Оценка устойчивости работы действующего объекта экономики в ЧС. Основные мероприятия по повышениюустойчивости работы объекта 1 страница

На категорированных объектах ИТМ осуществляют применительно к требованиям Норм. Однако выполнение ИТМ в полном объеме на объектах, которые в свое время строились без учета требований ныне действующих Норм, не всегда возможно. Поэтому ИТМ, присущие новому строительству, внедряются с учетом возможностей. Кроме того, следует при необходимости реализовывать ИТМ, не присущие новому строительству, например, такие как усиление зданий, замена наземных трубопроводов подземными и т. д. Они чрезвычайно разнообразны по характеру, потребным капитальным вложениям, срокам выполнения.

Чтобы решить, какие конкретно мероприятия следует осуществлять на данном объекте, необходимо провести исследование устойчивости его работы в ЧС и оценить ее.

Оценить устойчивость объекта в ЧС – это значит исследовать условия его работы в ЧС, выявить предел устойчивости ИТК, уязвимые места производства и на этой основе разработать мероприятия по ПУРО.

Приказом руководителя объекта определяются цели, задачи, сроки исследований. Создаются для проведения исследований следующие рабочие группы: зданий и сооружений во главе с начальником отдела капитального строительства, коммунально-энергетических сетей во главе с главным энергетиком, станочного и технологического оборудования во главе с главным механиком, технологического процесса во главе с главным технологом, управления производством во главе с начальником производственного отдела, материально-технического снабжения и транспорта во главе с заместителем по материально-техническому снабжению, защитных сооружений и других мер защиты во главе с уполномоченным по решению задач в области ГО, пути и искусственных сооружений во главе с начальником дистанции пути и другие с учетом особенностей отрасли.

Руководителем исследований является председатель КЧС объекта.

Обобщение результатов исследований и выработку общих предложений по ПУРО осуществляет группа руководителя исследований, возглавляемая главным инженером или начальником производственного отдела. Эта группа разрабатывает «План-график наращивания мероприятий по ПУРО». План состоит из 3 разделов. В первом разделе указаны мероприятия мирного времени, во втором – мероприятия, планируемые к выполнению с переводом ГО на военное положение, в третьем – по сигналу «Воздушная тревога».

В каждом разделе имеются следующие подразделы: защита работников и членов их семей, повышение устойчивости ИТК, повышение устойчивости технологического процесса и уменьшения воздействия вторичных поражающих факторов, противопожарная устойчивость, устойчивость энергоснабжения, устойчивость производственных связей, устойчивость управления производством.

Основные исходные данные для разработки ИТМ ГОЧС: категория объекта по ГО; расположение объекта относительно городов, отнесенных к группам территорий по ГО, и заблаговременно назначенных пунктов; перечень возможных источников ЧС природного и техногенного характеров на объекте и в районе его расположения; численность персонала всего и по сменам; обеспеченность персонала средствами защиты; требования к защитным сооружениям с учетом категории по ГО и местоположения объекта; наличие подвальных и других помещений, пригодных для приспособления под защитные сооружения; наличие защищенного пункта управления; плотность застройки; характеристика устойчивости ИТК к воздействию поражающих факторов источников ЧС; требования к системе оповещения, в том числе локальной; требования по предотвращению постороннего вмешательства в деятельность потенциально опасного объекта; требования по светомаскировке объекта.

Дополнительные исходные данные, относящиеся к объектам железнодорожного транспорта: наличие обходов и соединительных ветвей; количество сквозных маршрутов; возможные объемы перевозок ГО и возможности объекта по их выполнению; возможности по санитарной обработке людей и обеззараживанию путей, территории, зданий и т. д.; объемы работы с опасными грузами; другие данные в зависимости от местных условий.

Рекомендуется следующая последовательность оценки воздействия каждого поражающего фактора: (1)выявление элементов объекта, чувствительных к данному фактору; (2)определение предела устойчивости ИТК к данному фактору; (3)выявление наиболее уязвимых элементов объекта; (4)решение вопроса о доведении устойчивости слабых элементов до предела устойчивости ИТК (это не относится к элементам, от которых устойчивость объекта не зависит); (5)разработка мероприятий по ПУРО.

