Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Свод правил дополнен приложением Л с 31 июля 2019 г. - Изменение N 3
Приложение Л
Оценка воздействия взрывной волны на конструктивные элементы зданий и сооружений промышленных предприятий
Оценка воздействия взрывной волны на конструктивные элементы зданий и сооружений, образующейся при взрыве облака топливно-воздушной смеси (ТВС), для случая аварийной разгерметизации сосуда железнодорожной цистерны, содержащего 26,648 т сжиженного пропана.
Пример расчета
При аварийной разгерметизации сосуда происходит его полное разрушение и в окружающую среду выбрасывается вся масса сжиженного углеводородного газа (СУГ). В результате интенсивного испарения пропана в облаке ТВС во взрывоопасных пределах оказывается 10% всей массы выброшенного топлива. Таким образом, масса горючего вещества в облаке ТВС, участвующая в создании взрывной волны, m составляет 2664,8 кг. Удельная теплота сгорания пропана q принята равной 46,353 МДж/кг.
Полная энергия, высвобождающаяся при взрывном превращении облака ТВС, (эффективный энергозапас) определяется по формуле
Е = mq (Л.1)
и составляет Дж. На момент инициирования облака ТВС окружающая его воздушная среда находится при нормальном атмосферном давлении
Па и температуре
К. При этом скорость звука в воздухе
м/с.
В основу расчета максимального избыточного давления и удельного импульса фазы сжатия I воздушной ударной волны, образующейся при аварийном взрыве, положены эмпирические формулы для оценки характеристик взрыва сферического облака ТВС в безграничной воздушной среде [2] - [4].
В рассматриваемом случае облако ТВС лежит на поверхности земли и воздушная ударная волна распространяется в полупространстве. Это обстоятельство учитывается удвоением эффективного энергозапаса горючей смеси. Формулы для вычисления величин , Па, и I,
, записываются в виде:
, (Л.2)
,
где r - расстояние от центра облака ТВС, м;
- атмосферное давление, Па;
Е - эффективный энергозапас ТВС, Дж;
- скорость звука в воздухе, м/с.
Формулы (Л.2) применимы в диапазоне , в рассматриваемом случае эти формулы справедливы для значений величины r от 26,9 до 874,8 м.
Основные характеристики воздушной ударной волны, которыми являются максимальное избыточное давление и удельный импульс фазы сжатия I в зависимости от расстояния до центра облака ТВС, могут быть применены для оценки последствий аварийного взрыва. Степень повреждения промышленных зданий и сооружений, а также уровень поражения людей определяются с помощью
диаграмм (обобщенного критерия поражения), которые для случая детонации облака ТВС имеют вид гиперболы с двумя асимптотами, отвечающими предельным случаям ударного нагружения (квазистатической и импульсной нагрузкам) [58], [59]. Если параметры воздушной ударной волны
и I соответствуют точке, лежащей выше указанной кривой, то объекту будет нанесен определенный вид поражения. Функция, определяющая тот или иной уровень поражения объекта, представлена формулой
, (Л.3)
где , I* и k - константы, зависящие от характера поражения объекта.
Численные значения этих констант приведены в [58]. Для остекления зданий, которое характеризуется весьма малым периодом собственных колебаний относительно длительности фазы сжатия, критерий поражения (формула (Л.3)) переходит в частный критерий поражения вида
. (Л.4)
На рисунках Л.1 и Л.2 показаны соответственно диаграммы разрушения промышленных зданий и поражения людей, параметры которых приведены в [58]. На этих рисунках показан также график функции параметров поражения
для случая детонации облака ТВС, содержащего 2664,8 кг пропана во взрывоопасных пределах. Этот график построен с использованием формулы (Л.2). Численное решение системы уравнений (Л.2) и (Л.3) позволяет определить радиусы поражения объектов, нагружаемых воздушной ударной волной (этим радиусам отвечают точки пересечения
с графиком функции
, см. рисунки Л.1 и Л.2.
В таблице Л.1 приведены значения радиусов поражения для различных характеристик действия воздушной ударной волны, полученные путем решения системы уравнений (Л.2) и (Л.3).
Необходимо иметь в виду, что реальное деление плоскости координат и I на две части (выше
диаграммы - область разрушения, а ниже - область устойчивости) не имеет четкой границы. При приближении параметров воздушной ударной волны к границе опасной области вероятность заданного уровня поражения нарастает от 0 до 100%. При превышении известного уровня величин максимального избыточного давления и удельного импульса фазы сжатия достигается 100%-ная вероятность поражения. Для учета этой особенности диаграмм поражения при оценке вероятности достижения того или иного уровня ущерба применяются пробит-функции [58].
Вероятность повреждения стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, может быть оценена по формуле
. (Л.5)
Вероятность разрушения промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по формуле
. (Л.6)
Таблица Л.1 - Радиусы зон поражения при взрыве облака ТВС, содержащего во взрывоопасных пределах 2664,8 кг пропана
Характеристика действия ударной волны |
r, м |
Разрушение зданий
| |
Полное разрушение зданий |
87,3 |
Граница области сильных разрушений: 50%-75% стен разрушено или находится на грани разрушения |
129,4 |
Граница области значительных повреждений: повреждение некоторых конструктивных элементов, несущих нагрузку |
227,2 |
Граница области минимальных повреждений: разрывы некоторых соединений, расчленение конструкций |
873,6 |
Полное разрушение остеклений |
418,4 |
Связь вероятности поражения Р с пробит-функцией Рr показана на рисунке Л.2 и представлена в [58].
На рисунке Л.3 приведены вероятности поражения промышленных зданий воздушной ударной волной, образующейся при детонации облака пропано-воздушной смеси с m = 2664,8 кг в завис
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.