Характеристика ступенів руйнувань споруд

Зона повних руйнувань. Характеризується максимальним надлишковим тиском у фронті ударної хвилі більше, ніж 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій і елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. Обладнання, засоби механізації і техніка відновленню не підлягають. На комунально-енергетичних мережах (КЕМ) та технологічних трубопроводах – пошкодження кабелів, руйнування значних ділянок трубопроводів.

Зона сильних руйнувань має надлишковий тиск у межах від 30 до

50 кПа. В будівлях та спорудах значна деформація несучих конструкцій, зруйнована більша частина перекриттів та стін. Відновлення можливе, але недоцільно, тому що зведеться до нової відбудови. Обладнання та механізми в більшості зруйновані. Окремі деталі та вузли обладнання можливо використовувати як запасні частини. На КЕМ та трубопроводах деформація та розриви є тільки на окремих ділянках підземних мереж.

Зона середніх руйнувань характеризується надлишковим тиском від 20 до 30 кПа. В будівлях та спорудах зруйновані другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини в зовнішніх стінах. Деформація окремих вузлів обладнання та техніки. На КЕМ деформовані окремі опори повітряних ліній електропередачі, пошкоджені технологічні трубопроводи. Для відновлення об’єкта чи його елемента необхідний капітальний ремонт.

Зона слабких руйнувань має максимальний надлишковий тиск у межах від 10 до 20 кПа. В будівлях та спорудах руйнується частина внутрішніх перегородок, двері, вікна. Обладнання має незначну деформацію другорядних елементів. На КЕМ незначні руйнування. Для відновлення об’єкта (елемента) необхідний незначний ремонт.

Згідно з цими даними визначають ступінь руйнувань різних об’єктів, а також межі стійкості кожного їх елемента – надлишковий тиск, при якому елемент отримає такий ступінь руйнувань, коли можливе відновлення зруйнованого елемента силами об’єкта і відновлення виробництва запланованої продукції в найбільш стислі терміни. Це може бути у разі, коли елемент отримає середній ступінь руйнувань.

Межа стійкості цеху до впливу ударної хвилі визначається за мінімальним значенням межі стійкості тих елементів, з яких цех складається (табл. 5.1.1).

Таблиця 5.1.1 – Ступінь руйнування елементів об’єкта при різних надлишкових тисках ударної хвилі, кПа

 

Елементи об’єкта	Руйнування
Слабке	Середнє	Сильне	Повне
1. Виробничі, адміністративні будинки і споруди
1. Масивні промислові будинки з металевим каркасом і крановим устаткуванням	20 – 30	30 – 40	40 – 50	50 – 70
2. Те ж, із крановим устаткуванням вантажопідйомністю 60 – 100 т	20 – 40	40 – 50	50 – 60	60 – 80
3. Бетонні і залізобетонні будинки і будинки антисейсмічної конструкції	25 – 35	80 – 120	150 – 200
4. Будинки з легким металевим каркасом та безкаркасної конструкції	10 – 20	20 – 30	30 – 50	50 – 70
5. Промислові будинки з металевим каркасом і бетонним заповненням із площею скління близько 30 %	10 – 20	20 – 30	30 – 40	40 – 50
6. Промислові будинки з металевим каркасом і суцільним слабким заповненням стін і даху	10 – 20	20 – 30	30 – 40	40 – 50
7. Багатоповерхові залізобетонні будинки з великою площею скління	8 – 20	20 – 40	40 – 90	90 – 100
8. Будинки із збірного залізобетону	10 – 20	20 – 30	–	30 – 60
9. Одноповерхові будинки з металевим каркасом і стіновим заповненням з листового металу	5 – 7	7 – 10	10 – 15
10. Те ж, з дахом і стіновим заповненням із хвилястої сталі	7 – 10	10 – 15	15 – 25	25 – 30
11. Цегельні безкаркасні виробничо-допоміжні будинки з перекриттям (покриттям) із залізобетонних збірних елементів одно- і багатоповерхові	10 – 20	20 – 35	35 – 45	45 – 60
12. Те ж, з перекриттям (покриттям) з дерев’яних елементів одно- і багатоповерхові	8 – 15	15 – 25	25 – 35
13. Будинки фідерної або трансформаторної підстанції з цегли або блоків	10 – 20	20 – 40	40 – 60	60 – 80
14. Цегельні складські будинки	10 – 20	20 – 30	30 – 40	40 – 50
15. Легкі склади-навіси з металевим каркасом і шиферною покрівлею	10 – 25	25 – 35	35 – 50
16. Склади-навіси з залізобетонних елементів	20 – 35	25 – 70	80 – 100
17. Адміністративні багатоповерхові будинки з металевим або залізобетонним каркасом	20 – 30	30 – 40	40 – 50	50 – 60
18. Цегельні малоповерхові будинки (один – два поверхи)	8 – 15	15 – 25	25 – 35	35 – 45
19. Цегельні багатоповерхові будинки (три поверхи і більше)	8 – 12	12 – 20	20 – 30	30 – 40
20. Дерев’яні будинки	6 – 8	8 – 12	12 – 20	20 – 30
21. Доменні печі
22. Будинки ГЕС	50 – 100	100 – 200	200 – 300
23. Затвори гребель	20 – 70	70 – 100		–

