Оценка устойчивости функционирования объектов и их систем в условиях ЧС
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра пожарной безопасности и защиты в ЧС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: БЖД (ЗЧС)
На тему: «Оценка устойчивости функционирования объектов и их систем в условиях ЧС»
Вариант 8
Проверил доц. Куринный С.П. /___________/
Ростов-на-Дону
2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Определение практической
устойчивости объектов
2. Расчет режимов радиационной
защиты населения
3. Расчет устойчивости
противорадиационной защиты, противорадиационных
укрытий
4. Оценка химической обстановки
5. Оценка пожарной и
инженерной обстановки
6. Взрыв газовоздушной смеси
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Чрезвычайная ситуация – состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде.
Под источником чрезвычайной ситуации понимают опасное природное явление, аварию или опасное техногенное происшествие, широко распространенную инфекционную болезнь людей, сельскохозяйственных растений и животных, а также применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация (ГОСТ Р 22.0.02 – 94).
Классификация чрезвычайных ситуаций.
1. ЧС техногенного характера:
транспортные аварии, пожары, взрывы,
аварии с выбросом
2. ЧС природного характера: геофизические, геологические, метеоопасные гидрологические явления, пожары, инфекционные заболевания, поражение растений болезнями и вредителями.
3. ЧС экологического характера:
ЧС, связанные с изменениями
4. ЧС социально- и военно-политического характера: падение носителя ядерного оружия, одиночный ядерный взрыв, диверсия на военном объекте.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОБЪЕКТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Пределом устойчивости инженерно-технического комплекса объекта (здания, сооружения) называют такую степень разрушений, при которой производство полностью сохраняется, а в случае разрушения отдельных элементов объекта (здания), их возможно восстановить и возобновить производство в кратчайшие сроки.
Оценка устойчивости функционирования
объекта в ЧС заключается в
определении (расчете) параметров прогнозируемых
поражающих факторов, воздействующих
на объект и сравнение их с фактической
устойчивостью элементов
За предел устойчивости, по избыточному давлению, можно, как правило, принять внутреннюю границу слабых разрушений основных производственных элементов.
Для оценки устойчивости определяют значения избыточного давления, вызывающие соответствующие степени разрушения, зависящие от конструктивных особенностей здания и вида применения материалов, а не от источника этого давления.
Для оценки устойчивости зданий рекомендуется использовать эмпирические формулы, апробированные ВЦОК ГО, которые дают однозначные решения и более широко учитывают некоторые конструктивные особенности зданий и сооружений.
Для расчета используют формулы:
- для производственных зданий
ΔРф = 0,14* Кп*Кк* Км*Кс*Кв* Ккр;
- для жилых, общественных и административных зданий:
ΔРф = 0,23* Кп*Кк*Км* Кс* Кв,
где ΔРф - величина избыточного давления при соответствующем значении Кп;
Кп - числовой коэффициент, характеризующий степень разрушения - Кп = 1 дляполных; Кп = 0,87 для сильных; Кп = 0,56 для средних и Кп = 0,35 для слабых разрушений;
Кк - коэффициент, учитывающий тип конструкции: бескаркасная -1, каркасная -2, монолитная железобетонная - 3,5;
Км - коэффициент, учитывающий вид материала: дерево - 1, кирпич - 1,5, железобетонные, с коэффициентом армирования μ < 0,03 - 2, тоже μ > 0,03 или с металлическим каркасом μ - 3; Кс - коэффициент, учитывающий сейсмичность: для объектов, запроектированных без учета сейсмики - 1, для учитывающих сейсмику -1,5;
Кв - коэффициент, учитывающий высоту зданий (парусность) определяется по формуле:
Кв =
где Нзд - высота здания, м;
Ккр - коэффициент, учитывающий влияние на устойчивость кранового оборудования, определяется по формуле:
Ккр= 1+4,65 *10'-3Q,
где Q - грузоподъемность крана, т; при наличии кранов разной грузоподъемности принимается их среднее значение.
К приведенным формулам целесообразно ввести дополнительный поправочный коэффициент, учитывающий степень проемности (Кпр), так как увеличение проемности уменьшает парусность объекта.
Величина Кпр составит: при проемности до 10% - 1, от 10 до 50% - 1,1, больше 50% - 1,3.
Задача №1
Имеется здание цеха с железобетонным каркасом, процент армирования μ < 0,03, высота 12 м, грузоподъемность кранов 10 т, проемность 8%, район не сейсмичный.
Кк = 2 (коэффициент, учитывающий тип конструкции) - каркасная;
Км = 2 (коэффициент, учитывающий вид материала) – железобетон с коэффициентом армирования μ < 0,03;
Кс=1,5 (коэффициент, учитывающий сейсмичность) – объект, запланированный;
Кпр=1 (коэффициент, учитывающий степень проемности) – проемность до 10 %.
