Оценка устойчивости элементов строительной площадки к воздействию взрыва горюче-воздушной смеси и разработка предложений по ее повышению

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Тема:

«Оценка устойчивости элементов строительной площадки к воздействию взрыва горюче-воздушной смеси (ГВС) и разработка предложений по ее повышению»

Исходные данные

На удалении 575 м от центра реконструируемого моста на пересечении Херсонского переулка и Синопской набережной расположена АЗС с массой хранимого топлива 200 т.

Необходимо:

1) дать характеристику очага взрыва;

2) определить степень разрушения элементов объекта при взрыве ВВ;

3)  разработать предложения по повышению устойчивости объекта.

Уяснение поставленной задачи.

Возможное техническое состояние элементов строительной площадки ( в случае возникновения ЧС на взрывоопасных объектах ) зависит от их физической устойчивости и расчетных параметров ударной волны, воздействующей на эти элементы.

Основными расчетными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются:

-  избыточное давление во фронте ударной волны DРф (кПа, кг/см2), вызывающее  разрушающее действие;

-  величина скоростного напора (динамическая нагрузка) DРск (кПа, кг/см2), обладающего метательным действием и вызывающим смещение, опрокидывание и отброс элементов строительной площадки.

Между указанными параметрами существует зависимость:

DРф2

 

DР_ск=2,5                     

        DР_ф+720

Для  сравнительной оценки устойчивости различных элементов строительной площадки используется единый показатель  DРф .

Таким образом, для выполнения задачи необходимо определить  DРф(DРск) в районе каждого элемента строительной площадки и сравнить эти параметры с предельными значениями DРф , вызывающими слабые, средние и сильные разрушения строительной площадки.

Характеристика возможных взрывов и построение графиков изменения  DРф на различном удалении R от источников ЧС .

 При разрушении емкостей с жидким топливом взрывается не само топливо, а горюче-воздушная смесь (ГВС), т.е. пары топлива, скапливающиеся в свободном объеме между верхней поверхностью жидкости и крышкой резервуара.

Взрыв ГВС представляет собой ее химическое превращение в результате нарушения внутримолекулярных связей. Это превращение протекает чрезвычайно быстро с образованием большого количества сильно нагретых газообразных продуктов взрыва.

При взрыве горюче-воздушной смеси  образуются  III зоны :

Зона I , бризантного действия в пределах облака ГВС с примерно одинаковым избыточным давлением в пределах 17 кгс/см2 , радиус зоны R1 зависит от массы продукта Q, и составляет при Q=100т R1=90м;

Зона II действия продуктов взрыва, где избыточное давление постепенно падает и на границе составляет примерно 3 кгс/см2, радиус действия продуктов взрыва R2 в среднем в 1,7 раза больше радиуса первой зоны, т.е. R2=1,7R1=153м;

Зона III действия воздушной ударной волны.

 В I и II зонах все наземные здания и сооружения разрушаются полностью.

Когда прекращается расширение продуктов взрыва, ударная волна отрывается от них и продолжает двигаться самостоятельно. В некотором пространстве, лежащем за фронтом ударной волны, образуется зона разряжения, в которую устремляется воздух. Это обстоятельство приводит к тому, что в ряде случаев падение разрушенных ударной волной предметов происходит в направлении, противоположном направлению движения фронта ударной волны.

Таким образом, при взрыве ГВС наибольшее практическое значение имеет знание характера DРф в зоне действия воздушной ударной волны.

Графики D Р_ф = f (R) в этой зоне можно построить, используя табличные значения спада DР_ф .для массы взрывоопасных веществ Q_табл равной 1000 т. [ 23 ] . Так как Q_табл  =  1000 т и не равна заданным значениям массы , для построения графиков используется закон подобия взрывов.

Задавая значения D Р_ф -300,200,100,50,30,20,10 кПа, по закону подобия определяют расстояния R_z  для заданной массы взрыва.

R_табл /R_x =  ³Ö Q_табл    /  ³Ö Q_{зад    ;}

R_x = R_табл /    ³Ö Q_табл / Q_{зад    .}

Где   R_табл –табличное  значение для Q_табл =1000 т.  Результаты  расчетов заносятся в табл.1.

                                                                                                                           Табл.1.

Расстоя-ние от источника	Значения    D Рф, кПа
ЧС,м	300	200	100	50	30	20	10
R ГВС 1000	320	380	520	760	1040	1340	1920
R ГВС 200	187	222	304	444	608	784	1123

График зависимости избыточного давления от расстояния приводится ниже.

Анализ устойчивости объекта.

Предел устойчивости каждого  элемента строительной площадки зависит от свойств этого элемента ( конструкции, материала, массы, размеров,  конфигурации  и  т.п.) и характеризуется предельным значением D Рф , при превышении которого происходит среднее разрушение, не допускающее использования элемента без его восстановления.

Каждому пределу  устойчивости элементов строительной площадки соответствует свой радиус функционирования R ф. За пределами R ф сохраняется устойчивость элемента строительной площадки, а следовательно, и возможность его дальнейшего использования. Rф определяется по графику зависимости D Рф = f ( R ).

Для  элементов, быстро обтекаемых ударной волной ( машины, краны на автомобильном ходу и т.д. ) наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, способный сдвигать, опрокидывать, и отбрасывать  эти элементы. Принято, что смещение вызывает слабое, а опрокидывание – среднее разрушение.

Результаты анализа устойчивости элементов строительной площадки оформлены в виде табл. 2. ( Значения взяты из [ 24 ] ).

                                                              Табл.2.        

Расстояние от источника ЧС	Предельные значения    D Рф, кПа ,при превышении которых наступают разрушения			Предел устойчивости  элементов
м	слабые	средние	сильные	кПа
Мост ж.б. с пр.стр. длинной 20-25м	50	100	200	100
Мост с пр. стр. до 100 м и более	40	60	100	60
Воздушные линии связи, контактная сеть	20	50	70	50
Бытовые помещения	10	30	40	30
Дорога с твердым покрытием	120	300	1000	300