Приложение Б. Пример расчета подвала на прямое попадание обычных средств поражения

Приложение Б

Пример расчета подвала на прямое попадание обычных средств поражения

Расчет покрытия подвала на прямое попадание обычных средств поражения

В соответствии с техническим заданием необходимо проверить несущую способность покрытия и стен подвала при его приспособлении под укрытие гражданской обороны на 125 человек, расположенного под зданием прикрытия на фугасное действие обычных средств поражения. Объект отнесен к I категории по ГО. Толщина железобетонного покрытия подвала, выполненного из бетона класса В25, составляет м, толщина обсыпки м. Два перекрытия наземного здания прикрытия также выполнены из железобетона толщиной м каждое. План и разрез здания с подвалом приведены на рисунках Б.1, Б.2.

Расчетные тактико-технические характеристики боеприпаса, соответствующие объекту, отнесенному к 1 категории по ГО, приведены в таблице 6.1 настоящего Руководства.

Расчет укрытия на прямое попадание обычных средств поражения проведен для следующих случаев проникания боеприпаса:

случай 1 - проникание боеприпаса к покрытию подвала через два перекрытия наземного здания;

случай 2 - проникание боеприпаса к стене подвала через грунтовую толщу;

случай 3 - проникание боеприпаса к покрытию подвала через стену наземного здания;

случай 4 - проникание боеприпаса к покрытию подвала через одно перекрытие наземного здания.

Для расчета покрытия подвала необходимо определить точку подрыва расчетного боеприпаса при его попадании в элементы внешнего контура всего сооружения. Для определения точки подрыва боеприпаса при попадании его в покрытие и перекрытия наземного здания определим глубину проникания боеприпаса в сплошную железобетонную толщу.

Рисунок Б.1 - План подвала

Рисунок Б.2 - Разрез по зданию

Рисунок Б.3 - Предложение по защите покрытия и стен укрытия

Глубина проникания (при местном действии удара) боеприпаса в железобетонную толщу составляет

где

d - диаметр боеприпаса, м;

- коэффициент податливости среды прониканию, принимаемый по таблице Б.1 [2];

P - вес боевой части боеприпаса, кгс;

- скорость встречи боеприпаса с преградой, м/с;

- угол встречи боеприпаса с преградой, отсчитываемый от нормали к поверхности.

Для обеспечения подрыва боеприпаса в полу наземного здания при его проникании через оба перекрытия (рисунок Б.3, расчетный случай "1") необходимая толщина бетонного армированного пола составляет м.

Для определения точки подрыва боеприпаса определим возможность инициирования взрывателя боеприпаса (обеспечения подрыва боеприпаса) при проникании в покрытие и перекрытия наземного здания. Учитывая, что покрытие наземного здания выполнено из панелей типа "СЭНДВИЧ", инициирование взрывателя боеприпаса при проникании в покрытие не происходит. Толщина однослойной железобетонной конструкции перекрытия , при проникании в которую происходит взрыв фугасного боеприпаса, определенная по формуле (Б.1) [2] составляет:

,

где - для железобетонной конструкции.

Так как толщина перекрытий м, инициирование взрывателя боеприпаса от перекрытий также не происходит.

Толщина конструкции при контактном взрыве боеприпаса на поверхности горизонтальной конструкции определяется по формуле (Б.4) [2] и составляет:

;

где

- тротиловый эквивалент заряда, кгс;

- коэффициент, приведенный в таблице Б.2 [2];

Ц принимается равным:

- для боеприпаса с сосредоточенным зарядом Ц=0,5 d;

- для боеприпаса с удлиненным зарядом .

Так как толщина конструкции покрытия при контактном взрыве расчетного боеприпаса м больше проектной толщины (1,0 м), контактный взрыв боеприпаса на поверхности покрытия не допускается. Таким образом, необходимо обеспечение взрыва в полу первого этажа наземного здания.

Толщина покрытия ЗС ГО при не контактном взрыве боеприпаса в полу первого этажа наземного здания на расстоянии R ( м) от покрытия определяется из условия недопущения откола по формуле (Б.5) [2] и составляет:

.

Таким образом, толщина железобетонного покрытия подвала при не контактном взрыве расчетного боеприпаса в армированном полу первого этажа наземного здания (толщина пола - 0,1 м) составляет 0,8 м.

Для обеспечения подрыва боеприпаса в полу наземного здания, при его проникании через стеновые панели типа "СЭНДВИЧ", без проникания через перекрытие (рисунок Б.3, расчетный случай "3"), необходимая толщина бетонного армированного пола должна составлять м. Ширина пола от границ стен наземного здания, при условии подхода боеприпаса под углом alpha=string(45°) к горизонту, составляет 2,9 м.

Для обеспечения подрыва боеприпаса в полу наземного здания, при его проникании через стену и одно перекрытие (рисунок Б.3, расчетный случай "4"), необходимая толщина бетонного армированного пола составляет м. При этом пол с указанной толщиной располагается на расстоянии от 2,9 до 6,5 м. В остальной части толщина армированного пола должна составлять 0,1 м.

Расчет безопасного расстояния взрыва расчетного боеприпаса от стен подвала

Глубина проникания (при местном действии удара) боеприпаса в грунт (супесь) , определенная по формуле (Б.1) [2], составляет:

.

Для стены толщиной м безопасное расстояние R от взрыва расчетного боеприпаса по недопущению откола составляет:

.