Кв - коэффициент, учитывающий высоту зданий (парусность) определяется по формуле:
Кв =
где Нзд - высота здания, м;
Кв = = 0,87
Для оценки устойчивости зданий рекомендуется использовать эмпирические формулы, апробированные ВЦОК ГО, которые дают однозначные решения и более широко учитывают некоторые конструктивные особенности зданий и сооружений.
Для производственных зданий:
ΔРф = 0,14* Кп*Кк* Км*Кс*Кв* Ккр,
где Кп-0,35 числовой коэффициент, характеризующий степень разрушения.
Ккр - коэффициент, учитывающий влияние на устойчивость кранового оборудования, определяется по формуле:
Ккр= 1+4,65 *10-3*Q,
где Q - грузоподъемность крана, т; при наличии кранов разной грузоподъемности принимается их среднее значение.
Ккр = 1+ 4,65 10-3 * 10 = 1,0465
Для слабых разрушений (Кп = 0,35),
Δ Р = 0,470 кгс/см2 (47 кПА);
для средних (Кп = 0,56)(Кпр = 1)
Δ Р = 0,752 кгс/см2 (75 кПа);
для сильных (Кп = 0,87; Кпр=1)
ΔР = 1,163 кгс/см2 (116 кПа);
для полных (Кп = 1; Кпр = 1)
Δ Р = 1,343 кгс/см2 (134 кПа).
Предел устойчивости принимаем как среднее значение для слабых и средних разрушений (0,752 + 0,470):2 = 0,61 кгс/см2 (61 кПа).
После оценки устойчивости каждого цеха (здания, сооружения) составляется таблица по определению устойчивости.
Таблица 1
Определение предела устойчивости здания, цеха
Элементы цеха и их краткая характеристика |
Степень разрушения Δ Р кгс/см2 |
Предел устойчивости |
Здание: монолитная железобетонная; высота 8м; крановое оборудование Q = 10; Проемность 6%; сейсмостойкое |
0,10 … 0,20 0,30 …0,40 0,50 слаб. сред. сильн. полн.
|
(0,752 + 0,470):2 = 0,61 |
Анализируя данные таблицы можно сказать, что предел устойчивости значения которого 0,61 кгс/см2 (61 кПа) превышает минимальный предел. Таким образом, можно сделать вывод, что здание устойчиво к воздействию ударной волны.
2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ НАСЕЛЕНИЯ
Противорадиационная защита (ПР) - это комплекс мероприятий ГО, направленных на предотвращение или ослабление воздействия ионизирующих излучений, ОВ и СДЯВ.
Фактические защитные свойства защитных сооружений определяются по формулам раздела "6" СНиП II-11-77* (коэффициент ослабления "А" для убежищ и коэффициент защиты "Кз" для ПРУ).
Уровень радиации при взрыве зависит от расстояния от эпицентра, мощности и вида взрыва, и от зоны радиоактивного заражения, в которой может оказаться объект, или формирование ГО. Поэтому, заранее разрабатывают режимы (3-5 для каждой зоны) радиационной защиты, в зависимости от вероятных пределов уровней радиации для данного объекта или населенного пункта.
В соответствии с требованиями нормативных документов на объектах экономического хозяйства и в районах рассредоточения рабочих, служащих и формирований ГО, выведенных в районах сооружения (зона возможных слабых разрушений и 20 км зона) с введением угрожаемого положения, все ПРУ должны усиливаться с доведением коэффициента защиты до установленного норматива для зон и соответствующих категорий укрываемых.
На остальной территории загородной зоны, на объектах экономического хозяйства и для населения, коэффициент защиты ПРУ должен быть также доведен до нормативных значений, установленных для зоны.
Фактические защитные свойства зданий и сооружений, простейших укрытий, приспосабливаемых подвалов и других заглублений сооружений также смогут быть определены по формулам "Кз" или приняты по справочным данным. Например, деревянные жилые дома обеспечивает коэффициент ослабления Косл (з) = 2;
- в каменных одноэтажных домах - Косл (Кз) = 10;
- в каменных многоэтажных домах - Косл (Кз) = 20-30;
- в производственных многоэтажных зданиях - Косл (Кз) - 7 и т.д.
Необходимо учитывать отдаленность жилья от места работы и возможность использования транспортного средства. Для пешего движения Косл=1, для всех видов транспорта Косл=2.
Отдыхающие смены предприятий, продолжающих свою деятельность в городах, должны размещаться так, чтобы общее время доставки туда и обратно не превышало четырех часов, из них пешее движение - не более одного часа в одном направлении.
При разработке режимов поведения необходимо учитывать возможность прекращения производственной деятельности по сигналам ГО, опасность вторичных факторов - возможность затопления, взрывов, пожароопасность и т.п.Должна учитываться сменность работы (одна или две смены по 10 - 12 часов).
Режим работы является частью общего режима в районе следа радиоактивного облака. Под режимом поведения людей понимают, повторяющееся с определенной периодичностью в течении суток, продолжительность и условия работы, передвижения и отдыха рабочих и служащих (населения).
