Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра Техногенно-економічної безпеки Розрахункова робота №3 „Оцінка інженерної обстановки при вибухах і землетрусах” Варіант: 17 Перевірив Львів-2004 1.Теоретична частина І. Вибухи Однією із причин великих виробничих аварій і катастроф є вибухи, які на промислових підприємствах супроводжуються обвалом і деформаціями споруд, пожежами, виходами з ладу енергосистем. Найчастіше спостерігаються вибухи котлів в котельнях, газів, апаратів, продукції і напівфабрикатів на хімічних підприємствах, пари бензину і інших складових палива, лакофарбовових розчинників, нерідкі випадки вибуху побутового газу. Причинами вибухів газу, промислового (вугільного, дерев"яного пилу, газоповітряних сумішей) можуть служити відкритий вогонь, електрична іскра, в тому числі від статичної електрики. Уражаючим фактором любого вибуху є ударна хвиля. Дія ударної хвилі на елементи споруд характеризуються складним комплексом навантажень: прямий тиск, тиск відбиття, тиск обтікання, тиск затікання, навантаження від сейсмовибухових хвиль. Дію ударної хвилі прийнято оцінювати надлишковим тиском у фронті ударної хвилі Р (кПа). Розрахунок точного значення надлишкового тиску при вибуху парогазоповітряної суміші поза приміщенням надзвичайно складний. Це пов'язано з невизначинністю багатьох факторів, які впливають на утворення хмари суміші, це – напрямок і швидкість руху повітря при даній щільності забудови, стан турбулентності атмосфери, температура і вологість повітря і т.п. Тому можна говорити лише про оціночний характер розрахунків. Одна з методик полягає у оцінці значення надлишкового тиску вибухової хвилі, яка виникає при вибуху суміші повітря з вуглеводневими газами: метаном, пропаном, бутаном, етиленом, пропіленом і т.п. При вибуху газоповітряної суміші утворюються три зони: Зона детонаційної хвилі з постійним значенням надлишкового тиску ΔРІ = 1700 кПа і радіусом EMBED Equation.3
м, де Q – маса газу, що вибухнув (т); Зона дії продуктів вибуху радіусом EMBED Equation.3
 м, надлишковий тиск в межах зони змінюється згідно з формулою EMBED Equation.3
кПа, де r – відстань від епіцентру вибуху до даного об’єкту, що розташований у зоні. Зона повітряної ударної хвилі rІІІ >rІІ. Значення надлишкового тиску у цій зоні знаходиться з наступних формул: при Ψ ≤ 2 EMBED Equation.3
 кПа, при Ψ > 2 EMBED Equation.3
 кПа, де EMBED Equation.3
 - допоміжний коефіціент. Від впливу ударної хвилі на будови і споруди можуть утворитися різні ступені руйнувань. В залежності від величини надмірного тиску можуть виникнути повні, сильні, середні та слабкі руйнування, характеристика яких відображена у таблиці Д1. Для більш детального прогнозування пошкоджень окремих об’єктів або їх елементів треба користуватися таблицею Д2. ІІ. Землетруси Землетруси - коливання земної кори, що виникають у результаті вибухів у глибині землі, розламів шарів земної кори, активної вулканічної діяльності. Область підземного удару викликає пружні коливання (сейсмічні хвилі), що поширюються по землі у всіх напрямках. Звичайно коливання земної кори спостерігаються у вигляді поштовхів, їхнє число і проміжки часу між ними можуть бути різноманітними і мало передбаченими. Землетруси захоплюють великі території і характеризуються руйнуванням будівель і споруд. Хоча природа землетрусу різко відрізняється від природи вибухової хвилі, за наслідками дії його на промисловий об’єкт можна встановити певну аналогію між дією землетрусу і дією надлишкового тиску вибухової хвилі. Співвідношення між значенням надлишкового тиску у фронті ударної хвилі і силою землетрусу (у балах за шкалою МSK-64) наведено у таблиці 3. Таблиця 3. Співвідношення між значенням надлишкового тиску у фронті ударної хвилі і силою землетрусу (у балах за шкалою МSK-64) Прогнозуючи силу землетрусу можна за допомогою таблиці 3 визначити можливий ступінь руйнувань та запропонувати заходи по підвищенню стійкості об'єкта. Додатки Зміст звіту про розрахункову роботу Робота виконується у 2-тижневий термін і здається викладачу на перевірку. Звіт повинен мати: титульний лист, вступ, розрахункову частину. На титульному листі вказати: назву ВУЗу і кафедри; тему розрахункової роботи; номер варіанту; навчальна група, прізвище і ініціали виконавця; прізвище і ініціали викладача; місце і рік виконання. В розрахунковій частині вказати: вихідні дані; алгоритм оцінки (послідовність виконання) з розрахунками; ступінь руйнування споруд; характеристик руйнувань; пропозиції по підвищенню стійкості об'єкта. Заходи по підвищенню стійкості об'єкта Заходи по підвищенню стійкості інженерно-технічного комплексу Будови і споруди: зміцнення несучих конструкцій; встановлення захисних валів, або заглиблення споруд. Цінне обладнання: розташування у захисних спорудах, або в спорудах з підвищенною стійкістю; встановлення обладнання на фундаментах; використання захисних конструкцій (ковпаків, козирків, навісів, тощо). Системи енерго-, газо-, водопостачання: розподіл схеми електромереж на незалежно працюючі частини, та підключення підприємства до кількох енергоджерел; заміна повітряних мереж на підземні кабельні лінії з встановленням автоматичних роз'єднувачів для відключення пошкоджених ділянок; створення резерву автономних джерел живлення; водопостачання з двох незалежних джерел; захист вододжерел і резервуарів питної і технічної води; створення обхідних (байпасних) ліній навколо водонапорних веж; влаштування газорозподільних станцій і опорних пунктів обхідних газопроводів у підземному виконанні; установлення у вузлових точках системи газопостачання автоматичних пристроїв, які спрацьовують при аварії. Виключення або зменшення дії вторинних уражаючих факторів: обваловування та заглиблення ємкостей та складів; підготовка і раціональне розташування засобів для гасіння пожеж. 2.2. Заходи по підвищенню стійкості виробничої діяльності об'єкта Захист працівників і службовців: будівництво захисних споруд; розосередження; використання засобів індивідуального захисту. Управління, оповіщення, зв'язок: завчасне створення і обладнання запасних пунктів управління, оповіщення, зв'язку; дублювання систем управління, оповіщення, зв'язку. Постачання: встановлення надійного зв'язку з підприємствами – постачальниками; пошук можливостей переходу на місцеві джерела палива та сировини; дублювання шляхів доставки палива та сировини. Запаси матеріально – технічних засобів: завчасне визначення необхідного об'єму запасів сировини, палива, обладнання, матеріалів та комплектуючих виробів; забезпечення надійного зберігання запасів на об'єкті. Підготовка до відновлення порушеного виробництва: завчасна розробка документації по відновленню об'єкта; створення необхідних запасів матеріальних засобів для відновлення виробництва; завчасне створення бригад для проведення ремонтно-відновлювальних робіт.