Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Нагрузки, создаваемые ударной волной в результате взрыва ем­костей со сжатым газом, взрыва газовоздушной смеси, воздушного и наземного ядерных взрывов, приводят к разрушениям зданий, сооружений, оборудования, установок и т. д.

В результате разрушения объектов возникают чрезвычайные ситуации с соответствующими степенями разрушения, опрокиды­вания и смещения оборудования и установок.

Для принятия решений по проведению восстановительных ра­бот на объектах, подвергшихся разрушению, необходимо провести оценку степени разрушения.

 

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

 

2.1. Взрыв емкости со сжатым газом.

Тротиловый эквивалент, кг,

,

где А — работа взрыва (работа газа при адиабатическом расширении), МДж.

 

где р ₁ - начальное давление в сосуде, МПа; V — начальный объем газа, м³; р ₂ — конечное давление, МПа; р ₂ = 0,1 p ₁; m — показатель адиабаты; m = 1,4.

 

Безопасное расстояние, м, от места взрыва для человека

Безопасное расстояние, м, от места взрыва для жилой заст­ройки

 

2.2. Взрыв газовоздушной смеси.

Избыточное давление при взрыве газовоздушной смеси, кПа,

,

 

где m - масса горючего газа, кг; H _т — теплота сгорания, кДж/кг; H _т = 40·10³кДж/кг; р ₀ - начальное давление, кПа; р ₀ = 101кПа, z - доля участия взвешенного дис­персного продукта при взрыве; z = 0,5; V _п - объем помещения, м³; с — теплоем­кость воздуха, кДж/кг; с = 1,01 кДж/кг; ρ - плотность воздуха, кг/м³; ρ - 1,29 кг/м³; Т ₀ - температура в помещении, К; T ₀ = 300 К; R _H - коэффициент негерметичнос­ти помещения; R _H = 3.

 

2.3. Ядерный взрыв и взрыв емкости.

Избыточное давление, кПа, во фронте ударной волны назем­ного и воздушного ядерного взрыва, а также при взрыве емко­сти со сжатым газом

где R — расстояние от центра взрыва, м.

 

2.4. Степень разрушения объекта воздействия.

Степень разрушения объекта воздействия (здания, сооруже­ния и т. д.) оценивают по критерию физической устойчивости (сильное, среднее, слабое), а объекты воздействия (оборудова­ние, установки и т. д.) — по критерию опрокидывания и сме­щения.

2.4.1. Если под воздействием ударной волны с избыточным давле­нием элементы производственного комплекса разрушаются полностью, разрушение оценивается как сильное; если эле­менты производственного комплекса в этих условиях могут быть восстановлены в короткие сроки, разрушение оценива­ется как среднее или слабое.

Степень разрушения производственных комплексов в зави­симости от избыточного давления может быть оценена сле­дующим образом:

для промышленного здания с металлическим или железобе­тонным каркасом: при избыточном давлении 50...60 кПа — сильное, 40...50 кПа — среднее, 20...40 кПа — слабое; для кирпичного многоэтажного здания с остеклением: при избыточном давлении 20...30 кПа— сильное, 10...20 кПа — среднее, 8...10 кПа —слабое;

для кирпичного одно- и двухэтажного здания с остекле­нием: при избыточном давлении 25...35 кПа— сильное, 15...25 кПа — среднее, 8...15 кПа — слабое; для приборных стоек: при избыточном давлении 50...70кПа — сильное, 30...50 кПа — среднее, 10...30 кПа — слабое;

для антенных устройств: при избыточном давлении 40 кПа — сильное, 20...40 кПа — среднее, 10...20 кПа — сла­бое;

для открытых складов с железобетонным перекрытием: при избыточном давлении 200 кПа — сильное.

2.4.2. Степень опрокидывания и смещения антенного устройства или приборной стойки. Скоростной напор взрыва, кПа,

,

где р ₀ — начальное атмосферное давление, кПа.

Допустимый скоростной напор взрыва, кПа, при опрокиды­вании антенного устройства или приборной стойки

,

где a и b — высота и ширина объекта, м; G — масса объекта, Н; С_х — коэффициент аэродинамичного сопротивления; S - площадь поперечного сечения приборной стойки, м².

Если скоростной напор взрыва больше допустимого при оп­рокидывании, то антенное устройство или приборная стой­ка опрокинется.

Допустимый скоростной напор взрыва при смещении ан­тенного устройства или приборной стойки

где f - коэффициент трения.

Если скоростной напор взрыва больше допустимого при смещении, то антенное устройство или приборная стойка сместится.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

 

3.1. Выбрать вариант (см. таблицу).