Продовження табл.5.1.1

 

Елементи об’єкта	Руйнування
Слабке	Середнє	Сильне	Повне
24. Скління будинків звичайне	0,5 – 1	1 – 1,5	1,5 – 3	–
25. Скління будинків з армованого скла	1 – 1,5	1,5 – 2	2 – 5	–
2. Деякі види устаткування
1. Верстати важкі, контактні печі	25 – 40	40 – 60	60 – 70	–
2. Верстати середні, електролітичні ванни	15 – 25	25 – 35	35 – 45	–
3. Верстати легкі	6 – 12	–	15 – 25	–
4. Крани і кранове обладнання	20 – 30	30 – 50	50 – 70
5. Підйомно-транспортне устаткування		50 – 60	60 – 80
6. Ковальсько-пресове устаткування		100 – 110	150 – 200	–
7. Стрічкові конвеєри в галереї на залізобетонній естакаді	5 – 6	6 – 10	10 – 20	20 – 40
8. Ковшові конвеєри в галереї на залізобетонній естакаді	8 – 10	10 – 20	20 – 30	30 – 50
9. Гнучкі шланги для транспортування сипких матеріалів	7 – 15	15 – 25	25 – 35	35 – 45
10. Електродвигуни потужністю до 2 кВт, відкриті	20 – 40	40 – 50	–	50 – 80
11. Те ж, герметичні	30 – 50	50 – 70	–	80 – 100
12. Електродвигуни потужністю від 2 до 10 кВт, відкриті	30 – 50	50 – 70	–	80 – 90
13. Те ж, герметичні	40 – 60	60 – 75	–	75 – 110
14. Електродвигуни потужністю 10 кВт і більше, відкриті	50 – 60	60 – 80	–	80 – 120
15. Те ж, герметичні	60 – 70	70 – 80	–	80 – 120
16. Трансформатори від 100 до 1000 кВ	20 – 30	30 – 50	50 – 60
17. Трансформатори блокові	30 – 40	50 – 60	–	–
18. Генератори на 100 – 300 кВт	30 – 40	50 – 60	–	–
19. Відкриті розподільні пристрої	15 – 25	25 – 35	–	–
20. Масляні вимикачі	10 – 20	20 – 30	–	–
21. Контрольно-вимірювальна апаратура (прилади)	5 – 10	10 – 20	20 – 30
22. Магнітні пускачі	20 – 30	30 – 40	40 – 60	–
23. Електролампи у плафонах	–	–	–	10 – 20
24. Електролампи відкриті	–	–	–	5 – 7
25. Парові котли, парогенератори	50 – 70	70 – 100	100 – 150	Більш 150

 

Продовження табл.5.1.1

 

