-
Пройти Антиплагиат ©



Главная » Обеспечение безопасности зданий и сооружений » Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах - 2



Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах - 2

Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Уникализировать текст 



 
В качестве расчётного закона изменения динамической нагрузки во времени от внешних аварийных дефлаграционных взрывов на все конструктивные элементы зданий, непосредственно подвергающиеся избыточному давлению, а также несущие системы зданий в целом рекомендуется принимать нагрузку с линейным нарастанием и убыванием во времени вида:
(6)
где – функция изменения динамической нагрузки во времени, равная [31]:
(7)
- максимальное (амплитудное) значение динамической нагрузки;
– соответственно время нарастания и убывания динамической нагрузки;
– общее время действия нагрузки.
При взаимодействии взрывной волны с конструкциями здания, последние подвергаются особым динамическим нагрузкам. Расчёт конструкций с учётом взрывных нагрузок следует выполнять на особое сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, временных длительных и кратковременной динамической нагрузок [33]. Коэффициенты надёжности по нагрузке для всех учитываемых в особом сочетании нагрузок принимаются равными единице (п.1.3 [33]).
Расчёт конструкций на особое сочетание нагрузок производится, как и на основные сочетания, по методу предельных состояний. Требования первой группы предельных состояний гарантируют с необходимой надёжностью от потери несущей способности конструкций, а требования второй группы предельных состояний гарантируют сохранение условий для дальнейшей эксплуатации здания.
Основным является расчёт по несущей способности, при этом конструкции рассматриваются в стадии развития пластических деформаций вплоть до разрушения, процесс которого зависит от вида конструкции. Для дальнейшей эксплуатации здания требуется восстановительный ремонт или замена таких конструкций.
Расчёт сечений конструкций на особое сочетание нагрузок производится с использованием расчётных динамических сопротивлений материалов, в которых учитывается их динамическое упрочнение при высоких скоростях деформирования и некоторое снижение обеспеченности сопротивлений вследствие малой вероятности взрывного воздействия. Исходя из этого, расчётное динамическое сопротивление материала определяется по формуле:
(8)
где – коэффициент динамического упрочнения материала; R* – его статическое (расчётное) сопротивление с заданной надёжностью; согласно п. 4.7 [37], величина R* принимается равной:
(9)
здесь – нормативное статическое сопротивление материала и коэффициент надёжности по материалу, принимаемые по соответствующим нормам [34-36].
Расчёт конструкций на особое сочетание нагрузок производится из условия:
(10)
где – статическая нагрузка (постоянная и временная длительная); – эквивалентная статическая нагрузка, определяемая в зависимости от расчётных требований по формуле:
(11)
здесь – то же, что в формуле (6); – коэффициент динамичности, принимаемый в зависимости от подходящей частоты колебаний конструкции, закона изменения динамической нагрузки во времени и принятой группы предельных состояний (i=1;2 соответственно для расчёта по первой и второй группам предельных состояний); для нагрузки, изменяющейся во времени по закону (7), коэффициенты динамичности, полученные в [26] путём динамического расчёта конструкций как одномассового осциллятора, приведены в табл.2 (в этой таблице над чертой приведены значения kd1, под чертой – значения kd2);
– предельная нагрузка, определяемая методом предельного равновесия или по предельным усилиям с учётом динамических сопротивлений материалов.
В случае использования для определения частот колебаний несущих систем зданий в целом вычислительных комплексов, основанных на методе конечных элементов (МКЭ), в качестве подходящей следует принимать собственную частоту, которой соответствует форма колебаний, наиболее близкая форме перемещений здания от статической нагрузки, распределённой по плоскостям его ограждающих конструкций аналогично динамической (взрывной). Отметим, что расчётная частота не всегда совпадает с низшей частотой собственных колебаний несущей системы здания [26].
Из приведенных в табл.2 значений видно, что динамический эффект воздействия волны на конструкцию существенно зависит от времени её отклика на взрывную нагрузку, характеризуемое безразмерным параметром , и отношения времён спада и нарастания давления в фазе сжатия волны.
Выполненный анализ методик [2-4] позволяет заключить, что первые две из них дают потенциальную, близкую к максимально возможной, зачастую реально недостижимую интенсивность взрывной волны, при этом профиль волны остаётся вне поля зрения проектировщиков. Действие взрывной волны на здания сводится лишь к
оценке уровня возможных разрушений для некоторого «типового промышленного здания».
Таблица 2
Коэффициенты динамичности kd1, kd2 для нагрузки
с линейным нарастанием и убыванием во времени


