Действия взрыва на здания, сооружения и оборудование

А б

Рис. 17.1. Схема образования воздушной ударной волны:

а - при воздушном взрыве; б - при наземном взрыве; 1 - центр взрыва; 2 - газообразный продукт взрыва; 3 - зона сжатого воздуха; 4 - фронт ударной волны

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разрежения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в сфере разрежения - ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия - во фронте волны.

Как видно из рис. 17.2 в момент прихода ударной волны давление повышается от нормального (атмосферного) Р_о до максимального во фронте Pi. В дальнейшем по мере продвижения ударной волны давление падает ниже атмосферного.

сжатия разряжения

Рис. 17.2. Характер изменения давления в фиксированной точке пространства в зависимости от времени и результат действия ударной волны на местные предметы: t1 - момент прихода фронта ударной волны в фиксированную точку на местности; t2- момент падения давления после прохождения ударной волны до нормального; t₃ - момент окончания действия ударной волны и слоев воздуха

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее разрушающее и поражающее действие, являются:

-избыточное давление \P₁, Па (кгс/см²);

-скоростной напор \Р_СК, Па (кгс/см²);

-скорость движения волны Vb, м/с;

-скорость движения воздушного потока U1, м/с;

-время действия ударной волны t_в, с.

Избыточное давление во фронте ударной волны - это разница между максимальным P₁ и атмосферным давлением Ро; \P₁=P₁-Po (см. рис. 17.2)

Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва и его мощности.

Скоростной напор за фронтом ударной волны определяется по формуле

ΔР_ск=2,5*ΔР₁²/(ΔР₁+7Р₀), Па

Скорость движения ударной волны зависит от ее интенсивности и может быть определена по упрощенной формуле

V_B=340(1+0.83ΔР₁)^1/2, м/с,

где \Р₁ - избыточное давление, кгс/см².

Скорость движения воздушного потока за фронтом ударной волны определяется по упрощенной формуле

U₁=8*10⁴*ΔHР₁/V_B, м/с

Время действия ударной волны t_B - это время действия избыточного давления. Его величина может быть определена по формуле t_В = 1.3*10^-3*m^1/6*R^1/2, с,

где m - масса взорвавшейся газо-воздушной среды, кг

R- расстояние от центра взрыва, м.

При взрыве действует весьма мощная, кратковременная и переменная по величине нагрузка. Эта нагрузка возникает в результате действия газообразных продуктов взрыва и ударной волны.

Наиболее разрушительными продуктами взрыва и ударной волны
подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими
конструкциями, значительно возвышающимися над поверхностью земли, а
также немассивные бескаркасные сооружения с несущими стенами из
кирпича и бетона. Подземные же и заглубленные в грунт сооружения с
жесткими несущими конструкциями обладают значительной
сопротивляемостью разрушению. Из вышеперечисленных параметров
ударной волны решающим (характеризующим разрушение) является
избыточное давление \>Р₁. При разрушении высокого оборудования с малой
площадью (мачты, трубы, шкафы с аппаратурой управления) определяющим
является скоростной напор \Рск.

Разрушения подразделяются на полные, сильные, средние и слабые

Полные разрушения. В зданиях и сооружениях обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции. Восстановление невозможно. Оборудование, средства механизации и другая техника восстановлению не подлежат. В коммуникационно-энергетических сетях (КЭС) имеются разрывы кабелей, разрушения участков трубопроводов, опор воздушных линий электропередач и т. п.

Сильные разрушения. В зданиях и сооружениях значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно, так как практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся конструкций. Оборудование и механизмы большей частью разрушены и значительно деформированы. Отдельные детали и узлы оборудования могут быть использованы как запасные части. В КЭС разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформации воздушных линий электропередач и связи, разрывы технологических трубопроводов.

Средние разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конструкции (легкие стены перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах и вывалы в отдельных местах. Перекрытия и подвалы не разрушены, часть помещений пригодна к эксплуатации. Для восстановления требуется капитальный ремонт, выполнение которого возможно собственными силами. Оборудование требует капитального ремонта. В КЭС значительные разрушения и деформации элементов, которые можно устранить капитальным ремонтом.

Слабые разрушения. В зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, заполнения дверных и оконных проемов. Оборудование имеет незначительные деформации. В КЭС имеются незначительные разрушения и поломки конструктивных элементов зданий, сооружений, оборудования, получивших слабые разрушения, как правило, требуется текущий ремонт.