Елементи об’єкта	Руйнування
Слабке	Середнє	Сильне	Повне
3. Комунально-енергетичні мережі
1. Газгольдери і наземні резервуари для ПММ і хімічних речовин	15 – 20	20 – 30	30 – 40
2. Підземні металеві і залізобетонні резервуари	20 – 50	50 – 100	100 – 200
3. Частково заглиблені резервуари	40 – 50	50 – 80	80 – 100
4. Наземні металеві резервуари та ємності	30 – 40	40 – 70	70 – 90
5. Дерев’яні заглиблені сховища стійкої конструкції	20 – 40	40 - 60	60 - 100
6. Відкрито розташоване устаткування артезіанських свердловин	70 - 110	110 - 130	130 - 170
7. Водонапірні башти	10 - 20	20 - 40	40 - 60
8. Котельні, регуляторні станції й інші споруди в цегельних будинках	7 - 13	13 - 25	25 - 35	35 - 45
9. Металеві вишки суцільної конструкції	20 - 30	30 - 50	50 - 70
10. Трансформаторні підстанції закритого типу	30 - 40	40 - 60	60 - 70	70 - 80
11. Теплові електростанції	10 - 15	15 - 20	20 - 25	25 - 40
12. Розподільні пристрої і допоміжне електроустаткування електростанцій	30 – 40	40 – 60	60 – 80
13. Кабельні підземні лінії	200 – 300	300 – 600	600 – 1000
14. Кабельні наземні лінії	10 – 30	30 – 50	50 – 60
15. Повітряні лінії високої напруги	25 – 30	30 – 50	50 – 70
16. Повітряні лінії низької напруги	20 – 60	60 – 100	100 – 160
17. Повітряні лінії низької напруги на дерев’яних опорах	20 – 40	40 – 60	60 – 100
18. Силові лінії електрифікованих залізниць	30 – 50	50 – 70	70 – 120
19. Підземні сталеві зварені трубопроводи діаметром до 350 мм	600 – 1000	1000 – 1500	1500 – 2000
20. Те ж, діаметром понад 350 мм	200 – 350	350 – 600	600 – 1000
21. Підземні чавунні і керамічні трубопроводи на розтрубах, азбестоцементні на муфтах	200 – 600	600 – 1000	1000 – 2000

Продовження табл.5.1.1

 

Елементи об’єкта	Руйнування
Слабке	Середнє	Сильне	Повне
22. Трубопроводи, заглиблені на 20 см	150 - 200	250 - 350		-
23. Трубопроводи наземні				-
24. Трубопроводи на металевих і залізобетонних естакадах	20 - 30	30 - 40	40 - 50	-
25. Мережі комунального господарства (водопровід, каналізація, газопровід) заглиблені	100 - 200	400 - 1000	1000 - 1500
26. Споруди комунального господарства без конструкцій, що обгороджують	50 – 150	150 – 250	250 – 300
4. Засоби зв’язку
1. Радіорелейні лінії і стаціонарні повітряні лінії зв’язку	30 – 50	50 – 70	70 – 120
2. Повітряні лінії телефонно-телеграфного зв’язку	20 – 40	40 – 60	60 – 100
3. Шестові повітряні лінії зв’язку
	20 – 30	30 – 60	60 – 100
4. Кабельні наземні лінії зв’язку	10 – 30	30 – 50	50 – 60
5. Кабельні підземні лінії зв’язку	20 – 30	–	50 – 100	Більше 100
6. Телефонно-телеграфна апаратура поза укриттями	10 – 30	30 – 50	50 – 60
7. Антенні пристрої	10 – 20	20 – 30	30 – 40
8. Переносні радіостанції	–	60 – 70	70 – 110
5. Захисні споруди
1. Окремо стоячі сховища, розраховані на надлишковий тиск ударної хвилі 500 кПа	500 – 600	600 – 700	700 – 900
2. Окремо стоячі та вбудовані сховища, розраховані на 300 кПа	300 – 400	400 – 550	550 – 650
3. Те ж, на 200 кПа	200 – 300	300 – 370	370 – 450
4. Те ж, на 100 кПа	100 – 140	140 – 180	180 – 220
5. Те ж, на 50 кПа	50 – 70	70 – 90	90 – 110
6. Протирадіаційні укриття, розраховані на 30 кПа	30 – 40	40 – 60	60 – 90
7. Підвали без посилення несучих конструкцій	20 – 30	30 – 60	60 – 80

Продовження табл.5.1.1

 

