Главная страница
Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Параметры разрушения зданий и других объектов
Во многих зданиях при наименьших взрывных нагрузках разрушаются окна. Стекло представляет собой хрупкий материал, который рассыпается, как только напряжение в нем достигает предела упругости. Окна обычно имеют небольшие горизонтальные размеры между опорами и поэтому первыми откликаются на взрывные нагрузки, а следовательно, при аварийных или террористических взрывах чаще всего разрушаются в режиме квазистатического нагружения. Для таких случаев вполне оправданно применение частного критерия по максимальному избыточному давлению. Диаграммы, которые предназначены для оценки разрушения оконных стекол при взрыве газовых ТВС внутри помещений и могут использоваться для определения квазистатической асимптотики разрушения стекол.
Обработка указанных диаграмм показывает, что критическое избыточное давление, при котором начинает разрушаться остекление зданий, связано с площадью поверхности оконного стекла S, м2, его толщиной h, мм, и соотношением максимального и минимального размеров L / B следующей зависимостью:
. (54)
При скольжении длинной ударной волны вдоль поверхности стекла значение, вычисленное по (54), сравнивается с , а при нормальном падении волны - с избыточным давлением нормального отражения , которое связано с давлением на фронте волны соотношением:
, (55)
где - полное давление на фронте волны.
Для зданий и других объектов различают четыре степени разрушений: полное, сильное, среднее и слабое. При полном - обрушивается большая часть стен, колонн и перекрытий. Сильное - характеризуется частичным повреждением стен, колонн и перекрытий; легкие элементы (двери, перегородки, крыши) разрушаются полностью или частично. При среднем - основные ограждающие и несущие конструкции деформируются (прогибаются), а разрушаются в основном второстепенные конструкции. Слабое - характеризуется повреждением или серьезными деформациями отдельных легких элементов ограждения (окна, двери, крыши домов). При полном разрушении сетей коммунально-энергетического хозяйства выходят из строя значительные участки трубопроводов, разрывается кабель, обрушиваются опоры воздушных линий электропередач.
Периоды собственных колебаний зданий с жесткой конструктивной схемой Т, с, как правило, находятся в диапазоне 0, 1 ÷ 1 с и могут быть оценены по эмпирическим формулам:
; ; ; , (56)
где - число этажей; - коэффициент, зависящий от конструкции здания и вида основания (при средней плотности грунтов = 0, 04 ÷ 0, 09); Н - высота здания, м; В - ширина или длина здания, м; g = 9, 81 м/с2 - ускорение силы тяжести.
Опытные значения Т для различных типов сооружений приведены в табл. 4.
При длительности взрывной волны τ > 10 Т, то есть при взрыве крупномасштабных облаков ТВС, степень разрушения объектов можно оценить по критическому избыточному давлению, значения которого приведены в табл. 5.
Таблица 4. Периоды собственных колебаний зданий и сооружений
Здание
| Число этажей
| Поперечные Т, с
| Продольные Т, с
| Жилое с несущими каменными стенами
|
| 0, 15
0, 26
0, 37...0, 39
0, 43
| 0, 16
0, 22
-
0, 43
| Школьное с несущими кирпичными стенами
|
| 0, 22
0, 30
0, 32
| 0, 21
0, 27
-
| Жилое крупнопанельное
|
| 0, 16
0, 30
0, 36
0, 40
| 0, 15
0, 22
-
0, 32
| Жилое сборное каркасно-панельное
|
| 0, 86
1, 20
| 0, 76
0, 76
| Жилое с нижним каркасным и верхними крупнопанельными этажами
|
| 0, 28
0, 64
1, 14
| 0, 30
0, 44
1, 05
| Административное каркасное с кирпичным заполнением: железобетонный каркас стальной каркас
|
| 0, 69... 0, 96
1, 17
