Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Параметры разрушения зданий и других объектов






Во многих зданиях при наименьших взрывных нагрузках разрушаются окна. Стекло представляет собой хрупкий материал, который рассыпается, как только напряжение в нем достигает предела упругости. Окна обычно имеют небольшие горизонтальные размеры между опорами и поэтому первыми откликаются на взрывные нагрузки, а следовательно, при аварийных или террористических взрывах чаще всего разрушаются в режиме квазистатического нагружения. Для таких случаев вполне оправданно применение частного критерия по максимальному избыточному давлению. Диаграммы, которые предназначены для оценки разрушения оконных стекол при взрыве газовых ТВС внутри помещений и могут использоваться для определения квазистатической асимптотики разрушения стекол.

Обработка указанных диаграмм показывает, что критическое избыточное давление, при котором начинает разрушаться остекление зданий, связано с площадью поверхности оконного стекла S, м2, его толщиной h, мм, и соотношением максимального и минимального размеров L / B следующей зависимостью:

. (54)

При скольжении длинной ударной волны вдоль поверхности стекла значение, вычисленное по (54), сравнивается с , а при нормальном падении волны - с избыточным давлением нормального отражения , которое связано с давлением на фронте волны соотношением:

, (55)

где - полное давление на фронте волны.

Для зданий и других объектов различают четыре степени разрушений: полное, сильное, среднее и слабое. При полном - обрушивается большая часть стен, колонн и перекрытий. Сильное - характеризуется частичным повреждением стен, колонн и перекрытий; легкие элементы (двери, перегородки, крыши) разрушаются полностью или частично. При среднем - основные ограждающие и несущие конструкции деформируются (прогибаются), а разрушаются в основном второстепенные конструкции. Слабое - характеризуется повреждением или серьезными деформациями отдельных легких элементов ограждения (окна, двери, крыши домов). При полном разрушении сетей коммунально-энергетического хозяйства выходят из строя значительные участки трубопроводов, разрывается кабель, обрушиваются опоры воздушных линий электропередач.

Периоды собственных колебаний зданий с жесткой конструктивной схемой Т, с, как правило, находятся в диапазоне 0, 1 ÷ 1 с и могут быть оценены по эмпирическим формулам:

; ; ; , (56)

где - число этажей; - коэффициент, зависящий от конструкции здания и вида основания (при средней плотности грунтов = 0, 04 ÷ 0, 09); Н - высота здания, м; В - ширина или длина здания, м; g = 9, 81 м/с2 - ускорение силы тяжести.

Опытные значения Т для различных типов сооружений приведены в табл. 4.

При длительности взрывной волны τ > 10 Т, то есть при взрыве крупномасштабных облаков ТВС, степень разрушения объектов можно оценить по критическому избыточному давлению, значения которого приведены в табл. 5.

 

Таблица 4. Периоды собственных колебаний зданий и сооружений

Здание Число этажей Поперечные Т, с Продольные Т, с
Жилое с несущими каменными стенами   0, 15 0, 26 0, 37...0, 39 0, 43 0, 16 0, 22 - 0, 43
Школьное с несущими кирпичными стенами   0, 22 0, 30 0, 32 0, 21 0, 27 -
Жилое крупнопанельное   0, 16 0, 30 0, 36 0, 40 0, 15 0, 22 - 0, 32
Жилое сборное каркасно-панельное   0, 86 1, 20 0, 76 0, 76
Жилое с нижним каркасным и верхними крупнопанельными этажами   0, 28 0, 64 1, 14 0, 30 0, 44 1, 05
Административное каркасное с кирпичным заполнением: железобетонный каркас стальной каркас   0, 69... 0, 96 1, 17 0, 62... 0, 89 1, 12
Административное каркасное   1, 10 1, 16

 

Та6лица 5. Критическое избыточное давление ударной волны для некоторых объектов

  Объект   Давление , кПа, соответствующее степени разрушения
полное сильное среднее слабое
Жилые и промышленные здания  
кирпичные многоэтажные 30...40 20...30 10...20 8...10
кирпичные малоэтажные 35...45 25...35 15...25 8...15
деревянные 20...30 12...20 8...12 6...8
промышленные с тяжелым металлическим и железобетонным каркасом 60...100 50...60 40...50 20...40
       
промышленные бескаркасной конструкции и с легким металлическим каркасом 60...80 40...60 30...40 20...30
       
Сооружения и сети городского коммунального хозяйства, энергетики, связи
тепловые электростанции 25...40 20...25 15...20 10...15
котельные, регуляторные станции в кирпичных зданиях 35...45 25...35 15...25 10...15
подземные сети коммунального хозяйства (водопровод, канализация, газ)   1000...1500 600...1000 400...600
трубопроводы наземные -      
трубопроводы на эстакадах - 40...50 30...40 20...30
       
смотровые колодцы и задвижки сетей коммунального хозяйства        
       
трансформаторные подстанции   40...60 20...40 10...20
водонапорные башни   40...60 20...40 10...20
антенные устройства > 40 30...40 20...30 10...20
высоковольтные линии электропередач 120...200 80...120 50...70 20...40
кабельные подземные линии   1000...1500 800...1000 до 800
Транспортные сооружения
шоссейные дороги с асфальтовым и бетонным покрытием        
металлические и железобетонные мосты с пролетом до 50 м 250...300 200...250 150...200 100...150
взлетно-посадочные полосы аэродромов        
железнодорожные пути        
силовые линии электрифицированных железных дорог        
Транспорт, подвижная техника, хранилища
тепловозы массой до 50 т        
вагоны товарные деревянные        
цистерны для перевозки по железным дорогам сжиженных газов, нефтепродуктов        
цельнометаллические вагоны        
землеройно-дорожностроительные машины        
пожарные машины        
резервуары и емкости стальные наземные        
газгольдеры и хранилища ГСМ и химических веществ        
частично заглубленные резервуары для хранения нефтепродуктов        
подземные резервуары        

 

Для оценки совместного воздействия избыточного давления и удельного импульса взрывной волны на типовые здания и промышленные сооружения можно воспользоваться данными о разрушениях от бомбардировок во второй мировой войне, полученными в Великобритании, которые для кирпичных зданий аппроксимируются уравнением

, (57)

где - расстояние от места взрыва, м; - масса заряда ВВ (тротиловый эквивалент), кг; - коэффициент (3, 8 - полное разрушение зданий; 5, 6 - здания разрушены наполовину; 9, 6 - здания непригодны для обитания; 28 - умеренные разрушения, повреждения внутренних малопрочных перегородок; 56 - зданиям нанесен небольшой ущерб, разбито более 10% стекол).

С помощью (57) для каждого вида разрушений можно построить предельные диаграммы в плоскости , которые имеют характерный гиперболический вид с двумя асимптотами и , значения которых вместе с константой К в обобщенном критерии (53) приведены в табл. 6.

 

Таблица 6. Параметры обобщенного критерия для зданий и промышленных сооружений

3, 8 5, 6 9, 6    
, кПа 77, 50 38, 10 16, 40 4, 21 1, 96
, Па·с К, кПа·Па·с 743, 00 921, 00 504, 00 346, 00 294, 00 106, 00 101, 00 11, 50 50, 40 3, 00





© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.