Мероприятия по ПУРО осуществляют по следующим направлениям: защита работников и членов их семей; рациональное размещение производства; защита производственного фонда (повышение устойчивости ИТК); создание условий для быстрого восстановления работы объекта в ЧС; обеспечение устойчивого управления производством в ЧС.

Мероприятия по защите работников и членов их семей включают: строительство недостающего количества защитных сооружений, укрытий для дежурного персонала у рабочих мест; приспособление помещений жилых, производственных и общественных зданий для укрытия людей в ЧС мирного времени; планирование строительства быстровозводимых защитных сооружений и простейших укрытий; накопление фонда средств индивидуальной защиты; планирование эвакуационных мероприятий.

Рациональное размещение объектов и производства решается в основном при проектировании новых и реконструкции действующих железных дорог.

На существующих дорогах могут решаться вопросы о постепенном выводе из городов, отнесенных к группам территорий по ГО, и заблаговременно назначенных пунктов, железнодорожных узлов и сортировочных станций, укладка дополнительных съездов для увеличения числа сквозных маршрутов через станцию, вынос с территории станции сверхнормативных запасов ГСМ и другие.

Кроме того, должны быть разработаны мероприятия по рассредоточению поездной, грузовой, сортировочной работы с крупных узлов и станций, расположенных в указанных городах, по станциям в загородной зоне при угрозе возникновения или возникновения ЧС.

На промышленных объектах целесообразно создание филиалов в загородной зоне, размещение отдельных цехов в других районах города. Целесообразно также дублирование и рассредоточение ремонтной базы локомотивов и вагонов, экипировочных устройств, сортировочных, грузовых и других важных устройств железнодорожного транспорта в загородной зоне.

Под защитой производственного фонда понимают повышение физической устойчивости зданий и сооружений, защиту оборудования от падающих обломков здания и других факторов, повышение устойчивости коммунально-энергетических систем и сетей и обеспечение устойчивого материально-технического снабжения.

Работа по оценке устойчивости зданий и сооружений может включать: проведение классификации их с учетом формы, идентичности планировки, этажности, материала здания; разбивку их на элементы основного и вспомогательного производства; изучение проектной документации на каждое здание и сооружение; исследование их фактического состояния; определение прочностных характеристик, степеней разрушений при воздействии различных по величине избыточных давлений на фронте воздушной ударной волны по данным таблиц или расчетов, слабых мест здания и занесение в таблицу характеристики зданий и сооружений по устойчивости к ударной волне (табл. 15.1). Прочность конструкций существующих зданий и сооружений может быть повышена путем установки дополнительных рам, каркасов, стяжек, распорок, подкосов и контрфорсов к стенам, разгружающих балок, дополнительных опор под несущими конструкциями для уменьшения пролетов и т.д.

Таблица 15.1 Сводная таблица оценки устойчивости элементов участковой станции к воздействию избыточного давления на фронте ВУВ ΔPф (по приложению №8)

№ п/п	Элементы станции	Значения ΔP ф, кПа
10 20 30 40 50 60 70
1.	Пассажирское здание
2.	Убежища с двумя режимами вентиляции в подвальном помещении пассажирского здания	Не разрушаются
3.	Железнодорожные пути	Не разрушаются
4.	Здания депо
5.	Станки средние
6.	Станки легкие
7.	Крановое оборудование
8.	Котельная в кирпичном здании
9.	Коммунально-энергетические сети наземные
10.	Коммунально-энергетические сети подземные	Не разрушаются
11.	Дом связи
12.	Пост ЭЦ
13.	Вводы электрических сетей в здания наземные
14.	Кабельные линии связи	Не разрушаются
15.	Контактная сеть
16.	Тяговая подстанция

Примечание: Разрушения:

слабые

средние

сильные

полные

Защита низких, малогабаритных зданий и сооружений может быть обеспечена обваловыванием их грунтом или заглублением. Высокие сооружения (башни, высокие трубы и т. д.) обычно закрепляются оттяжками (рисунок 15.5, 15.6, 15.7).

