2.2. Определение практической устойчивости объектов, технических систем, технологических процессов.

Под пределом устойчивости инженерно-технического комплекса объекта (здания, сооружения) принимают такую степень разрушений, при которой производство полностью сохраняется, а в случае раз­рушения отдельных элементов объекта (здания), их возможно восстановить и во­зобновить производство в кратчайшие сроки.

При этом восстановление предполагается силами предприятия и привле­каемых формирований ГО.

За предел устойчивости, по избыточному давлению, можно, как правило, принять внутреннюю границу слабых разрушений основных производственных элементов.

Однако общую устойчивость инженерно-технического комплекса следует оценивать не только по физической устойчивости его элементов по отношению к ударной волне ядерного взрыва, но и, прежде всего, по срокам их восстановле­ния.

При прогнозировании невозможно рассчитать устойчивость конструкций зданий и сооружений от конкретных взрывов, так как ни расстояние до эпицен­тра, ни вид взрыва, ни его мощность, ни направление движения ударной волны неизвестны, и возможны многие варианты приложения соответствующих нагру­зок.

Для оценки устойчивости определяют значения избыточного давления, вызывающие соответствующие степени разрушения, зависящие от конструктивных особенностей здания и вида применения материалов, а не от источника этого дав­ления.

Теоретически задачу можно решить, руководствуясь законами строитель­ной механики для определения разрушающей эквивалентной статической нагруз­ки, соответствующей реальной динамической нагрузке и расчетной конструктив­ной схеме. Однако расчет этот сложен и, в известной степени, условен, так как нет достаточно точных критериев для определения коэффициентов динамичности и оценки того, какой вид нагрузок будет действовать - отражения, обтекания, скоростной напор или давление в свободно распространяющейся ударной волне. Эти вопросы требуют дальнейшего теоретического осмысления для разработки научно обоснованной методики расчета.

Можно рекомендовать для оценки устойчивости зданий и эмпирические формулы, апробированные ВЦОК ГО, которые, в отличие от таблиц, дают однозначные решения и более широко учитывают некоторые конструктивные особен­ности зданий и сооружений. Пример решения такой задачи вам предлагается в следующем домашнем задании.

Воздействие проникающей радиации сказывается на расстояниях от центра взрыва до объекта существенно меньших тех радиусов, на которых объект полу­чает сильные и полные разрушения от воздействия ударной волны. Так, при воз­душном взрыве ядерного боеприпаса мощностью 1 мт, промышленные сооружения из металлического каркаса получают сильные разрушения (ДРср = 50...60кПа, т.е. 0,5 - 0,6 кгс/см²) на расстоянии от центра взрыва, равном 3,1...3,5 км, дозы проникающей радиации на этом расстоянии составляют от 9 до 30 Р, т.е. безопас­ны: тем более они безопасны для расстояний, где здания и сооружения получают средние разрушения (АРср = 0,3...0,4 кгс/см² (30-40 кПа; R = 4,5..5,4 км, D = 5Р). Поэтому, при оценке воздействия ионизирующих излучений на объекты, основ­ное внимание уделяют радиоактивному заражению местности, при котором воз­можны довольно значительные уровни радиации как на самих объектах, так и в загородной зоне.

Во многих случаях, следует учитывать воздействие ионизирующих излуче­ний на электронное и оптическое оборудование, так как изменяются качество и свойства материалов, используемых в электронных системах: оптика существен­но изменяет свои параметры в худшую сторону. Особенно подвержены воздейст­вию ионизирующих излучений, газоразрядные полупроводниковые и вакуумные приборы, а также органические материалы.

