Оцінка стійкості об'єкту до дії ударної хвилі ядерного вибуху

 

Ударна хвиля вражає людей, руйнує або ушкоджує будівлі, споруди, устаткування, техніку і майно. Ударна хвиля вражає незахищених людей, викликаючи травми різного ступеня.

При безпосередній дії ударної хвилі причиною поразки є надмірний тиск. Травми від дії ударної хвилі прийнято підрозділяти на легкі, середні, важкі і дуже важкі.

Стійкість будівель і споруд до дії ударної хвилі залежить від їх конструкції, розмірів і інших параметрів.

При дії ударної хвилі будівлі, споруди, устаткування і комунально-енергетичні мережі (КЕМ) об'єкту можуть бути зруйновані в різному ступені.

Руйнування прийнято ділити на повні, сильні, середні і слабкі.

Повні руйнування. У будівлях і спорудах зруйновані всі основні несучі конструкції і обрушені перекриття. Відновлення неможливе. Устаткування, засоби механізації і техніка відновленню не підлягають. На КЕМ і технологічних трубопроводах розриви кабелів, руйнування значних ділянок трубопроводів, опор повітряних ліній електропередач і т. п.

Сильні руйнування. У будівлях і спорудах значні деформації несучих конструкцій, зруйнована велика частина перекриттів і стін. Відновлення будівель і споруд можливе, але недоцільне, оскільки практично зводиться до нового будівництва з використанням деяких конструкцій, що збереглися. Устаткування і механізми переважно зруйновані і значно деформовані. Окремі деталі і вузли устаткування можуть бути використані як запасні частини. На КЕМ і трубопроводах розриви і деформації на окремих ділянках підземних мереж, деформації опор повітряних ліній електропередач і зв'язку, а також розриви технологічних трубопроводів.

Середні руйнування. У будівлях і спорудах зруйновані головним чином не несучі, а другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини в зовнішніх стінах і вивали в окремих місцях. Перекриття і підвали не зруйновані, частина приміщень придатна до експлуатації. Деформовані окремі вузли устаткування і техніки. Техніка вийшла з ладу, і вимагає капітального ремонту. На КЕМ деформовані і зруйновані окремі опори повітряних ліній електропередач, є розриви і пошкодження технологічних трубопроводів. Для відновлення об'єкту (елементу), що одержав середні руйнування, потрібен капітальний ремонт, виконання якого можливе власними силами об'єкту.

Слабкі руйнування. У будівлях і спорудах зруйновані частина внутрішніх перегородок, заповнення дверних і віконних отворів. Устаткування має незначні деформації другорядних елементів. На КЕМ є незначні руйнування і поломки конструктивних елементів. Для відновлення об'єкту (елементу), що одержав слабкі руйнування, як правило, потрібен дрібний ремонт.

Поразка людей, що знаходяться у момент вибуху в будівлях і сховищах, залежить від ступеня їх руйнування. Так, наприклад, при повних руйнуваннях будівель люди, що знаходяться в них, загинуть. При сильних і середніх руйнуваннях може вижити приблизно половина людей, з яких значна частина буде уражена в різному ступені, багато хто може виявитися під уламками конструкцій, а також в приміщеннях із заваленими або зруйнованими шляхами евакуації.

При слабких руйнуваннях будівель загибель людей маловірогідна. Проте частина з них може одержати різні травми і поранення.

Поразки людей в сховищах можуть бути викликані утворенням зон затоплення в місцях їх розміщення, пожежами з великим виділенням чадного газу або зараженням повітря при руйнуванні технологічних установок і ємностей з сильнодіючими отруйними речовинами.

Ступінь руйнування конкретного типу будівлі, споруди або устаткування при дії ударної хвилі визначається головним чином надлишковим тиском.

Характеристика ступенів руйнування різних типів будівель, споруд і устаткування приведена в додатку 9.

 

Як кількісний показник стійкості об'єкту до дії ударної хвилі приймається значення надлишкового тиску, при якому будівлі, споруди і устаткування об'єкту зберігаються або одержують слабкі і середні руйнування. Це значення надлишкового тиску прийняте вважати межею стійкості об'єкту до ударної хвилі (∆Р_фlim).

