Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Нагрузки, создаваемые ударной волной в результате взрыва ёмкостей со сжатым газом, взрыва газовоздушной смеси, воздушного и наземного ядерных взрывов, приводят к разрушениям зданий, сооружений, оборудования, установок и т.д.

В результате разрушения объектов возникают чрезвычайные ситуации с соответствующими степенями разрушения, опрокидывания и смещения оборудования и установок.

Для принятия решений по проведению восстановительных работ на объектах, подвергшихся разрушению, необходимо произвести оценку степени разрушения.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ.

1 Выбрать вариант по таблице.

2. Ознакомиться с методикой расчета.

3 Выполнить расчет в соответствии с выбранным вариантом.

4. Сделать вывод.

5. Подписать отчет и сдать преподавателю.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

 

1 ВЗРЫВ ЁМКОСТИ СО СЖАТЫМ ГАЗОМ.

1.1 Тротиловый эквивалент, кТ,

 

q = А / 3,8,

где А – работа взрыва (работа газа при адиабатическом расширении), МДж.

 

A = (p ₁V) [1- (p ₂ /p ₁) ^{(m -1) / m}] / m –1

где p ₁ - начальное давление в сосуде, МПа;

V – начальный объём газа, м ³ ;

p ₂ - конечное давление, МПа;

p ₂ = 0,1 p _1;

m – показатель адиабаты;

m = 1,4.

 

1.2. Безопасное расстояние, м, от взрыва для человека

 

R _min = 16 q ^{1/ 3}

 

1.3. Безопасное расстояние, м, от взрыва для жилой застройки

 

 

R _min = 5 q ^{1/ 2} .

 

2 ВЗРЫВ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

.Избыточное давление при взрыве газовоздушной смеси, кПа,

 

P _изб = m H _т p_o Z / Vп с p T _o R _н ,

где m – масса горючего газа, кг;

H _{т – теплота сгорания, кДж/кг;}

H _т = 40 *10 ³ кДж/кг;

p_o – начальное давление, кПа; p_o =101кПа,

Z – доля участия взвешанного дисперсного продукта при взрыве; Z = 0,5;

Vп – объём помещения, м ³ ;

с – теплоёмкость воздуха, кДж/кг; с = 1,01 кДж/кг;

p – плотность воздуха, кг/м ³ ; p = 1,29 кг/м ³ ;

T _o – температура в помещении, К; То = 300К;

R _н – коэффициент негерметичности помещения; R _н = 3.

 

3 ЯДЕРНЫЙ ВЗРЫВ И ВЗРЫВ ЁМКОСТИ.

Избыточное давление, кПа, во фронте ударной волны наземного и воздушного ядерного взрыва, а также при взрыве ёмкости со сжатым газом определяется по формуле:

 

P_изб = 105 * ³Ö 0.5q / R + 410 * ³Ö (0.5q) ² / R ² + 1370 * 0.5 / R ³ ,

где R – расстояние от центра взрыва, м.

 

4 СТЕПЕНЬ РАЗРУШЕНИЯ ОБЪЕКТА ВОЗДЕЙСТВИЯ.

Степень разрушения объекта воздействия (здания, сооружения и т.д.) оценивают по критерию физической устойчивости (сильное, среднее, слабое), а объекты воздействия (оборудование, установки и т.д.) – по критерию опрокидывания и смещения.

4.1. Если под воздействием ударной волны с избыточным давлением элементы производственного комплекса разрушаются полностью, разрушение оценивается как сильное; если элементы производственного комплекса в этих условиях могут быть восстановлены в короткие сроки, разрушение оценивается как среднее или слабое. Степень разрушения производственных комплексов в зависимости от избыточного давления может быть оценена следующим образом:

Для промышленного здания с металлическим или железобетонным каркасом: при избыточном давлении 50…60 к Па – сильное, 40…50 кПа – среднее, 20…40 кПа – слабое;

 

Для кирпичного многоэтажного здания с остеклением: при избыточном давлении 20…30 кПа – сильное, 10…20 кПа среднее, 8…10 кПа – слабое;

 

Для кирпичного одно- и двухэтажного здания с остеклением: при избыточном давлении 25…35 кПа – сильное, 15…25 кПа – среднее, 8…15 кПа – слабое;

 

4.2. Степень опрокидывания и смещения антенного устройства или приборной стойки.

Скоростной напор взрыва, кПа,

Рск = 2,5 р_изб ² / (р _изб + 7р _о ),

где р _о – начальное атмосферное давление, кПа.

4.3. Допустимый скоростной напор взрыва, кПа, при опрокидывании антенного устройства или приборной стойки определяется по формуле:

P _ск^опр > (а / b) [ G / CxS],

Где a и b – высота и ширина объекта, м;

G – масса объекта, кг;

Cx – коэффициент аэродинамического сопротивления;

S – площадь поперечного сечения приборной стойки, м ² .

Если скоростной напор взрыва больше допустимого при опрокидывании, то антенное устройство или приборная стойка опрокинется.

4.4. Допустимый скоростной напор взрыва при смещении антенного устройства или приборной стойки определяется по формуле:

P ^см_ск > (f G) / (CxS),

где f – коэффициент трения.

Если скоростной напор взрыва больше допустимого при смещении, то антенное устройство или приборная стойка сместится.

 

ЛИТЕРАТУРА

· Безопасность жизнедеятельности /С.В.Белов, В.А.Девисилов, А.Ф.Козьяков и др.,; Под общ. Ред.С.В.Белова. – М.: Высшая школа, НМЦ СПО,2000.-343с.

· В.Г.Атаманюк, Л.Г.Ширшев, Н.И.Акимов Гражданская оборона. – М.: Высшая школа, 1986. – 207с.