 
1 2 3 5 10 15 ≥ 20
0 0,25
0,49
0,38
0,89
0,50
1,16
0,61
1,20
0,64
1,07
0,72
0,96
1,00
1,00
1 0,30
0,98
0,45
1,40
0,60
1,50
0,74
1,26
0,82
1,18
0,86
1,20
1,00
1,00
3 0,38
1,30
0,60
1,56
0,75
1,58
0,83
1,30
1,00
1,22
1,00
1,20
1,00
1,00
5 0,45
1,58
0,70
1,72
0,85
1,62
0,95
1,30
1,00
1,22
1,00
1,20
1,00
1,00
10 0,63
1,76
1,00
1,80
1,10
1,66
0,98
1,30
1,00
1,20
1,00
1,15
1,00
1,00
15 0,83
1,81
1,10
1,82
1,10
1,70
1,00
1,35
1,00
1,20
1,00
1,20
1,00
1,00
25 1,14
1,87
1,12
1,84
1,10
1,70
1,00
1,40
1,00
1,20
1,00
1,15
1,00
1,00
50 1,16
1,91
1,16
1,85
1,12
1,70
1,00
1,40
1,00
1,20
1,00
1,15
1,00
1,00
               
 
Авторы методики [4] при оценке взрывной волны используют более реалистичный подход, учитывая химическую активность горючего и характер окружающего пространства. Однако, её недостаток состоит в том, что химические свойства вещества характеризуются размером детонационной ячейки – параметром, имеющим отношение к детонации, но не к взрывному горению, протекающему в дефлаграционном режиме. Параметры волны в зависимости от скорости пламени определяют, согласно этой методике, по соотношениям, не подтверждаемым имеющимися сведениями в литературных источниках, что даёт при скоростях пламени заниженные, а при скоростях пламени – завышенные оценки для давлений. Действие волны на здания сводится к оценке (в процентах) степени повреждения или разрушения некоторых «типовых промышленных зданий».
Проанализированные методики [2-4] ориентированы на предсказание вероятных последствий от аварийного взрыва при массовом поражении зданий, когда правомерно использование термина «типовое здание». Между тем в зоне действия реальных аварийных взрывов, как правило, оказываются одно или несколько конкретных зданий с известными конструктивными решениями, возведённых из определённого материала или набора элементов заводского изготовления. Рассмотренные методики не дают инструментария для оценки степени повреждений взрывной волной конкретного существующего здания, и тем более – не позволяют запроектировать новое взрывоустойчивое здание.
Таким образом, в настоящее время имеется настоятельная необходимость в утверждённой надзорными органами методике оценки степени повреждений аварийными взрывами существующих зданий и проектирования новых зданий и сооружений, обладающих свойством взрывоустойчивости. Что касается определения параметров взрывной волны, то требования к такой методике в основном сводятся к следующему:
1) она должна учитывать физически реальный механизм протекания аварийных взрывов в дефлаграционном режиме, при этом скорость взрывного горения следует определять с учётом нормальной скорости горения взрывоопасной смеси и характера окружающего пространства;
2) она должна позволять определять профиль взрывной волны и не противоречить имеющимся литературным данным [21,22,23,24,28,29].
Приведём зависимости, удовлетворяющие сформулированным требованиям. Максимальное давление в волне генерируется непосредственно перед фронтом пламени и для сферического фронта может определяться по формуле [28]:
Максимальное давление в волне спадает за пределами облака продуктов взрыва (огненного шара) согласно зависимости [23,24]:
(14)
В пределах облака продуктов взрыва радиусом имеет место
Головным ударным фронтом при можно пренебречь [28,29].
Время нарастания давления от головного фронта до максимального значения определяется соотношением [21,22]:
(15)
D – cкорость головного фронта, u – скорость газа в волне, с – скорость звука в волне.
Время спада давления с максимального значения до нуля:
; (16)
здесь c0 – невозмущённая скорость звука.
По мере распространения волны время нарастания давления в ней уменьшается, а время спада, напротив, возрастает, т.е. профиль волны деформируется. Приведенные соотношения основаны на сферической симметрии и постоянной скорости пламени.
 
