозировать ситуацию, вызванную воздействием УВ при наземном взрыве известного количества ГВС, т.е. вычислить радиусы соответствующих зон ОВ и Рф на заданном расстоянии производственно-промывленного или жилого объекта от центра взрыва.

На третьем этапе по найденному значению Рф студенты производят оценку возможных последствий УВ на незащищенных людей, определяя тяжесть поражения их, на характер и степень разрушения промышленно-производственных и жилых объектов, попавших в эту зону. Тяжесть поражения незащищённых людей зависит от ве­личины Рф. Например, при Рф = 10...20 кПа люди могут полу-

- 118 -

Таблица 9.1. Виды разрушений различных производственно- промышленных, жилых и иных объектов [20]

N пп	Объекты	Избыточное давление ударной волны,кПа
		1000 200 200 ... ...100		100 ...50	50 ...30	30 ...20	20 10
1	2	3	4	5	б	?	8
1	Промышленные здания	-	-	а	б	в	в,г
	с металлическим или
	железобетонным каркасом­
2	Малоэтажные каменные		-	а	б	в	г,д
	здания
3	Многоэтажные жилые	-	-	-	а	б.в	г.Д
	дома с несущими ка-­
	менными стенами
4 5	Деревянные здания Сооружения и сети			—	а,б	а в	а.б г
	коммунально-энерге-
	тического хозяйства
	и связи, электро­
	станции
6	Здания фидерных и	-	-	а,б	в	г	г,д
	трансформаторных
	подстанций
7	Подземные резервуары	-	а,б	в	г	д	-
8	Смотровые колодцы и	в,г	г.д	-	-	-	—
	камеры переключения
	на сетях
9	Разводящие трубопро-­	в,г	д	-	-	-	-
	воды (чугунные,асбо-­
	цементные и др.)
10	Трубопроводы назем­-	-	а.б	б,в	в.г	г	д
	ные
11	Обсадные трубы сква-	б,г	г	д	-	-	-
	хин
12	Насосное оборудова-­	-	а	в,б	г	д	-
	ние скважин
15	Водонапорные башни	-	-	а,б	б,в	в	г
14	Воздушные линии	-	а	б	в	г	г.д
	электропередач
15	Воздушные линии свя-­	-	-	а,б	б	в	г,д
	зи
16	Антенные устройства	-	-	а	б	в	г
17	Транспортные соору-­	а.б	б,в	г	д	-	-
	жения: металлические
	мосты пролетом до
	45 м
18	То же пролетом	-	а,в	в	г,д	-	-
	100...150 м
19	Железобетонные мосты	-	а,в	в,г	д	-	-
	пролетом до 10 м

- 119 -

Продолжение табл. 9.1

1	2	3	4	5	б	7	8
20	То же пролетом		а,б	б,г	д
	20...25 м
21 22	Железнодорожные пути Автомобилъные дороги	а,б в,г	г	д		-	„
	с твердым покрытием
23	Машины и оборудова-	-	а	в	г	д	-
	ние (строительно-до­
	рожные машины и др.)
24	Металлообрабатываю-­	-	а	в	г	д	-
	щие станки
25	Грузовые автомобили	-	-	а	б	в,г	г,д

чить легкие ранения и ожоги кохи; при Рф = 20...30 кПа насту­пают легкие поражения - скоропроходящие нарушения функций ор­ганизма (звон в ушах, головокружение, головная боль, ушибы и вывихи). Легкие поражения не связаны с опасностью для жизни или угрожающей инвалидностью. Пораженные не нуждаются в неот­ложной врачебной помощи, около 50% [21] из них могут передви­гаться пешком и могут быть возвращены к труду в срок от 1 до 60 суток. При Рф = 30... 50 кПа - поражения средней тяжести (контузии, вывихи, кровотечение из носа и ушей). Такие пораже­ния в большинстве случаев не опасны для жизни, но 10...12% из этих пораженных нуждаются в неотложной врачебной помощи. Срок госпитализации составляет 2...3 месяца [21] с непродолжитель­ной потерей трудоспособности. При Рф = 50...10 кПа - тяжелые поражения (сильная контузия всего организма, потеря сознания, переломы костей, повреждение внутренних органов); при Рф> 100 кПа - крайне тяжелые поражения (тяжелые контузии и травмы, разрывы внутренних органов, особенно содержащих болышое количество крови, газов или имеющих полости с жидкостями, длительная потеря сознания, переломы костей). Тяжелые и крайне тяже­лые поражения нередко сопровождаются осложнениями и заканчиваются в большинстве смертельным исходом. Примерно 50...60% [21] из числа этих пораженных нуждаются во врачебной помощи в ближайшее время, а около 50% пораженных медицинской эвакуации из-за их нетранспортабельности. Срок стационарного лечения до 12 месяцев с продолжительной потерей трудоспособности.

