Значения базовых давлений для зданий и сооружений

Наименование (тип) зданий или сооружений	D P 0 j ср, кПа
Антисейсмические, повышенной прочности	80
С тяжелым каркасом и крановым оборудованием	30
То же самое, но без кранового оборудования	25
Железобетонные каркасные	27
С легким металлическим каркасом и без него	20
Кирпичные бескаркасные	13
С металлическим каркасом и под волнистой сталью	10
Деревянные	7

Критерии оценки ущерба. При известных значениях давлений D P_{j ср}, D P _{0 j ср} и D P_ji, следует руководствоваться 1)детерминистскими или 2)вероятностными критериями оценки тяжести ущерба.

В первом случае, например, такими: а)если барическое давление D P _ф  превышает D P_{j 4}, то в данной точке зоны поражения будут необратимые повреждения зданий и транспортных средств, массовая гибель людей; б)при давлениях на фронте ВУВ D P_{j 3} < D P _ф £ D P_{j 4 ,} возможны реставрация неподвижных и подвижных сооружений, выживание людей; в)при DR ₂ < D P _ф £ DR ₃ -полное разрушение остекления зданий и увечья людей; г)при DR ₁ < D P _ф £ DR ₂ - незначительные повреждения остекления и мелкие ушибы людей.

Во втором случае - при вероятностной оценке исхода фугасного воздействия на здания и сооружения, учитывающей реально наблюдаемый разброс прочностных свойств даже однотипных объектов, можно руководствоваться зависимостью между вероятностями конкретных (i -ых) степеней повреждения - O _i и ее средним значением (математическим ожиданием данной случайной величины) - i _ср.

Графическое представление данной функции дано на рис. 3.3, а значение входящего в нее параметра i, характеризующего ожидаемую степень ущерба, рассчитывается по следующим формулам:

  i _ср = 5 [1- exp (- f ₁)];      (3.9)

       f ₁ = 0,7 × [(D P _ф / D P_{j ср})-0,3 ].

Рис. 3.3. Графики кривых O _i (i _ср)

Конкретные рекомендации. При оценке непосредственного ущерба поврежденным зданиям и сооружениям, следует пользоваться рекомендациями ЦНИИ ОМТП РФ. Следуя им, средняя относительная стоимость ремонтно-восстановительных работ, определяемая как процентная доля начальной цены рассматриваемых объектов, может быть аппроксимирована такими полуэмпирическими формулами[17]:

C_icp=1-exp(-f₂); f₂=0,05 × i_cp^2,4 .                      (3.10)

В случае отсутствия данных о начальной цене поврежденных зданий, величина причиненного им ущерба должна рассчитываться путем оценки стоимости социального времени[6], необходимого для реставрационных работ: через известную в строительстве цену одного человеко-дня и их количество, определяемое перемножением среднего числа строительных рабочих - N_icp (чел) на продолжительность ремонта - t _icp (дн). Значения последних параметров можно прогнозировать с помощью следующих формул:

  N_icp = 2(9+0,015 × C_icp × S_j); t _icp =(7,2 × C_icp × S_j)/ N_icp, (3.11)

где S_j  - общая площадь восстанавливаемого здания, м².

Напомним, что другой способ вероятностного прогноза величины фугасного ущерба связан с использованием пробит-функций. Некоторые их параметры, необходимые для оценки степени поражения людей, в том числе и с учетом "метательного" эффекта ВУВ, приведены в табл. 3.4. Расчеты по ним показывают, что давления в 5...8 бар влекут их безусловное смертельное поражение; 3,5...5 бар -приводят к летальному исходу в 50% случаев, 2...3 бар - являются порогом смертельного поражения, а 1,3...2 бар сопровождаются тяжелой степенью поражения легких человека и разрывом его барабанных перепонок в 50% случаев.

В целом же, при прогнозировании ущерба от взрывоподобного высвобождения энергии, следует также учитывать способность ВУВ отбрасывать с большой скоростью людей и другие, не прикрепленные к земле объекты, а также поражать их летящими фрагментами зданий, транспортных средств и оборудования. В некоторых случаях по этим причинам возможен разброс массивных предметов на удаления до 1 км. Поскольку предусмотреть подобный аэродинамический эффект практически невозможно, то обычно ограничиваются учетом лишь небольших осколков режущего и ударного воздействия.

Приближенная оценка. Подобным, если не большим разрушительным действием обладают объемные взрывы облака сжиженных газов или легких фракций нефти, испарившихся в ограниченных объемах. Размеры зон поражения, вызванных дефлаграционной вспышкой облака нефтяных газов, приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6.

Размеры зон фугасного поражения, м

Масса облака нефтяных газов, кг	1000	10000
Давление ВУВ (бар) и степень повреждения в радиусе, м:
0,3...0,1- тяжелые повреждения зданий и увечья людей	16	35
0,1...0,03 - полное разрушение стекол и контузии людей	54	117
0,03...0.01 - 10% разрушение остекления и ушибы людей	163	352

 

Для приближенной оценки последствий таких взрывов, используется изложенный выше подход, в предположении о возможности определения их тротилового эквивалента (кг) по такой формуле [3]:

q = 0,044 × a × b × n × M /4,52,                         (3.12)

где a, b, n - доля участвующего во взрыве газа, коэффициенты его удельного энерговыделения и возможного усиления избыточного давления на фронте ВУВ (для наземного взрыва n =2);

  М - масса горючего газа в топливовоздушной смеси, кг.

При использовании формулы (3.12) рекомендуется следующее: а)величину a принимать принадлежащей отрезку [0,1...0,5] - меньшие значения соответствуют открытым пространствам, средние -замкнутым объемам, максимальные - водородным смесям; б) коэффициент b следует брать из табл. 3.1 или соответствующей справочной литературы.

Прогноз зон теплового поражения. Оценка ущерба людским, материальным и природным ресурсам от данного фактора наиболее актуальна при оценке ущерба от аварийного выброса веществ, способных в последующем выделять накопленную в них химическую энергию следующими тремя основными сценариями: а)факельное горение струи топлива, б)поверхностное его выгорание в пределах образовавшегося бассейна, в)испарение сжиженных газов с образованием ТВС, завершающееся вспышкой в форме огненного шара или взрывом типа BLEVE.

Общие принципы. Обработка многочисленных эмпирических данных свидетельствует о таком соотношении между перечисленными способами высвобождения энергии углеводородных топлив в случае их пролива[20]: в 35% случаев это завершается взрывом образовавшегося облака ТВС, в 35% - его воспламенением с образованием огненного шара, в 10% - постепенным выгоранием и в оставшихся 20% случаев - медленным испарением, без воспламенения образовавшейся ТВС.

Поражающий эффект в первых трех случаях определяется величиной теплового импульса, излучаемого очагом пожара или взрыва, и зависит от диаметра и массы огненного шара, скорости его выгорания, а также от стойкости подверженных воздействию объектов и полученной ими тепловой дозы.

В табл. 3.7 приведены данные об изменении удельного теплового потока в зависимости от удаления от центра очага пожара, вызванного горением широкой фракции легких углеводородов. В первой строке таблицы - в безветренную погоду, во второй - при ветре со скоростью 5 м/с, с подветренной стороны; в числителе - на площади с радиусом разлива в 25 м и в знаменателе - 50 м.

Таблица 3.7.