Исходными данными для проведения оценочных расчетов по воздействию радиоактивного загрязнения являются:

• максимальный уровень радиации на 1 ч после взрыва (Ро), ожидаемый на объекте;

• характеристика зданий цехов (корпусов) - конструкция, этажность, мате­риал ограждения, место расположения для определения их защитных характери­стик;

• наличие и характеристика убежищ, укрытий на объекте и в загородной зо­не;

• характеристика защитных свойств жилых домов в загородной зоне и транспортных средств, используемых для подвоза работающих смен;

• количество смен и их продолжительность, длительность нахождения лю­дей в пути от объекта до загородной зоны;

• предполагаемые установленные дозы облучения рабочих и служащих.

Как правило, на объектах оценочных расчетов не производят, т. к. зоны ра­диоактивного заражения в десятки и сотни раз больше размеров объекта, а адми­нистративные районы крупного города и области более соизмеримы с этими зо­нами, то расчеты производят в штабах гражданской обороны района с целью оп­ределения стандартных режимов радиационной защиты для всех объектов, рас­положенных в данном районе. Эти данные сообщаются штабам ГО объектов. На объектах режимы защиты необходимо откорректировать с учетом объектовых исходных данных, указанных выше.

Необходимо также производить оценку пожарной обстановки на объектах.

Прямое воздействие огня, высоких температур на элементы объекта может вызвать их возгорание и пожары. Возможность воспламенения элементов объекта зависит от возгораемости материала конструкций, величины светового потока на единицу поверхности (в кал/см² или Дж/м²), вида производства, огнестойкости конструкций, плотности застройки, от метеоусловий и др.

Оценку возможной пожарной обстановки на объекте производят путем ис­следования каждой из этих зависимостей, сначала раздельно по цехам (корпу­сам), а затем - в целом по объекту.

Огнестойкость зданий и сооружений характеризуется двумя основными признаками: группой возгораемости основных конструкций или материалов, из которых они выполнены и пределом огнестойкости этих конструкций.

Строительные материалы по возгораемости делят на три группы:

• несгораемые, к ним можно отнести естественные и искусственные неор­ганические материалы, железобетон, металлы;

• трудносгораемые, эту группу составляют такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры (например, светового излучения) с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются; гореть или тлеть продолжают только при наличии источников огня или высоких температур. К ним можно от­нести: асфальтобетон, глиносоломенные материалы, фибролит, гипсовые и бе­тонные изделия с органическим заполнителем, современные пластиковые мате­риалы, древесину, пропитанную антипиренами и др.;

• сгораемые материалы - органические материалы, которые, воспламеняясь, продолжают гореть без источника огня.

Величина световых импульсов, вызывающих воспламенение и устойчивое горение различных сгораемых материалов, приводится в соответствующих таблицах.

Здания и сооружения по возгораемости делят на пять степеней огнестойко­сти в соответствии с СНиП П-2-80 "Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений".

Степень огнестойкости определяется пределом огнестойкости основных строительных конструкций, исчисляемой в часах, время в течение ко­торого конструкция теряет свою сопротивляемость огню (т.е. теряет несущую способность, разрушается, получает сквозные трещины).

На пожарную обстановку объектов большое влияние оказывает вид произ­водства. В соответствии с НПБ-105-95 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" помещения и здания подраз­деляют на категории А, Б, В1-В4, Г, Д.

Плотность производственной (жилой) застройки непосредственно влияет на превращение отдельных пожаров в сплошной.

где ∑Sзд - сумма площадей всех зданий в плане (площадь крыш), м²;

St.3. - площадь территории застройки, м².

При увеличение площади застройки увеличивается опасность распростра­нения пожара, отдельные пожары, сливаясь, превращаются в сплошной.

Такая вероятность возникает, если:

• плотность застройки Пз 15% при зданиях IV и V степеней огнестойкости ;

• плотность застройки более 30% при зданиях I и II степеней огнестойкости.

Еще одним фактором, влияющим на характер пожарной обстановки, являются метеорологические условия (температура, влажность воздуха, скорость воз­духа). При больших скоростях ветра увеличивается скорость распространения пожара.

