Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Оценка устойчивости объекта

Теоретическое обоснование темы КР

Одной из причин крупных производственных аварий и катастроф являются взрывы, которые на промышленных предприятиях обычно сопровождаются обрушениями и деформациями сооружений, пожарами и выходом из строя энергосистем.

Наиболее часто наблюдаются взрывы котлов котельных установок, газов, аппаратов газоснабжения, паров бензина и других легковоспламеняющихся жидкостей, паров нитрокрасок, бытового газа и ТП. Причиной взрыва газа, паров ЛЖВ, газа – и пылевоздушных смесей может служить открытый огонь, электрическая искра, в том числе и от статического электричества.

Поражающим фактором любого взрыва является ударная волна. Действие ударной волны принято оценивать избыточным давлением во фронте ударной волны, обозначаемым ∆Рф (кПа). Избыточное давление ∆Pф используется и для характеристики сопротивляемости элементов сооружений действию ударной волны.

Причиной многих аварий и катастроф могут служить землетрясения, ураганы, смерчи, бури, циклоны, штормы, наводнения, лавины, оползни, обвалы, сели, грозы. По своему разрушающему действию землетрясения не имеют себе равных. Они бывают тектонические, вулканические, обвальные, плотинные, моретрясения и др. Тектонические землетрясения происходят чаще всего.

Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависит от:

- мощности взрыва (для ЯВ – тротиловый эквивалент);

- технической характеристики сооружений объекта (конструкция, прочность, размер, форма и др.);

- планировки объекта, характеристика застройки;

- характер местности и метеоусловия.

При прогнозировании последствий возможного взрыва предусматривается три круговые зоны:

1- зона детонационной волны;

2- зона действия продуктов взрыва;

3- зона воздушной ударной волны.

Основными параметрами, характеризующими силу и характер землетрясений являются:

- интенсивность энергии на поверхности земли;

- магнитуда;

- глубина очага.

Интенсивность – мера величины колебания грунта. Определяется степенью разрушения здания, характером изменения земной поверхности, человеческими ощущениями. Измеряется в баллах.

Магнитуда – условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Это понятие введено


Ч.Рихтером. Он определил магнитуду как число пропорциональное десятичному логарифму амплитуды (выражается в микрометрах) наиболее сильной волны, записанной сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения. Она может изменяется от 0 до 8,8. Если магнитуда увеличивается на единицу, следовательно, амплитуды волн этого землетрясения возросла в 10 раз.

Глубина очага – землетрясение может колебаться в различных сейсмических районах от 0 до 740 км. Очаг это точка под поверхностью земли, которая является источником землетрясения и называется гипоцентром. Прямо над этой точкой на поверхности земли находится эпицентр землетрясения. Расположенная вокруг него эпицентральная область испытывает наисильнейшие толчки.

По установившейся международной практике размеры выделяемой энергии, степень разрушения и причиненного материального ущерба при стихийных бедствиях обычно расценивается с характером разрушений при мегатонных ядерных взрывах.


Ход работы

Задача №1

Ожидаемая интенсивность землетрясения на территории объекта – 7 баллов по шкале Рихтера. На объекте имеются здание с лёгким металл каркасом, станки средние и наземные резервуары ГСМ. Определить характер разрушения элементов объекта при землетрясении.

 

Решение:

По таблице 1.2 [1] для интенсивности землетрясения 7 баллов по шкале Рихтера будет соответствовать интенсивности 10 баллов по шкале MSK – 64. По таблице 1.3 [1] определяем, что интенсивности землетрясения 10 баллов по шкале MSK – 64 будет соответствовать избыточному давлению 80 кПа. По таблице 1.4 [1] для ∆Рф = 80 кПа находим, что здание с лёгким металл каркасом, станки средние и наземные резервуары ГСМ будут полностью разрушены.

Предел устойчивости массивного промышленного здания c металлическим каркасом, станков тяжелых и кабельных наземных линий – 7, поэтому они будут не устойчивы к воздействию такой сейсмической волны.

 

Задача №2

Оценить устойчивость объекта к воздействию ударной волны ядерного взрыва, если объект расположен на расстоянии Rr = 5,1 км от вероятной точки прицеливания; ожидаемая мощность боеприпаса g = 0.5 млн. т; взрыв воздушный; вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания Готк = 0,8 км; объект представляет собой - здание с лёгким металл каркасом, станки средние и наземные резервуары ГСМ.

 

Решение:

1. Определяем минимальное расстояние до возможного эпицентра взрыва

Rx = Rr – Готк = 5,1– 0,8 = 4,3 км.

2. По таблице 1.1 [1] находим ожидаемое максимальное значение избыточного давления на расстоянии 4,3 км для боеприпаса мощностью 0.5 млн. т. при воздушном взрыве: ∆Рф max = 30 кПа.

3. По таблице 1.4 [1] находим для каждого элемента объекта избыточное давление, вызывающее слабые, средние, сильные и полные разрушения. Эти данные сводим в таблицу 1.

4. Определяем предел устойчивости каждого элемента цеха к воздействию ударной волны: здание объекта – 20, станки средние – 25, наземные резервуары ГСМ– 20 кПа.

5. Находим предел устойчивости объекта в целом по минимальному пределу устойчивости входящих в его состав элементов:

∆РфLim = 20 кПа.

 

Таблица 1. Результаты оценки устойчивости объекта к действию ударной волны ядерного взрыва.