ТАБЛИЦА П 6.1

Варианты заданий к практической работе

«Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной»

Вариант	Источник разруше ния	Нач.давл, МПа или тротиловый эквивалент, Мт	Объем ёмкости, м 3	Объект воздействия	Расстояние от центра взрыва,м	Высота и ширина объекта, м	Площадь попереч. сечения объекта, м 2	Масса Объекта, кг	F, коэффици трения	коэфф.аэродин сопротивления Сх
	Ёмкость со сжатым газом	0,5		Многоэтажн кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
	Наземный ядерный взрыв		-	Приборная стойка, Двухэтажное кирп. здание с остеклен.		1,4х0,5   -	0,28   -	-	0,5   -	0,85   -
	Ёмкость со сжатым газом		0,05	Складское кирп. здание, Антенна		-   1,5х1,5	-   1,8	-	-   0,16	-   1,6
Вариант	Источник разруше ния	Нач.давл, МПа или тротиловый эквивалент, Мт	Объем ёмкости, м 3	Объект воздействия	Расстояние от центра взрыва,м	Высота и ширина объекта, м	Площадь попереч. сечения объекта, м 2	Масса Объекта, кг	F, коэффици трения	коэфф.аэродин сопротивления Сх
	Воздушный ядерный взрыв		-	Многоэтажн. кирп. здание с остекл Приборная стойка		-   2х0,5	-   0,4	-	-   0,4	-   0,85
	Ёмкость со сжатым газом			Двухэтажн. кирпич. здание с остеклением Приборная стойка		-     1,5х0,3	-     0,3	-	-     0,3	-     0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,01	-	Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,5х0,3	-   0,01	-	-   0,4	-   0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,1	-	Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.		-     0,5х0,3	-     0,1	-	-     0,3	-     0,85
	Ёмкость со сжатым газом	0,05		Кирпичная стена многоэтажн дома с остеклением. Приборная стойка.		-     0,9х0,4	-     0,18	-	-     0,5	-     0,9
	Наземный ядерный взрыв		-	Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   1,4х0,5	-   0,4	-	-   0,4	-   0,9
	Ёмкость со сжатым газом		0,5	Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,9х0,6	-   0,18	-	-   0,3	-   0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,5	-	Кирпичная стена многоэтажн дома с остеклением. Приборная стойка.		-     0,9х0,4	-     0,18	-	-     0,5	-     0,9
	Наземный ядерный взрыв		-	Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,9х0,6	-   0,18	-	-   0,5	-   0,85
	Взрыв газовоздушной смеси	10кг горючего вещества		Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.		-     0,9х0,3	-     0,18	-	-     0,5	-     0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,1	-	Пром. здание с ж/б каркасом Приборная стойка.		-   0,9х0,3	-   0,18	-	-   -	-   0,5
	Ёмкость со сжатым газом		0,8	Одноэтажн кирпич здание с остеклен. Антенна.		-   0,5х0,4	-   0,1	-	-   0,9	-   0,4
	Наземный ядерный взрыв	0,01	-	Одноэтажн кирпич здание с остеклен. Антенна.		-   0,5х0,4	-   0,1	-	-   0,9	-   0,4
	Ёмкость со сжатым газом			Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,9х0,4	-   0,18	-	-   0,6	-   0,4
	Ёмкость со сжатым газом			Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,5х0,3	-   0,1	-	-   0,85	-   0,4
	Воздушный ядерный взрыв	0,01	-	Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,9х0,4	-   0,18	-	-   0,6	-   0,4
	Ёмкость со сжатым газом			Одноэтажн кирпич здание с остеклен Приборная стойка		-   1,6х0,4	-   0,3	-	-   1,2	-   0,5
	наземный ядерный взрыв	0,01	-	Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   0,5х0,3	-   0,1	-	-   0,4	-   0,85
Вариант	Источник разруше ния	Нач.давл, МПа или тротиловый эквивалент, Мт	Объем ёмкости, м 3	Объект воздействия	Расстояние от центра взрыва,м	Высота и ширина объекта, м	Площадь попереч. сечения объекта, м 2	Масса Объекта, кг	F, коэффици трения	коэфф.аэродин сопротивления Сх
	Наземный ядерный взрыв	0,1	-	Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.		-     0,5х0,3	-     0,1	-	-     0,85	-     0,4
	Взрыв газовоздушной смеси	50кг горючего вещества		Одноэтажн кирпич здание с остеклен Приборная стойка		-   1,4х0,2	-   0,2	-	-   0,85	-   0,4
	Наземный ядерный взрыв	0,5	-	Одноэтажн кирпич здание с остеклен Приборная стойка		-   1,4х0,2	-   0,2	-	-   0,85	-   0,4
	Взрыв газовоздушной смеси	10кг горючего вещества		Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.		-     0,9х0,3	-     0,18	-	-     0,5	-     0,85
	Взрыв газовоздушной смеси	10кг горючего вещества		Пром. здание с металлич и ж/б каркасом Приборная стойка.		-     0,5х0,4	-     0,1	-	-     0,85	-     0,3
	Взрыв газовоздушной смеси	50кг горючего вещества		Кирпичная стена многоэтажн дома с остеклением. Приборная стойка.		-     0,9х0,4	-     0,18	-	-     0,9	-     0,5
	Ёмкость со сжатым газом	0,4		Многоэтажн. кирп. здание с остеклен Приборная стойка		-   1,6х0,6	-   0,32	-	-   0,5	-   0,4
	Наземный ядерный взрыв		-	Двухэтажн. кирпич. здание с остеклен. Антенная стойка с усилителем		-   2х0,03	-   0,08	-	-   -	-   0,85
	Ёмкость со сжатым газом		0,05	Складское кирп. здание, Антенна		-   1,6х1,6	-   0,32	-	-   0,16	-   1,4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7