Главная | Обратная связь

Оценка устойчивости ОЭ к действию механических поражающих факторов

Действие механических поражающих факторов приводит не только к поражению производственного персонала, но и основных производственных фондов. Оно может также нарушить энергетическое и материально- техническое обеспечение ОЭ и дезорганизовать процесс управления им.

Оценка степени разрушения ОПФ при различных видах воздействий может производиться методами анализа справочных данных для рассматриваемого элемента или расчёта воздействия возможной нагрузки на него.

При использовании справочных данных, которые приводятся для мощных (ядерных) взрывов, в последние должны быть внесены коррективы. Для корректировки справочных данных может быть использована зависимость:

, (3.2)

где DР_фк – скорректированная величина избыточного давления при взрыве заряда тротила массой менее 10 т, при которой имеют место различные степени поражения объекта,

G – масса ВВ (кг),

c_п – константа уровня поражения, определяемая из табл. 3.2.

 

Табл.3.2.

Константы уровня поражения

DРфт, (кПа)
cп		13,5	8,2	6,4	5,4	4,7	4,3	4,0	3,7	3,5	3,3

DР_фт – табличное значение избыточного давления при мощных взрывах, при котором наблюдаются те же степени поражения, что и при DР_фк.

Результаты оценки степени повреждения ОПФ используются для выявления наиболее слабых элементов, а также для определения пределов устойчивости различных видов ОПФ и на их основе предела устойчивости ОЭ в целом.

За предел устойчивости ОПФ к действию механических поражающих факторов (ударной волны, сейсмических и сейсмовзрывных волн, волны прорыва, ветра и т.п.) обычно принимают максимальные (верхние пределы) нагрузок (избыточного давления, интенсивности, скорости ветра, высоты и скорости волны и т.п.), при которых здания, сооружения, наружные технологические и инженерные сети получают слабые, а внутренние технологическое оборудование и сети - средние разрушения.

Пример 1.

Промышленное здание с железобетонным каркасом получает слабые разрушения при величине избыточного давления на фронте ударной волны DР_ф = (20..30) кПа.

Пределом устойчивости здания является DР_ф = 30 кПа

Пример 2.

Кирпичное здание получает слабые разрушения при интенсивности землетрясения I = (5,5..6,0) баллов.

Пределом устойчивости здания является землетрясение интенсивностью I = 6 баллов.

Пример 3.

Станочное оборудование получает средние разрушения при величине избыточного давления 25..30 кПа.

Пределом устойчивости этого технологического оборудования является DР_ф = 30 кПа.

При действии механических поражающих факторов на оборудование может оказываться комбинированное воздействие непосредственно нагрузки, создаваемой поражающим фактором, и обломков разрушающегося здания. В связи со сложностью учёта воздействия обломков его, как правило, заменяют приростом нагрузки, который при действии ударной волны принимается равным DР_ф = (1..5) кПа при обрушении лёгких и (10..25) кПа при обрушении тяжёлых несущих конструкций, междуэтажных перекрытий, стен и перегородок.

В этом случае при определении предела устойчивости оборудования необходимо от верхнего предела нагрузки, приводящей к среднему разрушению, отнять величину максимального прироста нагрузки от воздействия и обломков.

Пример 4.

Станочное оборудование установлено в цехе с лёгким перекрытием. Определить предел устойчивости оборудования с учётом воздействия ударной волны и обломков.

Предел устойчивости станочного оборудования с учётом обрушения перекрытия равен DР_ф = 30-5 = 25 кПа.

В определении предела устойчивости не учитывается характер нагружения элементов ОПФ во времени, что объясняется сложностью такого учёта. При принятом подходе устойчивость элемента несколько занижается по сравнению с фактической, что лишь повышает надёжность произведённых оценок. Слабые разрушения зданий, сооружений, наружных технологических и инженерных сетей и средние разрушения внутреннего технологического оборудования и внутренних сетей могут быть ликвидированы собственными силами ОЭ в результате проведения соответственно текущих и средних ремонтов.

Для наглядности составляется таблица ОПФ, облегчающая анализ устойчивости ОЭ (табл.3.3)

Пределом устойчивости цеха является минимальное значение предела устойчивости его основных производственных фондов, а пределом устойчивости ОЭ - минимальное значение предела устойчивости его основных цехов и структурных подразделений, определяющих выполнение ОЭ заданных функций.