3.2. Ознакомиться с методикой расчета.

3.3. Выполнить расчет в соответствии с выбранным вариантом.

3.4. Подписать отчет и сдать преподавателю.

 

Варианты заданий

к практическим занятиям по теме

«Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной».

 

Вариант определяют по первой букве фамилии и последней цифре учебного шифра. Для студентов, чьи фамилии начинаются с букв А...3, — варианты 1...10; И...П — 11...20; Р...Я — 21...30.

 

Вариант	Источник разрушения	Начальное давление, МПа, или тротило-вый эквивалент, Мт	Объем емкости, м^3	Объект воздействия	Расстояние от центра взрыва, м	Высота и ширина объекта, м	Площадь поперечного сечения объекта, м^2	Масса объекта, кг	Коэффициент трения	Коэффициент аэродинамического сопротивления
	Емкость со сжатым газом	0,5		Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
	Наземный ядерный взрыв		-	Приборная стойка		1,4×0,5	0,28		0,5	0,85
Двухэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
	Емкость со сжатым газом		0,05	Складское кирпичное здание		-	-	-	-	-
Антенна спутникового телевидения		1,5×1,5	1,8		0,16	1,6
	Воздушный ядерный взрыв		-	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		2×0,5	0,4		0,4	0,85
	Емкость со сжатым газом			Двухэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		1,5×0,3	0,3		0,3	0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,01	-	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,5×0,3	0,01		0,4	0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,1	-	Промышленное здание с металлическим и железобетонным каркасом		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,5×0,4	0,1		0,3	0,85
	Емкость со сжатым газом	0,05		Кирпичная стена многоэтажного дома с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,4	0,18		0,5	0,9
	Наземный ядерный взрыв		-	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		1,4×0,5	0,4		0,4	0,9
	Емкость со сжатым газом		0,5	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,6	0,18		0,3	0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,5	-	Кирпичная стена многоэтажного дома с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,4	0,18		0,5	0,9
	Наземный ядерный взрыв		-	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,6	0,18		0,5	0,85
	Взрыв газовоздушной смеси	10 кг горючего вещества		Промышленное здание с металлическим и железобетонным каркасом		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,3	0,18		0,5	0,85
	Воздушный ядерный взрыв	0,1	-	Промышленное здание с железобетонным каркасом		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,3	0,18		-	0,5
	Емкость со сжатым газом		0,8	Одноэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Антенное устройство		0,5×0,4	0,1		0,9	0,4
	Наземный ядерный взрыв	0,01	-	Одноэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Антенное устройство		0,5×0,4	0,1		0,9	0,4
	Емкость со сжатым газом			Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,4	0,18		0,6	0,4
	Емкость со сжатым газом			Одноэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,5×0,3	0,1		0,85	0,4
	Воздушный ядерный взрыв	0,01	-	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,4	0,18		0,6	0,4
	Емкость со сжатым газом			Одноэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		1,6×0,4	0,3		1,2	0,5
	Наземный ядерный взрыв	0,01	-	Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,5×0,3	0,1		0,4	0,85
	Наземный ядерный взрыв	0,1	-	Промышленное здание с металлическим и железобетонным каркасом		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,5×0,3	0,1		0,85	0,4
	Взрыв газовоздушной смеси	50 кг горючего вещества		Одноэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		1,4×0,2	0,2		0,85	0,4
	Наземный ядерный взрыв	0,5	-	Одноэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		1,4×0,2	0,2		0,85	0,4
	Взрыв газовоздушной смеси	10 кг горючего вещества		Промышленное здание с металлическим и железобетонным каркасом		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,3	0,18		0,85	0,5
	Взрыв газовоздушной смеси	10 кг горючего вещества		Промышленное здание с металлическим и железобетонным каркасом		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,5×0,4	0,1		0,85	0,3
	Взрыв газовоздушной смеси	10 кг горючего вещества		Кирпичная стена многоэтажного дома с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		0,9×0,4	0,18		0,9	0,5
	Емкость со сжатым газом	0,4		Многоэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Приборная стойка		1,6×0,6	0,32		0,5	0,4
	Наземный ядерный взрыв		-	Двухэтажное кирпичное здание с остеклением		-	-	-	-	-
Антенная стойка с усилителем		2×0,03	0,08		-	0,85
	Емкость со сжатым газом		0,05	Складское кирпичное здание		-	-	-	-	-
Антенна спутникового телевидения		1,6×1,6	0,32		0,16	1,4