Элементы объекта | Разрушение | |||
Слабое | Среднее | Сильное | Полное | |
Производственные здания | ||||
Массивное промышленное здание | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-70 |
Здание с легким мет. каркасом | 10-20 | 20-30 | 30-50 | 50-70 |
Здание со сборного железобетона | 10-20 | 20-30 | 30-60 | 60-80 |
Здание с метал. каркасом крановым. оборуд. | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-70 |
Трехэтажное железобетон. здание | 10-20 | 20-35 | 35-45 | 45-60 |
Складские кирпичные здания | 10-20 | 20-30 | 30-40 | 40-50 |
Промышлен. здание с мет. каркасом | 10-20 | 20-30 | 30-40 | 40-50 |
Одноэтажное здание с метал. каркасом | 5-7 | 7-10 | 10-15 | 15-20 |
Кирпичное бескаркасное произв. здание | 10-20 | 20-35 | 35-45 | 45-60 |
Бетонные и железобетонные здания | 25-35 | 35-80 | 80-120 | 120-200 |
Административное многоэтажное здание | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-60 |
Кирпичное малоэтажные здания | 8-15 | 15-25 | 25-35 | 35-50 |
Некоторые виды оборудования | ||||
Трансформаторы от 100–1000 кВа | 20-30 | 30-50 | 50-60 | 60-80 |
Стеллажи | 10-25 | 25-35 | 35-50 | 50-70 |
Открытое распределит. устройство | 15-25 | 25-35 | 35-50 | 50-70 |
Технологические трубопроводы | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-60 |
Аппаратура программного управления | 6-12 | 12-20 | 20-30 | 30-50 |
Ленточный конвейер | 5-10 | 10-20 | 20-50 | 50-70 |
Электродвигатели мощностью 2 кВт | 30-50 | 50-70 | 70-80 | 80-90 |
Электродвигатели мощностью 10 кВт | 50-60 | 60-80 | 80-100 | 100-120 |
Воздуховоды на метал. эстакадах | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-60 |
Контрольно-измерительная аппаратура | 5-10 | 10-20 | 20-30 | 30-50 |
Краны и крановое оборудование | 20-30 | 30-50 | 50-70 | 70-80 |
Станки тяжелые | 25-40 | 40-60 | 60-70 | 70-80 |
Станки средние | 15-25 | 25-35 | 35-45 | 45-50 |
Станки легкие | 6-12 | 12-15 | 15-25 | 25-30 |
Промышленные роботы | 6-12 | 12-15 | 15-25 | 25-30 |
Компьютерный класс | 6-12 | 12-15 | 15-25 | 25-30 |
Подъемно-транспортное оборудование | 20-50 | 50-60 | 60-80 | 80-100 |
Трансформаторы блочные | 30-40 | 50-60 | 60-70 | 70-80 |
Коммунально-энергетические сети (КЭС) | ||||
Кабельные наземные линии | 10-30 | 30-50 | 50-60 | 60-80 |
Воздушные линии высокого напряжения | 25-30 | 30-50 | 50-70 | 70-80 |
Водонапорные башни | 10-20 | 20-40 | 40-60 | 60-80 |
Трубопроводы наземные | 20-30 | 30-50 | 50-100 | 100-130 |
Трубопроводы на мет. эстакадах | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-60 |
Воздушные линии связи | 20-40 | 40-50 | 50-60 | 60-100 |
|
|
Задание 2
2. Оценка устойчивости работы промышленного оборудования в чрезвычайных ситуациях к воздействию ударной волны взрыва газовоздушной смеси.
Пример к заданию 2.
2.1. Исходные данные:
– емкость с углеводородным газом – Q = 8 т;
– трансформаторная подстанция удалена от возможной точки взрыва на расстояние r = 200 м;
– площадь трансформаторной подстанции – 20 м2;
– масса трансформатора m = 20000 кг;
– коэффициент аэродинамического сопротивления Сх = 1,6 (значения коэффициентов берутся из таблицы 2.3);
– коэффициент трения f = 0,2 (значения коэффициентов берутся из табл. 2.4);
|
|
– плечо силы веса а = 5 м;
– плечо смещающей силы h = 2 м.
2.2. Перечень решаемых задач.
1. Оценить возможность смещения, опрокидывания транспорта при воздействии ударной волны взрыва газовоздушной смеси.
2. Составить таблицу результатов при смещении трансформатора и при опрокидывании.
3. В выбранном масштабе вычертить схему зон очага взрыва газовоздушной смеси с указанием в ней положения трансформаторной подстанции.
2.3. Порядок расчета.
2.3.1. Определяем максимальное избыточное давление во фронте ударной волны взрыва.
1. Определяем положение трансформаторной подстанции в зонах очага взрыва путем сравнения расстояния от емкости с газом с радиусами зон очага взрыва (рис. 2.1).
2. Определяем радиус зоны детонационной волны по формуле:
35 м.
3. Определяем радиус зоны действия продуктов взрыва по формуле:
rII = 1,7 · rI = 1,7 · 35 = 59,5 м.