Табл.3.3.

Таблица устойчивости основных производных фондов ОЭ

 

 

Пример.

Определить предел устойчивости ОЭ к воздействию воздушной ударной волны, если его основные цехи имеют следующие значения пределов устойчивости:

Цех №1 DР_ф = 10 кПа; Цех №2 DР_ф = 20 кПа; Цех №3 DР_ф = 15 кПа; Цех №4 DР_ф = 30 кПа; Цех №5 DР_ф = 15 кПа.

В соответствии с приведённым выше определением предел устойчивости ОЭ к воздействию воздушной ударной волны ограничивается цехом №1 и равен 10 кПа.

Найденный в процессе исследований предел устойчивости может быть повышен. Однако его повышение целесообразно до такого значения, при котором основные цехи ОЭ будут примерно равнопрочны.

Справочные данные по возможным разрушениям различных объектов в зависимости от величины избыточного давления во фронте ударной волны при взрывах, интенсивности землетрясения, скорости ветра при ураганах, высоты и скорости волны прорыва при разрушениях плотин гидроузлов приведены в таблицах 3.4 ... 3.7.

Если элементы объекта или объект не являются типичными и справочные данные для них отсутствуют, степень повреждения таких объектов определяется расчётным путём.

При действии ударной волны нагрузки на объекте создаются давлением в ударной волне и скоростным напором. В зависимости от габаритов объекта и особенностей его конструкции та или иная степень его повреждения или вид воздействия будет вызываться либо избыточным давлением, либо скоростным напором, либо совместным действием обоих видов нагрузок. Характер изменения нагрузок в функции времени на различных поверхностях обтекаемого ударной волной объекта показан в работе [32].

При ураганах нагрузки создаются скоростным напором, определяющими параметрами которого являются плотность и скорость воздушных масс. При действии волны прорыва- гидропотоком, критическими параметрами которого в данном случае являются глубина потока и скорость течения. При землетрясениях нагрузки определяются сейсмической волной. Критическими параметрами в данном случае являются ускорение (скорость) и период колебаний грунта.

Зная нагрузки, форму, габариты и прочностные характеристики объекта, можно оценить характер и степень его повреждений.

Широкое распространение нашли также методики расчёта, основанные на использовании эмпирических данных, полученных в ходе модельных и полигонных испытаний объектов. Одна из таких методик в качестве примера приводится ниже [7]. Методика предлагает для определения величины избыточного давления на фронте воздушной ударной волны, при котором наступают те или иные степени повреждения промышленных, административных и жилых зданий, использовать следующие эмпирические зависимости:

- для промышленных зданий

DР_ф = 14 К_п К_i [кПа], (3.3)

- для административных и жилых зданий

DР_ф = 23 К_п К_i [кПа]. (3.4)

В формулах (3.3) и (3.4) К_п – коэффициент, характеризующий степень разрушения здания, равный 1 – для полных разрушений; 0,87 – для сильных разрушений; 0,56 – для средних разрушений и 0,35 для слабых разрушений,

где К_к – коэффициент, учитывающий влияние типа конструкции на устойчивость здания и соответственно равный 1 – для бескаркасных конструкций, 2 – для каркасной конструкции, 3,5 – для монолитной конструкции из железобетона;

К_м ‑ коэффициент, учитывающий влияние на устойчивость вида использованного строительного материала. Коэффициент К_м равен 1 – для дерева, 1,5 – для кирпича, 2 – для слабо армированного железобетона (m< 0,3) и 3 – для нормально армированного железобетона (m>0,3), где m коэффициент армирования железобетона

М_С и М_б – масса стальной арматуры и бетона в строительном материале;

‑ коэффициент, учитывающий высоту здания, где Н_зд высота здания в метрах;

К_с ‑ коэффициент, учитывающий сейсмостойкость конструкции здания. К_с равен 1 – для несейсмостойких конструкций, 1,5 – для сейсмостойких конструкций;

К_кр ‑ коэффициент, учитывающий грузоподъемность кранового оборудования промышленного здания.

 

К_кр=1+4,65·10^-3Q,

 

где Q – грузоподъемность крана в тоннах.

 

Табл. 3.4.