Степени разрушения зданий и сооружений различных видов транспорта при действии нагрузок от ударной волны

Параметры

Поражающие факторы источников ЧС и их основные

Виды ЧС	Поражающие факторы	Параметры
Землетрясение	Обломки зданий и сооружений	Интенсивность землетрясения
Взрывы	Воздушная ударная волна	Избыточное давление во фронте ВУВ
Пожары	Тепловое излучение	Плотность теплового потока, длительность пожара
Цунами, разрушения гидродинамически опасных объектов	Волна цунами, волна про­рыва	Высота волны, максимальная скорость волны, давление гидравлического потока
Радиационные аварии	Радиоактивное загрязнение	Доза облучения, мощность дозы облучения
Химические аварии	Токсичные нагрузки	предельно допустимая концентрация, токсодоза

Существуют методики определения вероятности разрушения зда­ний и сооружений, поражения персонала, участвующего в производственном процессе. Эти методики будут различными для разных видов ЧС.

Рассмотрим наиболее часто используемый при расчетах поражающий фактор - воздушную ударную волну. Этот фактор характерен для ЧС, источниками которых являются взрывы конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) газо-, паро-, пылевоздушных смесей, а также применение обычных и ядерных средств поражения в условиях военного времени.

При воздействии ударной волны взрыва с конкретным значением давления во фронте здание или технологическое оборудование может быть не разрушенным (не поврежденным) или получить различную степень разрушения повреждения (слабую, среднюю, сильную, полную). Численные значения давлений, при которых могут быть получены разрушения, получены экспериментальным путем и представлены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

№	Здания, сооружения и устройства различных видов транспорта	Значения ΔРф(кПа), вызывающие разрушения
		слабое	среднее	сильное	полное
I	Здания вокзалов, депо, ТЭЦ с тяжелым металлическим или ж. 6. каркасом и тяжелым стеновым заполнением	10-20	20-40	40-60	60-100
	Здания кирпичные (блочные) многоэтажные	8-12	12-20	20-30	30-40
	Здания кирпичные (блочные) малоэтажные	8-12	12-25	25-35	34-45
	Здания каркасного типа с легким заполнением	10-20	20-50	50-80	80-120
	Железнодорожное полотно, стрелочные переводы	100-200	200-300	300-500	более 500
	Здания тяговых подстанций, фидерных, трансформаторных	10-30	30-60	60-70	более 100
	Контактная сеть ж.д., воздушные ЛЭП	20-50	50-70	70-120	более 120
	Подземные кабельные линии электроснабжения и связи	200-300	300-600	600-1000	более 1000
	Мосты железобетонные и металлические пролетом до 45 м	100-150	150-200	200-250	более 250
	То же с пролетом 100 м. и более	50-100	100-150	150-200	более 200

Продолжение табл.3.2

	Мосты железобетонные с пролетом 20-25 м	50-100	100-150	150-200	более 200
	Мосты деревянные низководные	20-50	50-80	80-100	более 100
	Подземные сети водопровода, канализации, газоснабжения	400-600	600-1000	1000-1500	более 1500
	Водонапорные башни	20-40	40-60	60-70	более 70
	Станочное оборудование депо и мастерских	25-40	40-60	60-80	более 80
	Кузнечно-прессовое оборудование	50-100	. 100-150	150-200	более 200
	Вагоны, платформы, цистерны	30-40	40-80	80-100	более 100
	Локомотивы (тепловозы, электровозы)	50-70	70-100	100-150	более 150
	Тоннели	150-200	200-300	300-500	более 500
	Шоссейные дороги с твердым покрытием	100-300	300-1000	1000-2000	2000-300(
	Автомобили грузовые, цистерны	20-30	30-50	55-65	более 65
	Автобусы и кунги	15-20	20-45	45-60	60-80
	Автозаправочные станции	20-30	30-40	40-60	-
	Заглубленные емкости (подземные резервуары)	20-50	50-100	100-200	более 200
	Магистральные трубопроводы	200-350	350-600	600-1000	-
	Перекачивающие и компрессорные станции	15-25	25-35	34-45	более 45
	Резервуарные парки (заполненные)	20-40	40-70	70-90	более 90
	Частично заглубленные резервуары	30-50	50-80	80-110	более 110
	Суда на плаву	80-100	100-130	130-180	-
	Пристани и причалы металлические	50-100	100-150	150-200	более 200

Продолжение табл. 3.2

	Крановое хозяйство портов	20-30	30-60	60-80	более 800
	Самолеты, вертолеты на стоянке	9-10	10-15	15-25	более 25
	Защищенные пункты управления	200-300	300-500	500-700	более 700
	Гусеничные тягачи и тракторы	30-40	40-60	60-80	более 80
	Взлетно-посадочные полосы	300-400	400-1500	1500-3000	более 3000
	ЛЭП воздушные высоковольтные	20-60	60-100	100-160	более 160
	Антенные устройства	10-20	20-40	40-60	более 60

Примечание:

1. Значения ΔР_ф, вызывающие разрушения зданий, сооружений и подвижного состава, приведены для условий расположения их длинной стороной к центру взрыва. При воздействии волны ΔР_ф со стороны торцовых стен давления, вызывающие сильные и полные разрушения, могут быть в 1,5-2 раза больше.

