Оценка устойчивости элементов стройплощадки к воздействию взрыва горючевоздушной смеси и разработка предложений по ее повышению

Тема: Оценка устойчивости элементов стройплощадки к воздействию взрыва горючевоздушной смеси и разработка предложений по ее повышению.

Исходные данные: На расстоянии 950 м от стройплощадки расположен пункт налива жидкого топлива. Масса хранимого на пункте топлива составляет 150 т.

Требуется исполнить:

1.  Дать характеристику очага взрыва.

2.  Определить степень разрушения объектов на стройплощадке.

3.  Разработать предложения по повышению устойчивости стройплощадки.

1.  Характеристика очага взрыва.

При взрыве емкостей с жидким топливом взрывается не горючее, а его пары. Смесь паров жидкого топлива с воздухом называется горючевоздушной смесью (ГВС), которая образуется в свободном пространстве между поверхностью жидкого топлива и крышкой емкости.

При взрыве ГВС образуются три зоны (см. рис. 1):

1.  Зона бризантного действия с примерно одинаковым избыточным давлением (17 кгс/см²).

2.  Зона с уменьшающимся давлением. На границе оно составляет 3 кгс/см². Радиус этой зоны в 1,7 раза больше первой, т.е. R₂=1,7 R₁.

3.  Зона воздушо-ударной волны.

В зонах 1 и 2 все наземные объекты полностью разрушаются. Поэтому расчет устойчивости выполняется только для объектов третей зоны.

2.  Определение степени разрушения объектов на стройплощадке.

Сначала построим графики, характеризующие действие ударной волны: график зависимости DP_ф и DP_ск от расстояния (рис. 6.2 и 6.3 соответственно). Для построения первого графика используем принцип эквивалентности взрыва. Для некоторых значений избыточного давления DP_ф определим соответствующие радиусы по формуле:

                       [   ]

где: R_табл – радиусы изолиний давления ударной волны от взрыва топлива массой Q_табл. Q_зад=150 т – масса топлива по заданию.

Рис 6.1.

Значения DP_ск определим по формуле:

                 [   ]

Все указанные расчеты объединены в таблицы 6.1 и 6.2. Кроме того, построены графики этих зависимостей на рисунках 6.2 и 6.3.

Таблица 6.1.

	Значения DPф, кПа
	300	200	100	50	30	20	10
Расстояние до источника взрыва, м	170	202	276	404	553	712	1020

Таблица 6.2.

Расстояние до источника взрыва, м	170	202	276	404	553	712	1020
Значения DPск, кПа	220.6	108.7	30.5	8.1	3.0	1.4	0.3

Рис 6.4.

По полученным радиусам строятся круги от источника взрыва, обозначающие изолинии давления с соответствующим значением. В таблицу 6.3 вносятся объекты на стройплощадке, попавшие в наибольший радиус. Для них определяются предел устойчивости и значение избыточного давления. Эти данные для дальнейшего анализа вносятся в таблицу 6.3, где делается заключение по степени их разрушения. В зону действия взрыва входит кран КС4361. Этот объект следует рассчитать на опрокидывание. Условие устойчивости против опрокидывания – момент опрокидывающих сил относительно ребра опрокидывания меньше момента удерживающих сил относительно того же ребра. Опрокидывающей силой будет являться равнодействующая скоростного напора на кран. Удерживающей – вес крана. Приравнивая эти моменты, можно получить значение предельного скоростного напора. Формула эта используется в дальнейшем расчете. Масса крана 33 т, основные габариты и размеры, необходимые для расчета указаны на рисунке 4. Условно представим кран состоящим из двух деталей – стрелы и ходовой части. Эти детали можно считать прямоугольными параллелепипедами коэффициентом лобового сопротивления 1.3. Тогда предел устойчивости против опрокидывания будет равен:

 кПа.                [   ]

Где m – масса крана, т.

       G – ускорение свободного падения, м/с².

       B – ширина крана, м.

       С_x – коэффициент обтекания.

       S_m – площадь миделего сечения, м².

       z – высота приложения равнодействующей скоростного напора, м.

Таблица 6.3

Наименование объектов стройплощадки	Расстояние R, м	DPф/DPск (DРлоб) в районе объекта, кПа	Предел устойчивости объекта DPф/DPск (DРлоб) , кПа [   ]	Степень разрушения объекта
Объекты первой группы
Бытовка 1	880	17/-	10/-	Слабое
Прорабская 1	870	17/-	10/-	Слабое
Склад инвентаря	885	17/-	10/-	Слабое
Бытовка 2	980	12/-	10/-	Слабое
Прорабская 2	985	12/-	10/-	Слабое
Компрессорная	995	11/-	10/-	Слабое
Столярная мастерская	1010	10/-	6/-	Среднее
Объекты второй группы
Кран КС4561	940	14/1.1	20/5.2	Не пострадал

3.  Разработка предложений по повышению устойчивости стройплощадки.

Анализ таблицы 6.3 показывает, что в основном объекты на стройплощадке мало пострадают. Хотя в целях снижения опасных последствий следует принять определенные меры по повышению устойчивости стройплощадки к последствиям рассмотренной чрезвычайной ситуации. Обычно принимают следующие меры. Рассредоточение объектов, создание резервов, дублирование важных объектов и непосредственная защита. По всей видимости, эти меры мало применимы в данных условиях: стесненность в территории при строительстве внутри города не позволит рассредоточить или продублировать слабые объекты. Следует отметить, что строительная организация обладает достаточным количеством средств, чтобы восстановить пострадавшие бытовки и другие временные постройки без особых затруднений. Единственное, что можно порекомендовать, это использовать более мощную конструкцию для столярной мастерской, которая позволит также сохранить оборудование.