рис. 15.5

рис. 15.6

рис. 15.7

На большие здания, имеющие значительную площадь стен и требующие для обтекания ее ударной волной некоторое время, основное действие оказывает избыточное давление отраженной волны ΔР_отр. В момент отражения ударной волны от передней стенки здания давление на нее увеличивается от 2 до 8 раз (2…8 ΔР_ф).

Для сооружений, оборудования и предметов небольших размеров (антенна, дымовая труба, опора ЛЭП, трансформатор, прибор и т.д.), быстро обтекаемых ударной волной, наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны с достаточно большой скоростью. Его давление ΔР_ск зависит от величины избыточного давления на фронте воздушной ударной волны ΔР_ф (таблица 16.2)

Оценка устойчивости оборудования к воздействию ударной волны включает: разбивку оборудования на группы по виду, массе, креплению, этажному расположению; выявление ценного и уникального оборудования, его роли; возможность вывода в резерв части оборудования, не используемого в военное время; определение возможности быстрой безаварийной остановки, устойчивости к воздействию ударной волны (табл. 16.1); разработку мер по защите от ударной волны, от падающих обломков здания в случае его разрушения.

Защите подлежит ценное и уникальное оборудование.

Таблица 15.2 Зависимость скорости распространения фронта воздушной ударной волны V _фр, давлений скоростного напора ΔР _ск, отраженной волны ΔР _отр и лобовой силы ΔР _лоб от избыточного давления на фронте ударной волны ΔР _ф.

ΔР ф, кПа	V ф, м/с	ΔР ск, кПа	ΔР отр, кПа	ΔР лоб, кПа
		0,0035	2,03	1,0035
		0,35	20,83	10,35
		1,37	43,29	21,37
		3,04	67,30	33,04
		5,34	92,80	45,34
		8,23	119,74	58,23
		11,69	148,05	71,69
		15,72	177,73	85,72
		20,27	208,61	100,27
		30,89	274,07	130,89

При воздействии ΔР_ск на объект возникает смещающая сила F_см, которая может вызвать смещение оборудования относительно фундамента или его отбрасывание, опрокидывание, а для некоторых видов – ударное ускорение. При воздействии ударной волны на измерительные приборы, электронную аппаратуру и ряд других видов оборудования отдельным элементам их сообщается ударное ускорение, приводящее к отрыву припаянных проводов, разрушению хрупких элементов и другим внутренним повреждениям, т. е. к так называемым инерционным разрушениям.

Смещение оборудования, вызываемое действием ударной волны, может привести к слабым, а в ряде случаев и к средним разрушениям. Степень разрушения резко повышается, если оборудование отбрасывается на какое-то расстояние с соударениями с другими предметами.

Оборудование сдвинется со своего места, если смещающая сила F_см будет превосходить силу трения F_тр и горизонтальную составляющую силы крепления Q_Г (рисунок 16.8), т. е.

F_см > F_тр + Q_г, где F_тр = f·G = f·m·g

Здесь Q_г - суммарное усилие болтов крепления, работающих на срез, Н;

f – коэффициент трения (табл. 16.3); G – вес оборудования, Н; m – масса оборудования, кг; g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

Для незакрепленного оборудования (Q_г= 0) смещение наблюдается при F_см > F_тр.

Смещающая сила прикладывается к центру давления и определяется по формуле: F_см = С_х · S · ΔP_ск, где С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления предмета (табл. 16.4); S = l · h – площадь миделя обтекаемого предмета, м²; l – длина, м; h – высота обтекаемого предмета, м. Отсюда:

Q_г = [τ_c] ·π·d²·n/4, H, где: d – диаметр болта, мм; n – количество болтов, работающих на срез; [τ_c] – допускаемое напряжение на срез болта; [τ_c] = (0,2…0,3)· σ_т; σ_т – предел текучести материала болта (табл. 16.5).