В таблице 3.2 значение величины давления во фронте ударной волны, вызывающей определенную степень разрушения, приведены для ядерного взрыва. Считается, что одинаковая степень разрушения ударной волной взрыва ВВ или газовоздушной смеси (ГВС) имеет место, если давление во фронте ударной волны взрыва ВВ или ГВС в 1,5-1,7 раза выше давления во фронте ударной волны ядерного взрыва.

Возможная степень разрушения здания (оборудования) зависит от величины избыточного давления во фронте воздействующей ударной волны взрыва (ΔР_ф), а также от вида и конструкции здания (оборудования). Определяется она путем сравнения величины избыточного давления во фронте воздействующей ударной волны ΔР_ф и справочных данных величин давления ударной волны, вызывающих различную степень разрушения (повреждения) рассматриваемого здания или оборудования. Так как получаемые значения степени разрушения зданий и сооружений (в зависимости от величины избыточного давления) носят вероятностный характер, возникла необходимость выразить состояние сооружения одним обобщенным показателем устойчивости. Показатель, с помощью которого стало возможным определить состояние сооружения при воздействии ударной волны взрыва в

зависимости от соотношения ΔР_ф/ΔР_ф*, называется обобщенным показателем устойчивости здания (сооружения) и обозначается ξ_зд.

Для зданий и сооружений величину ξ_зд определяют из со­отношения:

где: ΔР_ф - давление во фронте воздействующей ударной волны;

ΔР_фзд* - давление во фронте ударной волны, вызывающее выход из строя здания, сооружения. Для производственных зданий и сооружений - это давление, вызывающее сильные разрушения; для жилых и административных зданий - это давление, вызывающее средние разрушения. Величины ΔР_фзд* определяются по справочникам (табл.3.2);

1,25 - коэффициент запаса, учитывающий неточности в определении значений ΔР_фзд*.

Для технологического оборудования, размещенного в про­изводственных зданиях:

где: ΔР*_фто - давление во фронте ударной волны, вызывающее выход из строя технологического оборудования (вызывающее сильные повреждения - определяется по справочникам);

К₁ - коэффициент, учитывающий воздействие на оборудование обломков строительных конструкций здания:

где: К_τ - коэффициент, учитывающий тип ограждающих конструкций здания;

К₂ - коэффициент, учитывающий снижение давления в затекающей внутрь здания волне по сравнению с давлением во фронте проходящей ударной волны:

Указанные рекомендации по определению величины ξ_ТО правомерны для ударной волны ядерного взрыва. При воздействии ударной волны взрыва ВВ или ГВС величину ξ_ТО определяют по формуле:

где: К₁ - коэффициент, учитывающий повреждения технологического оборудования обломками конструкций разрушившегося здания; величину К₁ принимают равной:

1.....если ξ_зд <0,5;

1,15.если ξ_зд =0,5-1,25;

К_т.если ξ_зд >1,25.

Вычислив значения обобщенного показателя состояния зданий и оборудования по графику (рис.3.1) определяют, в зависимости от величины ξ, вероятности получения разрушений различной степени, если речь идет о зданиях и сооружениях, или повреждений различной степени, если оценивается состояние оборудования. Далее на основе полученных данных вычисляют вероятность выхода из строя здания или оборудования:

где Р_i- вероятность получения разрушений (повреждений), приводящих к выходу из строя здания или оборудования;

i - степень разрушения (повреждения) здания или оборудования:

i=0 отсутствие разрушения (повреждения). Всего принято рассматривать 5 степеней разрушения зданий:

i=1 - слабое разрушение (повреждение);

i=2 - среднее разрушение (повреждение);

i=3 - сильное разрушение (повреждение);

i=4 - полное разрушение (повреждение).

Характеристика степеней разрушения зданий приведена в таблице 3.3.

Как уже было отмечено ранее, при суммировании полученных вероятностей (в зависимости от того какой элемент объекта экономики рассматривается) определяется значение вероятности выхода из строя здания, сооружения или оборудования, а также производственного персонала. При определении вероятности поражения персонала считается, что в полностью разрушенных зданиях поражения получают 100% находящихся в них людей; в сильно разрушенных зданиях - до 60% (при этом 50% пострадавших может оказаться в завале); в зданиях, получивших средние разрушения - 10-15% находящихся в них людей.

Таким образом, укрупненный алгоритм оценки производственных возможностей объекта экономики может быть следующим:

1. Определить, исходя из прогноза возможной обстановки, численное значение поражающего фактора источника ЧС в районе объекта экономики.

