Значения базовых давлений для зданий и сооружений

Наименование (тип) зданий или сооружений	DР0jср кПа
Антисейсмические, повышенной С тяжелым каркасом и крановым оборудованием То же самое, но без кранового оборудования Железобетонные каркасные С легким металлическим каркасом и без него Кирпичные бескаркасные С металлическим каркасом и под волнистой сталью Деревянные

 

б) при давлениях на фронте ВУВ DР_j3<DР_ф<DР_j4, возможны реставрация неподвижных и подвижных сооружений, вы­живание людей;

в) при DR₂<DР_ф<DR₃ - полное разрушение остекления зданий и увечья людей;

г) при DR₁<DР_ф<DR₂ - 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 - Q, и ее средним значением (математическим ожиданием данной случайной величины) - i_ср.

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

i_cp=5[1-exp(-f₁)]; f₁= 0,7×[(DP_ф/DP_jср)-0,3]. (3.9)

Рис. 3.3. Графики кривых Q_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_jср (дн). Значения последних параметров можно про­гнозировать с помощью следующих формул:

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

где S_j - общая площадь восстанавливаемого здания, м².

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
Давление ВУВ (бар) и степень повреждения в радиусе, м: 0,3...0,1- тяжелые повреждения зданий и увечья людей 0,1...0,03 - полное разрушение стекол и контузии людей 0,03...0.01 - 10% разрушение остекления и ушибы людей

 

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×v×M/4,52, (3.12)

где a, b, v - доля участвующего во взрыве газа, коэффициенты его удельного энерговыделения и возможного усиления избыточного деления на фронте ВУВ (для наземного взрыва v=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

Параметры поражающих тепловых факторов

Удаление, м
Тепловой поток, кВт/м^2	10	7.15	5,21 15,4	3,90 12,0	2,95 9,8	8,0	6,6	5,5	4,6
Тепловой поток, кВт/м^2	28,7		17,5 30		10.2		5,3		2,7

Конкретные рекомендации. При определении разрушительного эффекта тепловых факторов, рекомендуется руководствоваться следующим. Для возникновения у людей ожогов первой степени, требуется удельная тепловая мощность не менее 1,7 кВт/м². Уме­ренные и тяжелые ожоги второй степени возникают соответственно при получении человеком тепловой энергии в 42 и 84 кДж/м², а тяже­лые ожоги третьей степени требуют 162 кДж/м².

Тепловые импульсы, приводящие незащищенных от них людей к ожогам 1-ой, 2-ой и 3-ей степени, могут иметь зоны поражения, ра­диусы которых рассчитываются по следующим формулам:

R_1t=(5,2±0,2)M^5/12; R_2t=(3,7± 0,2)М^5/12; Рз,=(2,6± 0,2)М5/12. (3.13)

При дефлаграционном горении 1000 кг ТВС с образованием огненно­го шара, например, соответствующие радиусы оказываются равными (88...96), (53...68) и (44...48) м.

Удельный тепловой поток - q, приводящий к повреждениям большинства типов производственного оборудования, составляет примерно 10 кВт/м² Конкретные значения величины этого потока и его удельной критической мощности - q«p для материалов и веществ (кВт/м² × с) совместно с предельно допустимыми длительностями воз­действия (от начала до воспламенения - t_в), приведены в табл. 3.8.

Оценка размеров огненного шара, образующегося при воспла­менении паров топлива или в результате утечки природного газа, проводится также с помощью соответствующих экспериментальных формул. Например, для М массы испарившегося углеводородного топлива или сжиженного газа (т), его диаметр (м), мощность тепло­вого потока (ГВт) и время существования (с) соответственно равны:

D_ош=55×М^1/3; Е_oш=12,3×М^2/3; t_ош = 3,8×М^1/3 (3.14)

Расчет по вышеприведенным формулам для М =50 т приводит, например, к таким результатам: D_ош = 200 м, Е_ош = 170 ГВт и t_ош = 14 с.

Таблица 3.8.