 

Элементы объекта и их краткая характеристика Степень разрушения при ∆Рф, кПа Предел устойчивости элементов, кПа Предел устойчи-вости объекта, кПа

 

Здание: С легким металл каркасом      
Технологическое оборудование: станки средние    
КЭС: наземные резервуары ГСМ      

– слабые разрушения – сильные разрушения

       
   


– средние разрушения – полные разрушения

 

6. Сравниваем найденный предел устойчивости объекта ∆РфLim с ожидаемым максимальным значением избыточного давления на территории объекта ∆Рфmax. Поскольку ∆РфLim ≤ ∆Рфmax (20 ≤ 30кПа), это значит, объект не устойчив к воздействию такой ударной волны.

 

Задача №3

а) Сущность чрезвычайной ситуации:

На территории объекта произошёл взрыв автоцистерны Q = 1 т. сжиженного пропана, расстояние до цеха R = 117 м.

б) Характеристики объекта:

1. Здание с легким металл каркасом;

2. cтанки средние;

3. КЭС: наземные резервуары ГСМ.

Оценить устойчивость объекта и выработать предложения по защите от последствий подобных аварий.

Решение:

1. Определяем радиус зоны детонационной волны (зоны I):

2. Находим радиус зоны действия продуктов взрыва (зона II):

3. R>r1>r2 (117> 17,5 > 42,25), следовательно, мы находимся в зоне III.

4. Определяем относительную величину Y:

т.е. Y < 2

5. Определяем избыточное давление в зоне воздушной волны на расстоянии 117 мот точки взрыва:

 

Оценка устойчивости объекта

1. По таблице 1.4 [1] находим для объекта и техники избыточное давление ∆Рф (кПа), вызывающие слабые, средние, сильные и полные разрушения:

2. Массивное промышленное здание c легким металлическим каркасом:

- слабые – 10…20 кПа; средние – 20…30 кПа; сильные – 30…40 кПа; полные – 40…50 кПа и выше.

- станки средние: слабые – 15…25 кПа; средние – 25…35 кПа; сильные – 35…45 кПа.

- наземные резервуары ГСМ: слабые – 15…20 кПа; средние – 20…30 кПа; сильные – 30…40 кПа; полные – 30 кПа.

2. Находим предел устойчивости цеха и всей техники объекта. Пределом устойчивости любого элемента является нижняя граница средних разрушений – верхняя граница слабых разрушений. Таким образом, предел устойчивости ∆Рф:

- здание с легким металлическим каркасом – 20 кПа;

- станки средние – 25 кПа;

- наземные кабельные линии – 20 кПа.

3. Определяем предел устойчивости объекта как предел устойчивости самого слабого элемента, в данном случае – здание с лёгким металл каркасом и наземные резервуары ГСМ. (20 кПа).

4. Производство устойчиво, если расчетное ∆Рф меньше предела устойчивости производства, и неустойчиво, если ∆Рф равно или больше предела устойчивости. В данном случае производство неустойчиво, т.к. ∆РфLim < ∆Рфmax (20 < 23,12 кПа). Для удобства оценки полученных результатов, эти данные сводятся в таблицу 2.


Таблица 2. Результаты оценки устойчивости объекта к воздействию воздушной ударной волны

 

Элементы объекта и их краткая характеристика Степень разрушения при ∆Рф, кПа Предел устойчивости элементов, кПа Предел устойчи-вости объекта, кПа Max расчет дан-е ∆Рф, кПа

 

Здание: С легким металл каркасом       41.86
Технологическое оборудование: станки средние    
КЭС: наземные резервуары ГСМ      

 

       
 
   
 


– слабые разрушения – сильные разрушения

 

– средние разрушения – полные разрушения

 

 

Определяем степень разрушения всех элементов производства, оказавшихся в зоне III на удалении 117 м;

- здание с лёгким металл каркасом – средние разрушения;

- станки средние – слабые разрушения;

- наземные резервуары ГСМ – средние разрушения;

- все оборудование, техника и сооружения, оказавшиеся в зоне I (r1=17,5 м и ∆Рф(кПа)=1240) и в зоне II (r2=42,25 м и ∆Рф(кПа)=145.4) будет полностью разрушено. Здание с лёгким металл каркасом и наземные резервуары ГСМ, оказавшиеся в зоне III, получат средние разрушения и после ремонта могут быть введены в эксплуатацию. Станки средние получат слабые разрушения и после незначительного ремонта могут быть введены в эксплуатацию.

 

Основные мероприятия по повышению устойчивости работы объекта:

 

- здание с лёгким металл каркасом – сооружение каркасов, рам, подкосов, промежуточных опор для уменьшения пролета несущих конструкций;

- станки средние – сооружение над ними специальных устройств (в виде кожухов, зонтов и т.п.), закрепление на фундаментах анкерными болтами;

- наземные резервуары ГСМ – закрепление оттяжками, рассчитанными на воздействие скоростного напора ударной волны.

 

Выводы:

при выполнении контрольной работы были рассчитаны значения факторов, а именно землетрясение, ядерный взрыв, взрыв автоцистерны сжиженным газом, воздействующих на элементы объектов промышленных предприятий:

- здание с лёгким металл каркасом;

- станки средние;

- наземные резервуары ГСМ;

Дана оценка их устойчивости, предложены мероприятия по повышению устойчивости работы объекта.

 

 

Литература:

1. Корнев А.Н., Поцелуев Е.Ф. «Оценка устойчивости промышленных объектов в чрезвычайных ситуациях», Севастополь СНИЯЭиП, 2004г.

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.