По найденной величине ΔP_ск, используя табл. 16.2, (график - рисунок 16.9) находим значение ΔР_ф, при котором предмет смещается. Если значение ΔР_ф ≥ ΔР_ф-пр, где ΔР_ф-пр – предел устойчивости ИТК объекта, то необходимо дополнительное крепление болтами того же диаметра или замена существующих болтов болтами большего диаметра. При этом должно быть выполнено условие

Q_г ≥ F_см - F_тр.

Таблица 15.3 Коэффициент трения между поверхностями различных материалов

Трущиеся поверхности	Коэффициенты трения
качения	скольжения
Сталь по стали	0,15
Сталь по чугуну	0,3
Металл по линолеуму	0,2…0,4
Металл по дереву	0,6
Металл по бетону	0,2…0,5
Резина по твердому грунту	0,4…0,6
Резина по линолеуму	0,4…0,6
Резина по дереву	0,5…0,8
Резина по чугуну	0,8
Дерево по дереву	0,4…0,6
Кожа по чугуну	0,3…0,5
Кожа по дереву	0,4…0,6
Стального колеса по рельсу		0,05
Стального колеса по кафельной плитке		0,1
Стального колеса по линолеуму		0,15…0,2
Стального колеса по дереву		0,12…0,15

Пример 1. Оценить устойчивость незакрепленного станка на смещение относительно бетонного основания при следующих данных: масса m = 1200кг, длина l = 1650 мм, ширина b = 1000 мм, высота h = 1400 мм, ΔР_ф-пр = 20 кПа. На станок действует скоростной напор воздушной ударной волны.

Решение. Принимаем f = 0,35 (табл. 15.3); С_х = 1,3 (табл. 15.4); S = l · h, Q_г = 0 (станок не закреплен). Давление скоростного напора

По таблице 16.2 (по графику – рисунок 15.9) находим, что ΔP_ск = 1,37 кПа соответствует ΔР_ф = 20 кПа, которое равно ΔР_ф-пр. Поскольку станок находится на пределе устойчивости, целесообразно его закрепить или, при возможности, заглубить или, при прочих равных характеристиках, заменить станком меньших габаритов.

Таблица 15.4 Коэффициент аэродинамического сопротивления для тел различной формы при ΔР _ф ≥ 50 кПа

Форма тела	Рисунок	Сх	Направление
движения воздуха
Параллелепипед	а 3а	0,85	перпендикулярно квадратной грани
1,3	перпендикулярно прямоугольной грани
Куб		1,6	перпендикулярно грани
Пластина квадратная		1,43	перпендикулярно пластине
Диск		1,6	перпендикулярно диску
Цилиндр	d h		перпендикулярно оси цилиндра
h/d = 1	0,4
h/d = 4	0,43
h/d = 9	0,46
Сфера		0,25
Полусфера		0,3	параллельно плоскости основания
Пирамида		1,1	параллельно основанию
Пирамида усеченная		1,2…1,3

Примечание. Если тело имеет сложную форму, составленную из приведенных в таблице тел, то примерное значение коэффициента аэродинамического сопротивления сложного тела С _х определяется как

, где С_хi – коэффициент аэродинамического сопротивления i-й части тела, S_i – площадь миделя i-й части тела.

Таблица 15.5 Механические свойства стали обыкновенного качества группы А

Марка стали	σв, Мпа	σт, Мпа
Ст 0	≥310	--------------
Ст 1	320-420	---------------
Ст 2	340-440	230-240
Ст 3	380-490	250-210
Ст 4	420-540	270-240
Ст 5	500-640	290-260
Ст 6	≥600	320-300

Примечания: σ_в – временное сопротивление (предел прочности при растяжении); σ_т – предел текучести при растяжении (прочерк означает, что показатель не нормируется).

Опрокидывание оборудования. Высокие элементы оборудования (башенные краны, вертикальные станки, высокие приборы, опоры ЛЭП и т. п.) при действии ударной волны могут опрокидываться и сильно разрушаться.