При анализе пожароопасности объекта следует также учитывать горючую загрузку, т.е. количество сгораемых материалов на единицу площади (кг/м²).

В чрезвычайных ситуациях военного времени, при применении ядерного оружия, основной причиной возникновения пожаров будет воздействие светового излучения в очаге ядерного поражения, которое характеризуется величиной "И" световым импульсом (в кал/см², кДж/м²). Значение светового импульса "И" зависит также, как и ΔРф - давление во фронте ударной волны, от вида и мощности взрыва, и соответствует его определенным величинам.

Рекомендуемый порядок проведения оценки воздействия светового излучения на объект:

• определяют расчетную величину светового импульса "И" в соответствии с принятым расчетным рядом значения избыточного давления ΔРф;

• определяют возгораемость материалов конструкций зданий и сооружений объекта (табл.6.6);

• по данным генплана объекта определяют плотность застройки объекте и отдельных участков его территории;

• определяют степень огнестойкости элементов объекта;

• устанавливают категорию пожароопасности производства отдельных це­хов и корпусов объекта;

• учитывают метеоусловия (скорость и направление ветра, прозрачность атмосферы).

Полученные данные заносят в таблицу и делают вывод о возможной по­жарной обстановке на объекте. В соответствии с выводами по отдельным элемен­там и по объему в целом, разрабатывают противопожарные мероприятия.

К вторичным поражающим факторам относят пожары, взрывы, заражение местности, атмосферы, водоемов газами и СДЯВ, затопление местности.

Для прогнозирования возможных последствий возникновения вторичных факторов поражения необходимо, прежде всего, определить возможные источни­ки их возникновения и не только на территории объекта, но и в городе, и за его пределами, так как радиус действия некоторых поражающих факторов (АХОВ, затопление и т.п.) может быть весьма значительным.

Взрывы могут возникать на всех предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленностей, других предприятиях категорий А, Б, по пожаровзрывоопасности, в результате образования газо-воздушных, паровоздуш­ных смесей при концентрации 9 - 15 % горючих продуктов.

При взрыве газо-воздушной смеси образуется три зоны поражения (рис.6.4).

1. Зона бризантного действия (детонационная волна в пределах облака газо-воздушной смеси).

1. Зона действия продуктов взрыва.

2. Зона действия воздушной ударной волны.

В первой зоне давление во фронте детонационной волны в пределах облака I ВС примерно одинаковое и составляет ΔРф = 17 кгс/см² (1,7 МПа). При встрече с преградой это давление может достигнуть ΔРотр = 40 - 50кгс/см² (4-5 МПа).

Во второй зоне давление постепенно падает от 17 кгс/см² до 3 кгс/см² т.е. до момента, когда воздушная ударная волна отрывается от продуктов взрыва. Ши­рина этой зоны Q = 1,7r₁.

Третья зона - распространение ударной волны. Эффективное действие до значения АР = 0,1 кгс/см² и сравнимо с действием ударной волны ядерного взры­ва. Начало этой зоны R = г, + 1,7 г,= 2,7 г, от центра взрыва, где ДР « 3 кгс/см².

Заражение атмосферы может возникнуть там, где вырабатываются или по­требляются АХОВ. Особенно опасны хлор, аммиак, синильная кислота, перекись водорода, сернистый ангидрид, а также производство этих веществ. Характер и масштабы распространения СДЯВ зависят от физико-механических свойств, ус­ловий хранения, степени разрушения емкостей, рельефа местности, плотности за­стройки, метеоусловий.

Устойчивость объекта, находящегося в зоне возможного затопления, зави­сит от места его расположения, от глубины воды, от конструктивных особенно­стей зданий и сооружений, от полноты выполнения мероприятий, предусмотрен­ных нормативными документами для зоны возможного затопления.

Конкретные расчеты устойчивости объекта при катастрофическом затопле­нии, производят на основе исходных данных, выдаваемых штабам ГО.