Характеристика разрушений объектов от УВ следующая. При слабом разрушении, как правило, объект не выходит из строя:

его можно эксплуатировать немедленно или после незначительного ремонта. При среднем разрушении обычно разрушаются второстепенные элементы объекта, а основные могут деформироваться или

-120 -

частично повреждаться. Восстановление возможно силами предпри­ятия проведением среднего или капитального ремонта. Сильное разрушение объекта характеризуется разрушением или деформацией его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен. При полном разрушении разрушаются все основные и несущие конструкции. Здания и сооружения использовать невозможно в дальнейшем. При сильных и полных разрушениях могут сохраняться подвальные помещения. Конкретные сведения о вероятных разрешениях зданий, сооружений, транспор­та, оборудования и энергетических сетей в зависимости от Рф во фронте УВ приведены в табл. 9.1, а также в учебнике [22] на с. 112...116.

Для определения возможного характера разрушений от УВ и установления объема спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ (СНАВР) в 0В зону 3 условно делят на пять зон (см. рис. 9.1). Характеристика этих зон следующая.

Зона полных разрушений (За) возникает там, где Рф во фронте УВ достигает 300 кПа и более. В ней полностью разрушаются жилые дома и промышленные здания (особенно вокруг центра взрыва), убежища и подземные сети коммунально-энергетического хозяйства получает различные повреждения. Большинство же убежищ (75%) в этой зоне сохраняются. При этом в результате таких разрушений образуются сплошные завалы. Пожары в зоне полных разрушений не возникают, так как воспламенившиеся от различных источников предметы и постройки будут разбросаны и засыпаны обломками, а пламя сбито УВ. Однако будет наблюдаться тление в завалах. Характерны массовые поражения незащищенных людей. Ха­рактер поражений и разрушений определяет основное содержание спасательных работ.

Зона сильных разрушений (3б) образуется при Рф = =300...100 кПа. В ней наземные здания и сооружения в основном будут иметь сильные разрушения: разрушение части стен и перекрытий верхних этажей, трещины и деформации нижних этажей. Убежища, подземные сети, подвалы и большинство противорадиационных укрытий (ПРУ) сохраняются. Однако образуются местные зава­лы, возможны пожары. Среди незащищенных людей могут быть зна­чительные безвозвратные потери. Люди, оставшиеся в разрушенных зданиях, могут быть завалены, травмированы и обожжены. Основ­ное содержание спасательных работ в этой зоне заключается в расчистке завалов, тушении пожаров, спасении людей из завален­ных убежищ, укрытий, разрушенных и горящих зданий.

- 121 -

Зона средних разрушений (Зв) характеризуется Рф = 100...50 кПа. Наблюдаются разрушения проемов, перегородок, оконных и дверных заполнений, появление трещин в стенах. В ее пределах деревянные здания будут сильно или полностью разрушены, каменные получают средние и слабые разрушения. Однако убежища, ПРУ, подвальные помещения полностью сохраняются, но требуют расчистки входов. На улицах образуются отдельные зава­лы; от воздействия светового излучения возникают сплошные пожары. Среди незащищенных людей ожидаются массовые санитарные потери. Спасательные и другие неотложные работы в этой зоне заключаются в тушении пожаров, спасении людей из-под завалов, из разрушенных и горящих зданий.

Зона слабых разрушений (3г) создается при Рф = 50...20 кПа. В ней здания получают слабые разрушения - разрушения пе­регородок, оконных и дверных заполнений, остекления, но образу­ются отдельные завалы и возникают отдельные пожары. Незащищен­ные люди могут получить ожоги, легкие травмы. Поэтому в этой зоне проводятся работы по тушению пожаров и спасения людей из горящих и частично разрушенных зданий.

Зона повреждений (3д), где Рф = 20...10 кПа. В этой зоне здания и сооружения могут получать незначительные повреждения:

разрушение остекления, повреждение кровли, дверей. Возможны отдельные пожары. Поэтому в зоне 3д проводится ликвидация выз­ванных последствий.

Согласно полученным результатам прогнозирования второго этапа по литературным источникам [7,20...22] студент должен предложить необходимые мероприятия и примерный объем CHАBP по ликвидации последствий рассмотренного в задании взрыва ГВС. Детально об этом см. на с. 226...238 учебного пособия [7].