Смещающая сила F_см, действуя на плече z, будет создавать опрокидывающий момент, а вес оборудования G на плече b /2 и реакция крепления Q на плече b – стабилизирующий момент (рисунок 15.10).

Условием опрокидывания является превышение опрокидывающего момента над стабилизирующим, т. е. для закрепленного оборудования

F_см·z ³ G · (b/2) + Q · b

Для незакрепленного оборудования F_см·z > z (b/2)

Считаем, что точка приложения силы F_см находится в центре давления площади миделя S предмета. Реакция крепления Q определяется как суммарное усилие болтов, работающих на разрыв.

Из неравенства определяем смещающую силу

F_см ≥ b/z (G/2 + Q) или ΔP_ск·С_х ·S ≥ b/z (G/2 + Q).

Отсюда

,

где: d – внутренний диаметр резьбы болта, работающего на разрыв, мм; n /2 – количество болтов, работающих на разрыв; [σ_р] – допускаемое напряжение на растяжение; [σ_р] = σ_т / [ S ]. Здесь [ S ] = 1,5…2,5 – допускаемый коэффициент запаса прочности. В формуле Q предполагается равнопрочность резьбы на срез и тела болта на разрыв.

При Q = 0

По найденному значению ΔP_ск по табл. 15.2 (графику – рисунок 15.10) определяем величину ΔР_ф, при которой предмет опрокидывается.

Пример 2. Для данных примера 1 оценить устойчивость станка на опрокидывание.

Решение. Принимаем высоту приложения силы F_см равной z, т. е. половине высоты станка h.

Площадь миделя S = l·h.

Скоростной напор, вызывающий опрокидывание,

По табл. 16.2 (по графику – рисунок 16.10) находим, что ΔP_ск = 2,8 кПа соответствует ΔР_ф ≈ 28,6 кПа, что превышает предел устойчивости ИТК объекта. Крепление для защиты станка от опрокидывания не требуется.

Рис. 15.10

Инерционное разрушение элементов оборудования. Некоторые виды оборудования, измерительных приборов и аппаратуры имеют элементы, для которых опасны большие ускорения, приобретаемые при действии ударной волны (ударное ускорение). Обладая определенной массой и упругостью (при установке их на амортизаторах), эти элементы приобретают инерционные силы, которые могут привести к внутренним повреждениям (отрыву припаянных элементов, разрыву соединительных проводов, разрушению хрупких элементов). Инерционные разрушения могут приравниваться к степени сильных разрушений. Для оценки устойчивости прибора к инерционным разрушениям при действии избыточного давления и скоростного напора определяется лобовая сила: F_лоб = DР_лоб× S = (ΔР_ф + ΔP_ск) · S, где S – площадь миделя; DР_лоб – избыточное лобовое давление, равное ΔР_ф + ΔP_ск.

Известно, что сила инерции равна сумме сил и реакций связи (для незакрепленного оборудования – это сила трения F_тр): ma = F_лоб – F_тр, где m – масса прибора, кг; a – ударное ускорение, м/с².

Пренебрегая относительно небольшими силами трения F_тр, получим

F_лоб = ma. Отсюда

При a ≥ a_доп прибор подвергается инерционному разрушению (a_доп – допустимое ускорение, указывается в паспорте или технической документации на изделие).

При расчетах принимаются следующие допущения: изделие принимается как одно жесткое тело; любой элемент, входящий в состав изделия, получает такое же ускорение, как и изделие в целом; расчет ведется по элементу (элементам), имеющему наименьшее a_доп.

Другой вариант оценки устойчивости к инерционному разрушению состоит в следующем. Если задаться a_доп или допустимой ударной перегрузкой n_доп = a_доп /g (g – ускорение свободного падения тела), не приводящим к разрушениям, можно определить, какому избыточному лобовому давлению ΔP_лоб это будет соответствовать:

Дата добавления: 2014-12-29