2. Выявить структуру зданий, сооружений и технологического оборудования, а также количество и размещение производственного персонала, входящего в каждую систему объекта экономики (производственная, управления, коммунальная, материальных ресурсов).

3. Используя справочные таблицы (табл.3.2), по зависимостям (3.7) и (3.8) определить обобщенный показатель устойчивости для всех элементов рассматриваемых систем объекта экономики.

4. По графику рис.3.1 определить значения вероятностей получения разрушений (повреждений).

5. Путем суммирования значений вероятностей сильных и полных разрушений, определить значения вероятностей выхода из строя зданий и оборудования, а также потерь производственного персонала.

6. Зная вероятности выхода из строя зданий, сооружений, техноло­гического оборудования и потерь производственного персонала, определить значения вероятностей функционирования систем коммунальной, управленческой, материальных ресурсов, производственной.

7. По зависимости (3.5 или 3.6) определить производственные возможности объекта экономики.

Таблица 3.3 Характеристика степеней разрушения зданий

Степени разрушения	Характеристика разрушения
Слабые	Частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и оконных коробок, легких построек и др. Основные несущие конструкции сохраняются. Для полного восстановления требуется капитальный ремонт.
Средние	Разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраняться часть ограждающих конструкций (стен), однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть частично разрушены. Здание выводится из строя, но может быть восстановлено.
Сильные	Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. В большинстве случаев восстановление нецелесообразно.
Полные	Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Здание восстановлению не подлежит.

3. МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ

Разработка и осуществление мероприятий по повышению устойчивости функционирования объектов экономики в чрезвычайных ситуациях, как правило, проводится заблаговременно, за исключением мероприятий, исполнение которых предусмотрено в режиме ЧС. Они планируются в режиме повседневной деятельности, а выполняются в условиях угрозы и после введения режима ЧС (нападения противника).

При выработке мероприятий по повышению устойчивости необходимо всесторонне оценивать их техническую и экономическую целесообразность. Мероприятия будут считаться экономически обоснованными в том случае, если они максимально увязаны с задачами, решаемыми в безопасный период для обеспечения безаварийной работы объекта, улучшения условий труда, совершенствования производственного процесса.

Повышение устойчивости работы объектов экономики в ЧС достигается заблаговременным проведением комплекса организационных, инженерно-технических и технологических мероприятий, направленных на максимальное снижение воздействия поражающих факторов при ЧС мирного и военного времени.

Организационные мероприятия предусматривают планирование действий руководящего, командно-начальствующего состава, органов управления РСЧС и ГО, служб и формирований по защите рабочих и служащих предприятий, проведению АСДНР, восстановлению производства, а также по выпуску продукции на сохранившемся оборудовании.

Инженерно-технические мероприятия осуществляются преиму­щественно заблаговременно и обычно включают комплекс работ, обеспечивающих повышение устойчивости производственных зданий и сооружений, оборудования, коммунально-энергетических систем к воздействию поражающих факторов источников ЧС.

Технологические мероприятия обеспечивают повышение устойчивости работы объекта путем изменения технологического процесса, способствующего упрощению производства продукции и исключающего возможность образования вторичных поражающих факторов.

Перечисленные выше мероприятия включают в себя:

1. Рациональное размещение объектов экономики, их зданий и со­оружений.

2. Обеспечение надежной защиты рабочих и служащих объекта эко­номики.

3. Повышение надежности инженерно-технического комплекса объекта экономики.

4. Исключение или ограничение поражения вторичными факторами.

5. Обеспечение надежности и оперативности управления производ­ством.

6. Организацию надежных производственных связей и повышение надежности системы энергоснабжения.

7. Подготовку объектов к переводу на аварийный режим работы.

8. Подготовку к восстановлению нарушенного производства. Рассмотрим содержание основных путей и способов повышения устойчивости работы объектов в ЧС.

Рациональное размещение объектов, их зданий (сооружений)

Размещение объекта и отдельных его элементов должно обеспечивать уменьшение степени их поражения при применении современных средств поражения, воздействия вторичных факторов поражения, при стихийных бедствиях, возникновении крупных производственных аварий и катастроф. Размещение объекта должно учитывать также необходимость обеспечения надежных производственных связей по кооперации, предусматривать развитие предприятий дублеров или филиалов предприятия в загородной зоне.

При размещении объектов необходимо учитывать возможность образования зон катастрофического затопления в результате разрушения плотин и дамб (зоной катастрофического затопления является территория, на которой затопление имеет глубину 1,5 м и более, а также может повлечь за собой разрушение зданий и сооружений, гибель людей, вывод из строя оборудования предприятий).

Места размещения материально-технических резервов следует выбирать с таким расчетом, чтобы они не оказались уничтоженными при ядерном взрыве либо при ЧС природного и техногенного характера. В то же время их целесообразно располагать как можно ближе к объекту. При определении мест хранения материально-технических резервов учитывается наличие на объекте транспортных средств и путей для быстрой и безопасной доставки различных материалов к местам их потребления на объекте.

Дата добавления: 2014-01-06