Елементи об’єкта	Руйнування
Слабке	Середнє	Сильне	Повне
6. Засоби транспорту, будівельна техніка, мости, аеродроми
	1. Вантажні автомобілі й автоцистерни	20 - 30	30 - 55	55 - 65	90 - 130
	2. Легкові автомобілі	10 - 20	20 - 30	30 - 50
	3. Автобуси і спеціальні автомашини з кузовами автобусного типу	15 - 20	20 - 45	45 - 55	60 - 80
	4. Гусеничні тягачі і трактори	30 - 40	40 - 80	80 - 100	110 - 130
	5. Шосейні дороги з асфальтовим і бетонним покриттям	120 – 300	300 – 1000	1000 - 2000	2000 - 4000
	6. Залізничні колії	100 - 150	150 - 200	200 - 300	300 - 500
	7. Рухомий склад	30 - 40	40 - 80	80 - 100	100 - 200
	8. Землерійні дорожньо-будівельні машини	50 - 110	110 - 140	170 - 250	-
	9. Металеві мости з довжиною прольоту 30 - 45 м	50 - 100	100 - 150	150 - 200	200 - 300
	10. Те ж, із прольотом 100 м і більше	40 - 80	80 - 100	100 - 150	150 - 200
	11. Мости залізничні з прольотами 20 м	50 - 60	60 - 110	110 - 130	200 - 300
	12. Те ж, із прольотами до 10 м	50 – 100	100 – 350	350 – 380	380 – 400
	13. Дерев’яні мости	40 – 60	60 – 110	110 – 130	200 – 250
	14. Бетонні греблі	1000 – 2000	2000 –5000
	15. Земляні греблі шириною 80–100 м	150 – 700	700 – 1000		Більше 1000
	16. Злітно-посадочні смуги	300 – 400	400 – 1500	1500 – 2000	2000 – 4000
	17. Транспортні літаки на стоянці	7 – 8	8 – 10	10 – 15
	18. Вертольоти на стоянці	3 – 5	8 – 10	10 – 20	–
	19. Торговельні судна	80 – 100	100 – 130	130 – 180	–

Завдання 5.1.1. Визначити межі зон руйнувань, які утворюються внаслідок вибуху парів бензину. Ємність з бензином V _ємн., заповнена на а відсотків. Вміст бензину у паровій фазі b відсотків. Відстань до об’єкта r, м (табл. 5.1.2). Визначити надлишковий тиск у зоні розташування об’єкта. Надати висновки стосовно зони руйнувань, в яку потрапляє об’єкт, та стійкості цеху до впливу ударної хвилі, запропонувати заходи щодо ліквідації наслідків.

 

Таблиця 5.1.2 - Вихідні дані до завдання

 

Показник	Варіанти
V ємн., м3
Заповнення ємності бензином a, %
Вміст бензину у паровій фазі b, %	2,0	2,5	3,0	2,0	2,5	3,0	2,0	2,0	3,0	2,5
Відстань до об’єкта, м
Показник	Варіанти
V ємн., м3
Заповнення ємності бензином a, %
Вміст бензину у паровій фазі b, %	2,5	2,0	2,5	3,0	2,0	2,5	2,5	3,0	2,0	3,0
Відстань до об’єкта, м

 

Максимальний надлишковий тиск у фронті ударної хвилі визначають за допомогою діаграми. Для цього необхідно визначити масу бензину, який знаходиться у пароподібному стані.

Розв ’ язання

1. Визначимо об’єм, який займає бензин у пароподібному стані, м³, у резервуарі:

; (5.1.1)

, (5.1.2)

де V _пар – об’єм парів бензина в ємності, м^3;

V _ємн - об’єм ємності, м^3;

V _бенз - об’єм бензина в ємності, м³ ;

2. Розрахуємо масу бензину, який знаходиться в пароподібному стані, (т):

, (5.1.3)

де ρ – щільність бензину, т/м³.

3. Врахуємо долю бензину в паровій фазі:

. (5.1.4)

4. За допомогою рис.5.1.1 визначимо максимально можливий надлишковий тиск у районі об’єкта на перехресті ординат – відстань r, м, і маса бензину ,т.

Рисунок 5.1.1– Залежність надлишкового тиску від маси зрідженого вуглеводневого газу та відстані до об’єкта при вибуху газоповітряної суміші

Висновки. При руйнуванні ємності з бензином надлишковий тиск на заданій відстані в районі цеху складає D P _макс., кПа. (Згідно з характеристикою ступенів руйнувань споруд визначити зону, в яку потрапляє об’єкт, та запропонувати заходи щодо ліквідації наслідків).