Расчет размера выноса железобетонных плит за границы стен подвала

Учитывая, что стена не воспринимает контактное действие взрыва (безопасное расстояние взрыва равно 2,0 м, расчетный случай "2" на рисунке Б.3) необходимо обеспечить подрыв боеприпаса на удалении от стены, например укладкой железобетонных конструкций толщиной Нк по верху грунта у стены убежища.

Так как для укрытия допускается подрыв боеприпаса в уровне железобетонного покрытия, максимальная глубина проникания в грунт, расположенный ниже укладываемой железобетонной конструкции составляет 1,43 м. Толщина укладываемой железобетонной конструкции в этом случае составит 0,28 м, а ее вынос (ширина) от края стен убежища составит 2,47 м. Максимальный вынос укладываемой по грунту железобетонной конструкции от стен подвала (при условии подхода боеприпаса под углом к горизонту) составит 4,2 м, а ее толщина на участке выноса от 4,2 до 2,47 м равномерно изменяется от 0,06 м до 0,28 м.

Расчет радиуса безопасного удаления взрыва боеприпаса с весом боевой части 900 кгс

В качестве расчетного боеприпаса с весом боевой части 900 кгс принят боеприпас с максимальным весом взрывчатого вещества - 705 кгс, в тротиловом эквиваленте.

Радиус безопасного удаления , м (рисунок Б.2, расчетный случай "5") в соответствии с формулой (Б.13) [2] составляет:

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду формула (Б.12)

где

- эффективная масса ВВ в боеприпасе (тротиловый эквивалент);

- несущая способность стены подвала, .

Учитывая, что , а вес ВВ в тротиловом эквиваленте - 705 кгс радиус безопасного удаления составит  м.

Расчет покрытия сооружения на общее действие взрыва

Величина импульса при контактном взрыве боеприпаса с весом ВВ в тротиловом эквиваленте равном 73,6 кг на обсыпанной грунтом конструкции в соответствии с формулой (Б.6) [2] составляет:

 кгс с

Распределение давления при контактном взрыве боеприпаса на обсыпанной грунтом железобетонной преграде считается равномерным по круговой площади радиусом и в соответствии с формулой (Б.7) [2] составляет:

.

Длительность действия нагрузки от контактного взрыва боеприпаса на обсыпанной грунтом конструкции определяется по формуле (Б.8):

.

Для расчетов принимаем распределение импульса по треугольнику, что составит:

.

Суммарная нагрузка от импульса, распределенная по треугольнику составляет:

.

Площадь приложения нагрузки составляет порядка 8 при  м и толщине грунта 0,65 м.

При этом общая нагрузка будет равна:

P=2173.8=271.6 .

Частота собственных колебаний плиты покрытия подвала, как защемленной по контуру, соответствии с [51] составляет:

,

где m - равномерно распределенная масса покрытия, равная

.

Цилиндрическая жесткость плиты составит:

;

.

где

- модуль упругости арматуры;

- площадь арматуры.

;

;

6.11.

Учитывая выше изложенное частота собственных колебаний плиты будет равна

Коэффициент динамичности определим по рис 13.20 [50] в зависимости от величины .

В этом случае .

С учитом полученного коэффициента динамичности, общая нагрузка будет равна:

.

Расчет несущей способности и определение необходимого минимального армирования плиты покрытия подвала, получено по результатам расчета покрытия по лицензированному вычислительному комплексу "SCAD". Результаты расчета показаны на рисунках Б.4-Б.6.

В расчете учитывались коэффициенты динамического упрочнения бетона класса В25 и арматуры класса А500, равные соответственно 1,3 и 1,15 [2].

На основании проведенных расчетов установлено, что для восприятия динамической нагрузки в покрытии подвала необходимо установить арматуру диаметром 20 мм, класса А500 в продольном и поперечном направлениях, в верхней и нижней зонах с шагом 200 мм.

Рисунок Б.4 - Изополя усилий Mx, тм

Рисунок Б.5 - Нижнее армирование по оси X,

Рисунок Б.6 - Верхнее армирование по оси X,

Поражения обломками строительных конструкций от обрушения вышерасположенных этажей наземного здания прикрытия

В соответствии с требованиями п. 7.1.1 [2] конструкции встроенных сооружений должны быть проверены расчетом на обрушение наземного здания при условии, что нагрузка от 0,5 массы обрушаемых конструкций с площади, равной площади укрытия, с учетом коэффициента динамичности, равного 1,2, превышает нагрузку от действия избыточного давления воздушной ударной волны.

Для принятого примера расчета определяем равномерно распределенную нагрузку на квадратный метр покрытия укрытия от обрушения конструкций двух этажей наземного здания прикрытия:

- монолитного железобетонного перекрытия и покрытия толщиной 200 мм;

- сборных железобетонных колонн, установленных с шагом 6x6 м;

- кровли из панелей СЭНДВИЧ;

- ограждающих стен из панелей СЭНДВИЧ.

Сбор нагрузки по укрупненным показателям приведен в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Сбор нагрузок по укрупненным показателям

N п/п	Наименование и значение нагрузки	Нормативное значение,
	Вес пола:
	керамическая плитка - 24	24
1	выравнивающая стяжка - 1200x0,1 = 120	120
	всего на один этаж	144
	всего на 2 этажа	288
2	Собственный вес монолитной плиты перекрытия (delta=20 мм, gamma=2500 ) - 2500x0,2 = 500	500
3	Собственный вес монолитной плиты покрытия ( мм, ) - 2500x0,2 = 500	500