Оцінка стійкості об'єкту до дії ударної хвилі зводиться до визначення ∆Р_фlim.

Оцінка стійкості проводиться в такій послідовності:

1) визначення максимального значення надлишкового тиску ударної хвилі ∆Р_фmах, очікуваного на об'єкті при ядерному вибуху;

2) виділення основних елементів на об'єкті (цехів, ділянок виробництва, систем), від яких залежить функціонування об'єкту і випуск необхідної продукції (зазначені у завданні);

3) оцінка стійкості кожного елементу об'єкту (цеху, ділянки виробництва, системи):

- виділяються основні елементи об'єкту, наприклад будівля цеху, технологічне устаткування, елементи енергопостачання і т. п.;

- визначаються ступені руйнувань елементів об'єкту в залежності від надмірного тиску ударної хвилі. Для цього по додатку 9 для кожного елементу, згідно його характеристиці, знаходять надлишковий тиск, при яких елемент одержить слабкі, середні, сильні і повні руйнування (таблиця 2.1);

- визначається межа стійкості до ударної хвилі кожного елементу – надлишковий тиск, при якому елемент одержує такий ступінь руйнування, при якому можливе відновлення зруйнованого елементу силами об'єкту і відновлення виробництва запланованої продукції в короткі терміни (таблиця 2.2).

Звичайно це може бути у випадку, якщо елемент об'єкту одержить середній ступінь руйнування. Причому якщо елемент може одержати даний ступінь руйнування в певному діапазоні надлишкового тиску, наприклад будівля цеху із збірного залізобетону може одержати середні руйнування при надлишковому тиску 20-30 кПа, то за межу стійкості береться нижня межа діапазону, тобто ∆Р_фlim = 20 кПа. При цьому надмірному тиску елемент у будь-якому випадку одержить не більше ніж середні руйнування.

Визначаємо межу стійкості елементів об'єкту DР_фlim цеха в цілому по найменшому значенню меж стійкості його елементів.

 

Таблиця 2.1 – Надлишковий тиск для різних ступенів руйнувань кожного елемента об'єкту

Елементи цеху	DРф, кПа
Слабкий	Середній	Сильний	Повний
Будинок одноповерховий з металевим каркасом та стіновим заповненням з хвилястої сталі	5-7	7-10	10-15
Генератори на 100... 300 кВт	30-40	50-60	-	-
Трансформатори напругою від 100 до 1000 кВ	20-30	30-50	50-60
Повітряні лінії високої напруги	25-30	30-50	50-70
Наземні кабельні лінії	10-30	30-50	50-60

 

Таблиця 2.2 – Межа стійкості елементів об'єкту по мінімуму DР_ф для середніх руйнувань

	DРф_lim, кПа
Для кожного элемента	В цілому
Для будинку
Для устаткування: - генератори на 100... 300 кВт - трансформатори напругою від 100 до 1000 кВ
Для КЕС: - повітряні лінії високої напруги - наземні кабельні лінії

 

Для наочності і зручності аналізу доцільно у зведеній таблиці показати ступені руйнування елементів по шкалі надмірного тиску різним штрихуванням або кольором (таблиця 2.3).

 

Таблиця 2.3 – Результати оцінки стійкості цеху до впливу ударної хвилі

Найменування цеху

Елементи цеху та їх характеристика

Ступінь руйнувань при DРф, кПа

Межа стійкості, кПа

Примітка

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Електроцех

Будівля:будинок одноповерховий з металевим каркасом та стіновим заповненням з хвилястої сталі

Межа стійкості електроцеху 7 кПа

Устаткування:

1) генератори на 100..300 кВт

2) трансформатори напругою від 100 до 1000 кВ

КЕС:

1) повітряні лінії високої

напруги

2) наземні кабельні лінії

Позначення:

	- слабкі руйнування		- сильні руйнування
	- середні руйнування		- повні руйнування