Список литературы
 
ПБ 09-170-07. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Утверждён Постановлением Госгортехнадзора России от 22.12.97, №52.
Методика расчёта участвующей во взрыве массы вещества и радиусов зон разрушений. Приложение 2 к ПБ 09-170-97.
Метод расчёта параметров волны давления при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве. Приложение Е к ГОСТ Р 12.3.047-98.
Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей. Утверждено постановлением Госгортехнадзора России 26.06.01. №25.
Jarrett, D.E. “Derivation of British Explosive Safety Distances,” Annals of the New York Academy of Sciences, 152, Article 1, p.p. 18-35 (October 1968).
Садовский М.А. Механическое действие воздушных ударных волн по данным экспериментальных исследований. // В сб. Физика взрыва. – М.: Изд-во АН СССР, 1952, №1, с.20-111.
Wiekema B.J. “Analysis of vapour cloud explosions based on accidents” Heavy Gas and Risk Assessment, Buttelle. – Frankfurt, 1988, p.237-298.
Горев В.А., Мирошников С.Н. Ускоряющееся горение в газовых объёмах // Химическая физика, 1982, №6, с.111.
Горев В.А., Федотов В.Н. Экспериментальное изучение влияния загромождённости пространства на скорость горения газов // Физика горения и взрыва, 1986, №6, с.79-84.
Wagner H.G. Flammenbeschlauningung – Ein Zentrales Problem bei der Enstehung von Explosionen. PTB, Mitteilinger – 1981, 91, №4, p. 248-257.
Phylakton H., Andrews G.E. The acceleration of flame propagation in a tube by an obstacle //Comb. and Flame, 1991, 83, p.p.363-379.
Giesbrecht H. et. al. Ger. Chem. Eng., V4, part 1-2, p.p.305-325.
Chan C., Moen I.O. and Lee J.H.S. Influence of Confinement on Flame Acceleration Due to Repeated Obstacles //Comb. and Flame,1983,49, p.p.27-39.
Быстров С.А., Горев В.А., Федотов В.Н., Тимофеев В.А. Влияние геометрической формы взрывающегося облака и места инициирования горения на параметры взрывной волны // Физика горения и взрыва, 1986, №5, с.132-140.
Methods for the determination of possible damage. Green book /CPR 16E, 1989.
Щёлкин К.И., Трошин Я.К. Газодинамика горения. – М.: Наука, 1963.
Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение. – М.: Наука, 1986.
Thibault P. and et.al. Transmission of an explosion through an orifice. 19-th Sympos.(International) on Combustion. The Comb.Inst., 1982, p.p.599-605.
Bezmelnitsyn A.V., Dorofeev S.B., Yankin Y.G. Direct Comparison of Detonation Initiation by Turbulent Jet Under Confined and Unconfined Conditions. 15-th Int. Colloq. of the Dynamics of Explosions and Reactive Systems, 3-8 Aug. 1997, Cracow, Poland, p.p.222-225.
Moen I.O. et.al. Transition to Detonation in a Flame Jet //Comb. and Flame, 1989, 75, p.p.297-308.
Горев В.А. Сравнение воздушных взрывных волн от различных источников //Физика горения и взрыва, 1982, №1, с.94-101.
Pritchard D.K. Breakage of glass windows by explosions. Journal of Occupational Accidents, 1981, 3, p.p.69-85.
Бейкер У., Кокс П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия. В 2-х книгах. – М.: Мир, 1986.
Strehlow, R.A. et.all. “The Blast Wave Generated by Spherical Flames” //Comb. and Flame, 1979, 35, p.p.297-310.
Отраслевое руководство по анализу и управлению риском, связанным с техногенным воздействием на человека и окружающую среду при сооружении и эксплуатации объектов добычи, транспорта, хранения и переработки углеводородного сырья с целью повышения их надёжности и безопасности (1-я редакция). – М.: РАО «Газпром», 1996.
Расторгуев Б.С., Плотников А.И., Хуснутдинов Д.З. Проектирование зданий и сооружений при аварийных взрывных воздействиях. – М.: Изд-во АСВ, 2005.
Горев В.А.,Быстров С.А. Особенности взаимодействия с препятствиями взрывных волн от сферической дефлаграции //Физика горения и взрыва, 1984, №1, с.121-123.
Горев В.А., Быстров С.А. Взрывные волны, генерированные дефлаграционным сгоранием газа //Физика горения и взрыва, 1984, №6, с.26-33.
Горев В.А., Мирошников С.Н., Трошин Я.К. Определение параметров сферической дефлаграции //Физика горения и взрыва, 1979, №1, с.73-80.
Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. – М.: Мир, 1968.
Лужин О.В., Попов Н.Н., Расторгуев Б.С. Расчёт конструкций сооружений на действие взрывных волн // Справочник проектировщика. Динамический расчёт сооружений на специальные воздействия. Раздел 1. – М.: Стройиздат, с.5-28.
Abrahamson, G.R. and Lindberg, H.E. “Peak Load-Impulse Characterization of Critical Pulse Loads in Structural Dynamics,” Nuclear Engineering and Design, 1976, 37, p.p.35-46.
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия //Госстрой России. – М.:ГУП ЦПП, 2003.
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции //Госстрой России. – М.:ГУП ЦПП, 1998.
СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции //Госстрой России. – М.:ГУП ЦПП, 2000.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции //Госстрой России. – М.:ГУП ЦПП, 2000.
СНиП II-11-77*. Защитные сооружения гражданской обороны //Госстрой СССР. – М.:ЦИТП,1987.



