, м
, м/с
Если элементы объекта или объект не являются типичными и справочные данные для них отсутствуют, степень повреждения таких объектов определяется расчётным путём.
При действии ударной волны нагрузки на объекте создаются давлением в ударной волне и скоростным напором. В зависимости от габаритов объекта и особенностей его конструкции та или иная степень его повреждения или вид воздействия будет вызываться либо избыточным давлением, либо скоростным напором, либо совместным действием обоих видов нагрузок. Характер изменения нагрузок в функции времени на различных поверхностях обтекаемого ударной волной объекта показан в работе [6].
При ураганах нагрузки создаются скоростным напором, определяющими параметрами которого являются плотность и скорость воздушных масс. При действии волны прорыва- гидропотоком, критическими параметрами которого в данном случае являются глубина потока и скорость течения. При землетрясениях нагрузки определяются сейсмической волной. Критическими параметрами в данном случае являются ускорение (скорость) и период колебаний грунта.
Зная нагрузки, форму, габариты и прочностные характеристики объекта, можно оценить характер и степень его повреждений.
Широкое распространение нашли также методики расчёта, основанные на использовании эмпирических данных, полученных в ходе модельных и полигонных испытаний объектов. Одна из таких методик в качестве примера приводится ниже [9]. Методика предлагает для определения величины избыточного давления на фронте воздушной ударной волны, при котором наступают те или иные степени повреждения промышленных, административных и жилых зданий, использовать следующие эмпирические зависимости:
|
|
- для промышленных зданий
кПа, (44)
- для административных и жилых зданий
кПа, (44)
В формулах (43) и (44) 
– коэффициент, характеризующий степень разрушения здания, равный 1 – для полных разрушений; 0,87 – для сильных разрушений; 0,56 – для средних разрушений и 0,35 для слабых разрушений,
где 
– коэффициент, учитывающий влияние типа конструкции на устойчивость здания и соответственно равный 1 – для бескаркасных конструкций, 2 – для каркасной конструкции, 3,5 – для монолитной конструкции из железобетона;
– коэффициент, учитывающий влияние на устойчивость вида использованного строительного материала. Коэффициент Км равен 1 – для дерева, 1,5 – для кирпича, 2 – для слабо армированного железобетона (µ<0,3) и 3 – для нормально армированного железобетона (µ>0,3), где
µ – коэффициент армирования железобетона
–, 
и 
масса стальной арматуры и бетона в строительном материале;
– коэффициент, учитывающий высоту здания, где 
высота здания в метрах;
– коэффициент, учитывающий сейсмостойкость конструкции здания. равен 1 – для несейсмостойких конструкций, 1,5 – для сейсмостойких конструкций;
– коэффициент, учитывающий грузоподъемность кранового оборудования промышленного здания.
,
где Q – грузоподъемность крана в тоннах.
Пример 9.
Определить величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны, при которых промышленное здание получит различные степени разрушения. Здание каркасной конструкции, несейсмостойкое, стены кирпичные, высота здания 10 м, грузоподъемность мостового крана Q – 5 т.
Решение.
Пользуясь исходными данными, определяем величины коэффициентов и величину избыточного давления для различных степеней разрушения здания:
– для полных разрушений:
= 1; = 2; 
= 1,5; 
= 0,846; 
= 1;
= 1,023
= 14·1·2·1,5·0,846·1·1,023 = 36,4 кПа
– для сильных разрушений
= 0,87; = 14·0,87·2·1,5·0,846·1·1,023 = 31,6 кПа
– для средних разрушений = 0,56 = 36,4·0,56 = 20,4 кПа
– для слабых разрушений = 0,35 = 36,4·0,35 = 12,7 кПа
Для объектов, имеющих небольшие размеры и быстро обтекаемых ударной волной основная нагрузка так же, как и при ураганах, создается скоростным напором. Действие скоростного напора может привести к смещению объектов относительно основания, их отбрасыванию, опрокидыванию или ударной перегрузке. При смещении объектов, например станков, будет иметь место обрыв кабелей, трубопроводов, повреждение кожухов, измерительных приборов, нарушение горизонтальности, центровки и других параметров, что в целом соответствует по своему характеру слабым и средним повреждениям. При отбрасывании объекта, что происходит при значительном превышении действующей силой F силы трения Fтр, он будет подвергаться ударам. При этом возможны сильные повреждения, а иногда и полное разрушение объекта, в результате деформации опорных устройств, появление в них трещин, деформирования и заклинивания движущихся частей и т.п. Те же последствия характерны и при опрокидывании объектов. Величина действующей при этом нагрузки на объект равна:
|
|
, (45)
где 
, (46)
и 
– соответственно площадь лобовой поверхности (миделя) и коэффициент аэродинамического сопротивления объекта.
Значения для тел различной формы приводятся в справочниках. Для тел, имеющих сложную форму, могут быть приблизительно рассчитаны по формуле:
где и 
– соответственно коэффициент аэродинамического сопротивления и площадь миделя i -й части сложного тела.
Пример 10.
Тело состоящие из цилиндра и двух полусфер, обтекается ударной волной в направлении перпендикулярном его оси. Определить коэффициент аэродинамического сопротивления тела, если диаметр цилиндра d =1 м, высота h =9 м.
Решение.
Определяем площадь миделя тел.
S 1= S 3=πd2/8=3,14·12/8 = 0,3925 м2, S 2= d · h =1·9=9 м2.
м2
Находим коэффициент аэродинамического сопротивления тела:
Для ударной волны избыточное давление скоростного напора может быть приблизительно также определено через избыточное давление на фронте ударной волны с помощью зависимости:
(47)
Схема нагружения объекта и действующие силы показаны на рис 6.
Рис 3.4б. Схема нагружения объекта ударной волной и скоростным напором
Условие смещения незакрепленного объекта:
F > F тр; ∆ Р ск С х S > fmg, (48)
где m – масса объекта, g – ускорение свободного падения, F тр - сила трения, f – коэффициент силы трения.
Значения f приведены в табл. 21.
Таблица 21