 

Завдання 5.1.2. Визначити надлишковий тиск, очікуваний в районі механічного цеху при вибуху ємності, в якій знаходиться Q т скрапленого пропану. Відстань від ємності до цеху – r, м (табл. 5.1.3). Надати висновки стосовно зони руйнувань, в яку потрапляє об’єкт, та стійкості цеху до впливу ударної хвилі, запропонувати заходи щодо ліквідації наслідків.

Таблиця 5.1.3 – Вихідні дані до завдання

 

Номер варіанта	Відстань від ємності до цеху r, м	Маса пропану Q,т	Номер варіанта	Відстань від ємності до цеху r, м	Маса пропану Q,т

 

 

Розв ’ язання

1. Визначимо радіус зони детонаційної хвилі, м:

(5.1.5)

де Q – маса скрапленого газу, т.

2. Розрахуємо радіус зони дії продуктів вибуху, м:

r₂ = 1,7 r₁ (5.1.6)

3. Визначимо відносну величину

, (5.1.7)

де r₃ – відстань від місця вибуху до об’єкта (його елементів), м.

4. Розрахуємо максимально можливий надлишковий тиск,кПа в районі об’єкта (його елементів), м:

· при : (5.1.8)

· при . (5.1.9)

Висновок (див. Завдання5.1.1 ).

Завдання 5.1.3. Максимальний можливий надлишковий тиск у районі цеху … кПа (згідно з варіантом). Характеристика цеху: будинок одноповерховий, цегельний, безкаркасний. Технологічне устаткування включає: крани і кранове устаткування, важкі верстати, трубопроводи (повітропроводи) на металевих естакадах і кабельні наземні мережі.

 

Таблиця 5.1.4 - Вихідні дані до завдання

 

Найменування

Варіанти

Надлишковий тиск, кПа

Будинок цеху

Безкаркасна конструкція

З легким металевим каркасом

Устаткування цеху

Верстати важкі і середні

Верстати середні і легкі

Кранове устаткування, контрольно-вимірювальні прилади (не захищені)

Лінія електропостачання кабельна наземна

Найменування

Варіанти

Надлишковий тиск, кПа

Продовження табл.5.1.4

Найменування	Варіанти
Надлишковий тиск, кПа
Будинок цеху	З легким металевим каркасом	Зі збірного залізобетону
Устаткування цеху	Верстати середні і легкі	Верстати важкі і легкі
Кранове устаткування, контрольно-вимірювальні прилади (не захищені)
Лінія електропостачання кабельна наземна

Розв ’ язання

Оцінювання стійкості проводиться у такій послідовності:

1. Виділяємо основні елементи цеху (мостові крани і верстати, система повітря подачі й електромережа та інше, згідно з варіантом). З табл.5.1.1 знаходимо для кожного елемента цеху надлишковий тиск, що викликає слабкі та середні руйнування.

2. Знаходимо межу стійкості кожного елемента цеху: максимальне значення надлишкового тиску, що викликає слабкі руйнування. Наприклад, будинок цеху має межу стійкості до ударної хвилі – 20 кПа, крани і кранове устаткування – 30 кПа, верстати – 40 кПа і т.д.

3. Визначимо межу стійкості цеху в цілому за мінімальною межею стійкості вхідних у його склад елементів (D Р _фmin = 20 кПа).

Висновки:

1. При заданих вихідних даних цех нестійкий до ударної хвилі, тому що D Р _Фmin > D P _фlim (30 кПа > 20 кПа).

2. Доцільна межа стійкості з економічних міркувань приймається 30 кПа.

3. При 30 кПа, максимальному можливому надлишковому тиску, цех нестійкий у роботі.

Пропозиції. Для підвищення стійкості цеху до 30 кПа необхідно підвищити стійкість споруд цеху шляхом застосування пристроїв контрфорсів, підкосів, додаткових рамних конструкцій; кабельну електромережу і повітропроводи прокласти під землею; уразливі вузли кранів і кранового устаткування закрити за-хисними кожухами; установити додаткові колони кранів (див. Практикум із курсу «Цивільна оборона» /М. А. Кулаков, В. О. Ляпун, Н. П. Мандрика та ін.; за ред. проф. В. В. Березуцького. – Х.: Факт, 2007. – 120 с.).