| 0, 62... 0, 89
1, 12
| Административное каркасное
|
| 1, 10
| 1, 16
|
Та6лица 5. Критическое избыточное давление ударной волны для некоторых объектов
Объект
| Давление , кПа,
соответствующее степени разрушения
| полное
| сильное
| среднее
| слабое
| Жилые и промышленные здания
|
| кирпичные многоэтажные
| 30...40
| 20...30
| 10...20
| 8...10
| кирпичные малоэтажные
| 35...45
| 25...35
| 15...25
| 8...15
| деревянные
| 20...30
| 12...20
| 8...12
| 6...8
| промышленные
с тяжелым металлическим
и железобетонным
каркасом
| 60...100
| 50...60
| 40...50
| 20...40
|
|
|
|
| промышленные бескаркасной конструкции
и с легким металлическим
каркасом
| 60...80
| 40...60
| 30...40
| 20...30
|
|
|
|
| Сооружения и сети городского коммунального хозяйства, энергетики, связи
| тепловые электростанции
| 25...40
| 20...25
| 15...20
| 10...15
| котельные, регуляторные
станции в кирпичных
зданиях
| 35...45
| 25...35
| 15...25
| 10...15
| подземные сети коммунального хозяйства
(водопровод, канализация, газ)
|
| 1000...1500
| 600...1000
| 400...600
| трубопроводы наземные
| -
|
|
|
| трубопроводы
на эстакадах
| -
| 40...50
| 30...40
| 20...30
|
|
|
|
| смотровые колодцы
и задвижки сетей коммунального хозяйства
|
|
|
|
|
|
|
|
| трансформаторные
подстанции
|
| 40...60
| 20...40
| 10...20
| водонапорные башни
|
| 40...60
| 20...40
| 10...20
| антенные устройства
| > 40
| 30...40
| 20...30
| 10...20
| высоковольтные линии
электропередач
| 120...200
| 80...120
| 50...70
| 20...40
| кабельные подземные
линии
|
| 1000...1500
| 800...1000
| до 800
| Транспортные сооружения
| шоссейные дороги с асфальтовым и бетонным покрытием
|
|
|
|
| металлические и
железобетонные мосты
с пролетом до 50 м
| 250...300
| 200...250
| 150...200
| 100...150
| взлетно-посадочные
полосы аэродромов
|
|
|
|
| железнодорожные пути
|
|
|
|
| силовые линии электрифицированных железных
дорог
|
|
|
|
| Транспорт, подвижная техника, хранилища
| тепловозы массой до 50 т
|
|
|
|
| вагоны товарные
деревянные
|
|
|
|
| цистерны для перевозки
по железным дорогам
сжиженных газов, нефтепродуктов
|
|
|
|
| цельнометаллические
вагоны
|
|
|
|
| землеройно-дорожностроительные машины
|
|
|
|
| пожарные машины
|
|
|
|
| резервуары и емкости
стальные наземные
|
|
|
|
| газгольдеры и хранилища ГСМ и химических веществ
|
|
|
|
| частично заглубленные
резервуары для хранения нефтепродуктов
|
|
|
|
| подземные резервуары
|
|
|
|
|
Для оценки совместного воздействия избыточного давления и удельного импульса взрывной волны на типовые здания и промышленные сооружения можно воспользоваться данными о разрушениях от бомбардировок во второй мировой войне, полученными в Великобритании, которые для кирпичных зданий аппроксимируются уравнением
, (57)
где - расстояние от места взрыва, м; - масса заряда ВВ (тротиловый эквивалент), кг; - коэффициент (3, 8 - полное разрушение зданий; 5, 6 - здания разрушены наполовину; 9, 6 - здания непригодны для обитания; 28 - умеренные разрушения, повреждения внутренних малопрочных перегородок; 56 - зданиям нанесен небольшой ущерб, разбито более 10% стекол).
С помощью (57) для каждого вида разрушений можно построить предельные диаграммы в плоскости , которые имеют характерный гиперболический вид с двумя асимптотами и , значения которых вместе с константой К в обобщенном критерии (53) приведены в табл. 6.
Таблица 6. Параметры обобщенного критерия для зданий и промышленных сооружений
| 3, 8
| 5, 6
| 9, 6
|
|
| , кПа
| 77, 50
| 38, 10
| 16, 40
| 4, 21
| 1, 96
| , Па·с
К, кПа·Па·с
| 743, 00 921, 00
| 504, 00 346, 00
| 294, 00 106, 00
| 101, 00 11, 50
| 50, 40 3, 00
|
|