Так как r > rI и r > rII, делаем заключение, что трансформаторная подстанция находится в зоне действия воздушной ударной волны rIII (III зона).
4. Рассчитываем относительную величину Ψ по формуле:
.
Рис. 1.2. Зависимость радиуса внешней границы действия избыточного давления от
количества взрывоопасных ГВС
Рис. 2.1. Положение трансформаторной подстанции в очаге взрыва газовоздушной смеси:
I – зона детонационной волны rI,
II – зона действия продуктов взрыва радиусом rII,
III – зона воздушной ударной волны радиусом rIII.
5. Рассчитываем избыточное давление воздушной ударной волны для III зоны при Ψ < 2 по формуле:
кПа.
Если относительная величина Ψ ≥ 2, то избыточное давление для III зоны определяется по формуле:
кПа.
2.3.2. Рассчитаем давление скоростного напора:
кПа.
2.3.3. Рассчитаем смещающую силу:
Pсм = Cх · Smax · Pск,
где Pсм – смещающая сила, кН,
Cх – коэффициент аэродинамического сопротивления (см. табл. 2.3),
Smax – максимальная площадь трансформаторной подстанции, м2.
Pсм = 1,6 · 20 · 3,1 = 99,2 кН.
2.3.4. Находим силу трения по формуле (для незакрепленного трансформатора):
Fтр = m · g · f,
где Fтр – сила трения, кН,
m – масса, кг,
f – коэффициент трения (см. табл. 2.4),
g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.
Fтр = 20000 · 9,8 · 0,2 = 39,2 кН.
2.3.5. Определяем возможность смещения трансформатора, для чего должно выполняться следующее условие:
Рсм > Fтр.
В нашем примере Рсм = 99,2 кН > Fтр = 39,2кН.
2.3.6. Делаем заключение об устойчивости трансформатора к смещению:
Трансформатор при ожидаемом избыточном давлении 30,1 кПа – смещается.
2.3.7. Определяем максимальную величину скоростного напора, при котором смещение еще не произойдет:
кПа.
2.3.8. Определяем максимальное избыточное давление, при котором смещение еще не произойдет:
кПа.
2.3.9. Результаты оценки устойчивости трансформатора к смещению ударной волны сводим в таблицу 2.1.
Т а б л и ц а 2.1
Элемент объекта | Характеристика элемента | Смещающая сила, кН | Сила трения, кН | ΔРIIImax, кПа |
Трансформаторная подстанция | m = 20000 кг Smax = 20 м2 Сх = 1,6 f = 0,2 | 99,2 | 39,2 | 18,6 |
2.3.10. Выводы. При избыточном давлении свыше 18,6 кПа ударная волна взрыва газовоздушной смеси вызовет смещение трансформатора, что соответствует слабым разрушениям. Это предел ниже ожидаемого избыточного давления, следовательно, трансформатор не устойчив в работе при заданных условиях.
2.3.11. Определяем момент силы смещения на плечо (рис. 2.2) по формуле:
Мопр = Рсм · h,
где Мопр – момент силы смещения на плечо, кН·м;
h – плечо силы смещения, м.
Мопр = 99,2 · 2 = 198,4 кН·м.
Рис.2.2. Силы, действующие на предмет при опрокидывании
2.3.12. Определяем момент силы веса по формуле:
Мв = m · g · a/2,
|
|
где Мв – момент силы веса, кН·м;
m – масса трансформатора, кг;
g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;
а – плечо силы веса, м.
Мв = 20000 · 9,8 · 2,5 = 490 кН·м.
2.3.13. Определяем возможность опрокидывания трансформатора, для чего должно выполняться следующее условие:
Мопр > Мв.
В нашем примере Мв = 490 кН·м > Мопр = 198,4 кН·м.
2.3.14. Делаем выводы об устойчивости трансформатора к опрокидыванию ударной волной взрыва. Трансформатор при ожидаемом избыточном давлении не опрокидывается.
2.3.15. Определяем максимальную величину скоростного напора, при котором опрокидывание еще не произойдет, по формуле:
кПа.
2.3.16. Определяем максимальную величину избыточного давления, при котором опрокидывания еще не произойдет:
кПа.
2.3.17. Результаты оценки устойчивости трансформатора к опрокидыванию ударной волной сводим в табл. 2.2.
Т а б л и ц а 2.2
Элемент объекта | Характеристика объекта | Мопр, кН·м | МВ, кН·м | , кПа |
Трансформаторная подстанция | m=20000 кг СХ = 1,6 Smax = 1.6 f = 0,2 | 198,4 | 490 | 46,3 кПа |
2.3.18. Выводы. При избыточном давлении свыше 46,3 кПа ударная волна взрыва газовоздушной смеси вызовет опрокидывание трансформатора, а при ожидаемом избыточном давлении 30,1 кПа опрокидывания не будет.
Приложение Б
Варианты заданий на расчетно-графическую работу для студентов учебно-научных