3.2. Опрокидывание оборудования.

Высокие элементы оборудования (башенные краны, вертикальные станки, высокие приборы, опоры ЛЭП и т. п.) при действии скоростного напора могут опрокидываться (сваливаться) и сильно разрушаться.

Смещающая сила Р_см, действуя на плече Z, будет создавать опроки­дывающий момент, а вес оборудования G на плече l/2 и реакция крепле­ния Q на плече l – стабилизирующий момент (рис. 2).

Рис. 2. Силы и реакции, действующие на предмет при опрокидывании

Условием опрокидывания оборудования является превышение опрокидывающего момента над стабилизирующим, т.е. для закреплен­ного оборудования

,

для незакрепленного

.

Считаем, что точка приложения силы Р_см находится прямо в центре тяжести площади миделя S предмета. Реакция крепления Q определяет­ся как суммарное усилие болтов, работающих на разрыв.

Из неравенства определяем смещающую силу

.

Скоростной напор Р_ск вызывающий опрокидывание оборудования,

(при Q=0).

Пример 1. Определить предельное значение скоростного напора, не вызывающего смещение незакрепленного станка относительно бетонного основания.

Исходные данные: длина станка l=1000 мм; ширина b= 900 мм; высота h = 1800 мм; масса m = 800 кг.

Решение. 1. Определяем предельное значение скоростного на­пора, не приводящее к смещению станка, по формуле

По табл. 4. определяем коэффициент трения чугунного основания станка по бетону f = 0,35, а по табл. 6 – коэффициент аэродинами­ческого сопротивления С_х = 1,3. Тогда

Па = 1,3 кПа.

Пример 2. Условия угона (перемещения) элементов, которые расположены на колесах, катках (мостовые краны, автома­шины, железнодорожные вагоны и другие незакрепленные элемен­ты), аналогичны условию смещения: в формуле вместо коэффициента трения скольжения берется коэффициент трения качения.

Например, аэродинамическая сила, необходимая для перемещения же­лезнодорожного вагона весом 10 кН, высотой 4 м и шириной 2 м вдоль рельс равна Р_скfG/(C_хS)=0,0510/(1,38)=0,048 кПа.

Пример 3. Найти предельное значение скоростного напора, при котором станок не опрокинется.

Исходные дан­ные: длина станка l= 1000 мм; ширина b = 900 мм; высота h = 1800 мм; масса m = 800 кг.

Решение. Опреде­ляем предельное значение ско­ростного напора Р_{ск lim оп}, при котором станок еще не опрокидывается, по формуле

Па = 2,07 кПа,

принимая высоту приложения силы Z = h/2, площадь миделя S = bh.

4. Определениестепени разрушений инженерно-технического комплекса и потерь населения при разрушении зданий

Пример комплексного прогнозирования последствий урагана.

Исходные данные: скорость ветра – 35 м/с, плотность атмосферного воздуха =1,22 кг/м³. Инженерно-технический комплекс (ИТК), согласно табл. 2, включает в себя: административное многоэтажное здание (4), трансформаторную подстанцию (7), кирпичную водонапорную башню (8.1), крановое (13) и подъемно-транспортное (14) оборудование, наземные трубопроводы (16.1) и кабельные линии (17), ж/д вагон (20), станки средние (22). В административном здании находится 100 сотрудников.

Решение.

1. По табл. 2 определяем степень разрушений элементов ИТК и представляем их в графической форме:

№ п/п	Элементы ИТК	Степень разрешения при скорости ветра V, м/с											Критерий уст-ти,** Vlim, м/с
		10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1	Административные многоэтажные здания (4)٭												30
2	Трансформаторная подстанция (7)												45
3	Водонапорная башня (8.1)												35
4	Крановое и подъемное транспортное оборудование (14)												40
5	Наземные трубопроводы (16.1)												45
6	Кабельные линии (17)												30
7	Ж/д вагон												60
8	Станки средние (22)												40

Заданная скорость ветра

٭Номер из таблицы 3

г де - слабые разрешения

• с редние разрешения

• с ильные разрешения

• п олные разрешения

** за критерий устойчивости принимается граничное значение скорости движения воздуха, при котором степень разрушения объектов переходит из слабой в среднюю.

Из графического представления наглядно видно, что административное многоэтажное здание, кабельные линии, водонапорная башня получат среднюю степень разрушения; трансформаторная подстанция, крановое и подъемное транспортное оборудование, наземные трубопроводы и средние станки получат слабое разрушение.

2. Рассчитываем значение скоростного напора:

3. Определяем устойчивость станка на смещение, (пример 1, п.3.1), опрокидывание (пример 3, п.3.2) и угон вагона (пример 2, п.3.1): предельное значение Р_ск, вызывающее смещение станка, по расчету равно 1,3 кПа, а ожидаемое – 0,75 кПа, следовательно, смещение станка не произойдет; предельное значение Р_ск, вызывающее опрокидывание станка, по расчету равно 2,07 кПа, следовательно, опрокидывание не произойдет. В то же время произойдет перемещение железнодорожного вагона (0,75>>0,048 кПа).

4. Определяем потери среди сотрудников, находящихся в здании: по табл. 5 при средней степени разрушения общие потери составят 0,3100=30 чел. В том числе санитарные – 0,22100=22 чел, безвозвратные – 0,08100= 8 чел.

Таким образом, в результате проведенной оценки могут быть получены следующие данные:

• количество зданий, сооружений и оборудования, получивших определенные степени разрушения;

• качественное описание разрушений зданий, сооружений и оборудования;

• оценка устойчивости ИТК;

• потери населения в результате разрушения зданий.

Варианты исходных данных для комплексного прогнозирования последствий урагана приведены в таблице 7.

Варианты исходных данных для комплексного прогнозирования последствий урагана приведены в таблице 8.