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:

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.

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.