Лекция, реферат. Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах - 2 - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности. 2021.

Оглавление книги открыть закрыть

Техническое регулирование условий безопасности зданий в процессе их эксплуатации
Стойкость зданий против прогрессирующего разрушения при комбинированных особых воздействиях. Общий подход и метод оценки
Программная система для анализа опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в городском окружении на основе технологии «виртуальной реальности»
Анализ опасностей и рисков при столкновении самолёта с высотным зданием
Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах
Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах - 2
Концепция обеспечения пожарной безопасности высотных многофункциональных зданий ММДЦ «Москва-сити»
Исследование причин массовой гибели людей в зданиях торгового назначения и рекомендации по их предотвращению
Применение gps для мониторинга объектов при строительстве и эксплуатации
Наземное лазерное сканирование, как новейшая система мониторинга геометрических параметров для оценки безопасности строительных объектов
Биоциды нового поколения, обеспечивающие экологическую безопасность жизнедеятельностьи в зданиях и сооружениях
Биодеструкция строительных конструкций и их защита
Экологически чистые реагенты на основе возобновляемого растительного сырья для обеспечения пожарной безопасности в строительстве
Конструктивные способы обеспечения пожарной безопасности жилых зданий
Нормирование применения отделочных материалов на путях эвакуации
Рациональный способ огнезащиты клеедеревянных конструкций
Декоративный огнезащитный лак для древесины




« назад Оглавление вперед »
Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах « | » Концепция обеспечения пожарной безопасности высотных многофункциональных зданий ММДЦ «Москва-сити»






 

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

 

Учебники по данной дисциплине

БЖД. Безопасность жизнедеятельности. Шпаргалка.
Основы ОБЖ
ЭКСТРЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ХИМИЧЕСКИХ, БИОЛОГИЧЕСКИХ И РАДИАЦИОННЫХ ПОРАЖЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Организация службы безопасности и защиты информации на предприятии
Основы экономической безопасности учебник