Главная | Обратная связь

Поражающее действие урагана

Объекты	Скорость ветра, соответствующая степени разрушения, м/с
слабой	средней	сильной
Промышленные здания	25-30	30-50	50-70
Кирпичные малоэтажные здания	20-25	25-40	40-60
Трансформаторные подстанции закрытого типа	35-45	45-70	70-100
Наземные металлические резервуары	30-40	40-55	55-70
Газгольдеры	30-35	35-45	45-55
Ректификационные колонны	25-30	30-40	40-55
Подъемно-транспортное оборудование	35-40	40-50	50-60
Трубопроводы наземные	35-45	45-60	60-80
Воздушные линии низкого напряжения	25-30	30-45	45-60
Кабельные наземные линии связи	20-25	25-35	35-50

 

Табл. 3.7.

Поражающее действие волны прорыва

Объекты	Степень поражения
слабая	средняя	сильная
hг,м	vm,м/с	hг,м	vm,м/с	hг,м	vm,м/с
Кирпичные здания (4 и более эт.)	2,5	1,5		2,5
Кирпичные здания (1-2 этажа)						2,5
Промышленные здания с легким металлическим каркасом и бескаркасные		1,5	3,5			2,5
Промышленные здания с тяжелым металлическим каркасом или ж/б каркасом		1,5
Бетонные и ж/б здания	4,5	1,5
Деревянные дома (1-2 этажа)			2,5	1,5	3,5
Сборные деревянные дома			2,5	1,5

 

Пример.

Определить величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны, при которых промышленное здание получит различные степени разрушения. Здание каркасной конструкции, несейсмостойкое, стены кирпичные, высота здания 10 м, грузоподъемность мостового крана Q – 5 т.

Решение.

Пользуясь исходными данными, определяем величины коэффициентов и величину избыточного давления для различных степеней разрушения здания:

‑ для полных разрушений:

К_п=1; К_к=2; К_m=1,5; К_в= =0,846; К_с=1;

К_кр=1+4,65·10^-3·5=1,023

DР_ф=14·1·2·1,5·0,846·1·1,023=36,4 кПа

 

- для сильных разрушений

 

К_п=0,87; DР_ф=14·0,87·2·1,5·0,846·1·1,023=31,6 кПа

 

- для средних разрушений

 

К_п=0,56 DР_ф=36,4·0,56=20,4 кПа

 

- для слабых разрушений

 

К_п=0,35 DР_ф=36,4·0,35=12,7 кПа

 

Для объектов, имеющих небольшие размеры и быстро обтекаемых ударной волной основная нагрузка так же, как и при ураганах, создается скоростным напором. Действие скоростного напора может привести к смещению объектов относительно основания, их отбрасыванию, опрокидыванию или ударной перегрузке. При смещении объектов, например станков, будет иметь место обрыв кабелей, трубопроводов, повреждение кожухов, измерительных приборов, нарушение горизонтальности, центровки и других параметров, что в целом соответствует по своему характеру слабым и средним повреждениям. При отбрасывании объекта, что происходит при значительном превышении действующей силой F силы трения F_тр, он будет подвергаться ударам. При этом возможны сильные повреждения, а иногда и полное разрушение объекта, в результате деформации опорных устройств, появление в них трещин, деформирования и заклинивания движущихся частей и т.п. Те же последствия характерны и при опрокидывании объектов. Величина действующей при этом нагрузки на объект равна:

 

F=DP_ск·S, (3.5)

где , (3.6)

S и С_х – соответственно площадь лобовой поверхности (миделя) и коэффициент аэродинамического сопротивления объекта.

Значения С_х для тел различной формы приводятся в справочниках. Для некоторых из них они приведены в таблице 3.8. Для тел, имеющих сложную форму, могут быть приблизительно рассчитаны по формуле:

,

где С_xi и S_i – соответственно коэффициент аэродинамического сопротивления и площадь миделя i‑ й части сложного тела.

Табл. 3.8.

Коэффициенты аэродинамического сопротивления C_x для тел различной формы при DP_f< 50кПа

Геометрическая форма тела	Графическое изображение	Соотношение сторон	Сх	Направление движения ударной волны
Куб		a=b=c	1,6	Перпендикулярно грани
Параллеле-пипед		b=c=0,36a	1,3	Перпендикулярно грани ab
a=c=0,06b	1,2	Перпендикулярно грани ab
a=b=0,33c	0,85	Перпендикулярно грани ab
a=b=0,33c	1,3	Перпендикулярно грани ac
Пластина		a=b	1,45	Перпендикулярно пластине
a=0,06b	1,25	Перпендикулярно пластине
Диск			1,6	Перпендикулярно диску
Цилиндр		=1	0,4	Перпендикулярно оси цилиндра
=9	0,46	Перпендикулярно оси цилиндра
d=0,36h	0,73	Перпендикулярно оси цилиндра
Сфера			0,25
Полусфера			0,3	Параллельно плоскости основания
Пирамида			1,1	Параллельно основанию

Пример.

Тело состоящие из цилиндра и двух полусфер, показанное на рис 3.4а, обтекается ударной волной в направлении перпендикулярном его оси. Определить коэффициент аэродинамического сопротивления тела, если диаметр цилиндра d=1 м, высота h=9 м.

Решение.

Определяем площадь миделя тел 1, 2 и 3.

 

S₁=S₃=pd²/8=3,14·1²/8=0,3925 м², S₂=d·h=1·9=9 м².

.

Находим коэффициент аэродинамического сопротивления тела:

Для ударной волны избыточное давление скоростного напора может быть приблизительно также определено через избыточное давление на фронте ударной волны с помощью зависимости:

. (3.7)

Схема нагружения объекта и действующие силы показаны на рис 3.4б.

Условие смещения незакрепленного объекта:

 

F>F_тр; DР_скС_хS>fmg, (3.8)

 

Где m – масса объекта, g – ускорение свободного падения, F_тр ‑ сила трения, f – коэффициент силы трения. Значения f приведены в таблице 3.9.

Из выражения (3.8) может быть найдена величина избыточного давления скоростного напора, при превышении которого произойдет смещение объекта. (3.9)

Зная DP_ck, нетрудно, пользуясь выражениями (3.7) и (3.6), определить величину избыточного давления на фронте ударной волны и скорость воздушного потока, при котором возможно смещение объекта.

DP_f³0,2D P_ск+0,4 , (3.10)

, (3.11)

Для закрепленных объектов смещение будет иметь место при выполнении условия F>F_TP+F_r, где F_r – горизонтальная составляющая силы крепления объекта, определяемая как суммарное усилие болтов, работающих на срез.

Условие опрокидывания незакрепленного объекта:

Fh³mga; D P_ckС_xSh³mga, (3.12)

где h – высота приложения силы F, определяемая при простой форме площади миделя S как расстояние от ее центра тяжести до опорной поверхности объекта, а - плечо момента массы объекта. При сложной форме площади миделя она разбивается на простые площади S_i с соответствующими высотами h_i своих центров тяжести и находится по формуле: h= S_i/ .

Табл. 3.9.