Режим работы рабочих и служащих и режим поведения населения определяют руководители объектов и штабы ГО, из условия, чтобы за время пребывания на радиоактивно зараженной местности люди не получили дозу облучения выше допустимой для данного случая.
Режим радиационной защиты можно определить расчетным путем, используя усредненные показатели, учитывающие защитные свойства зданий (сооружений) и продолжительность пребывания в них людей. Такими усредненными показателями являются:
- коэффициент защищенности людей (Сэ);
- коэффициент безопасной защищенности людей (Сбз);
Коэффициент защищенности показывает, во сколько раз доза радиации, накопленная людьми за сутки при установленном режиме поведения, меньше дозы, которую они получили бы за сутки, находясь непрерывно на открытой местности:
С =
где 24 - количество часов в сутках; t1 - время открытого пребывания людей на зараженной местности (t1); t2, t3, tn, - время пребывания людей в течении этих суток в укрытиях, зданиях, транспортных средствах и т.п. (ч); K1, К2. Kn, - коэффициенты ослабления гамма-излучения укрытиями, зданиями и т.п.
Задача №2
Режим радиационной защиты можно определить расчетным путем, используя усредненные показатели, учитывающие защитные свойства зданий (сооружений) и продолжительность пребывания в них людей. Такими усредненными показателями являются:
- коэффициент защищенности людей (Сэ);
- коэффициент безопасной защищенности людей (Сбз).
Коэффициент защищенности показывает, во сколько раз доза радиации, накопленная людьми за сутки при установленном режиме поведения, меньше дозы, которую они получили бы за сутки, находясь непрерывно на открытой местности.
Сз =
где 24 - количество часов в сутках; t1 - время открытого пребывания людей на зараженной местности (t1); t2, t3, tn, - время пребывания людей в течении этих суток в укрытиях, зданиях, транспортных средствах и т.п. (ч); K1, К2. Kn, - коэффициенты ослабления гамма-излучения укрытиями, зданиями и т.п.
Условия задачи: на работу они идут пешком (t1), работают в одноэтажном каменном здании (К =2) в течении 2 ч (t2), возвращаются домой 1 час на автомобиле (t1) в течении остальных 4 часов (t3) - находиться в деревянном доме (К =4).
Отсюда Сз= =4,8
Переоблучение рабочих и служащих не произойдет, если доза облучения на открытой местности будет лишь в 2,8 раза больше установленной. Так, если на первые сутки допустимая для них доза облучения установлена в 30 Р, и она обеспечивается при указанном коэффициенте защищенности (Сз = 4,8), то при открытом пребывании на местности в течении тех же суток, без рекомендованного выше режима поведения, люди получат дозу облучения, равную 144 Р (30 * 4,8).
Таким образом фактическая доза облучения будет превышать установленную 4,8 раза, т.е. рабочие и служащие будут подвергаться переоблучению.
На зараженной территории коэффициент защищенности (Сз) может не обеспечить безопасную жизнедеятельность людей. Поэтому введен второй усредненный показатель - коэффициент безопасной защищенности - (Сбз).
Коэффициент безопасной защищенности (Сбз)- значение коэффициента защищенности при таком режиме поведения рабочих, служащих или населения, когда люди за данные сутки не получат дозу облучения выше установленной (допустимой).
Следовательно, если люди будут соблюдать в течение суток режим поведения, соответствующей определенной величине (Сбз), они не переоблучаться выше допустимых величин.
Сбз рассчитывают на каждые сутки пребывания людей на зараженной РВ местности делением величины дозы, которую они получат, находясь в течение суток на открытой местности, на установленную, для тех же, суток дозу облучения:
Сбз =
Сбз = 400 / 25 = 16
Таким образом Сбз > Сз, т.е. необходимо внести коррективы в режим работы - сократить время пребывания людей на открытой местности, в домах или на работе и увеличить продолжительность их пребывания в укрытиях.
3. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОТИВОРАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ, ПРОТИВОРАДИАЦИОННЫХ УКРЫТИЙ
Защита рабочих и служащих и неработающего населения от радиоактивных воздействий при радиоактивном заражении местности обеспечивается укрытием их в ПРУ или простейших укрытиях, имеющих достаточную величину.
Основными мерами защиты населения
при возникновении
- использование коллективных и индивидуальных средств защиты;
- применение средств медицинской профилактики;
- соблюдение необходимых режимов поведения;
- эвакуация;
- ограничение доступа на загрязненную территорию;
- исключение потребления загрязненных продуктов питания и воды;
- санитарная обработка людей, дезактивация одежды, техники, сооружений, территории, дорог и других объектов.
Коэффициент защиты - число, показывающее, во сколько раз меньшую дозурадиации получит человек, укрывающийся в защитном сооружении, по сравнению с дозой, которую он получил бы, находясь на открытой местности.
Методика расчета, защитных свойств убежищ, различных зданий и сооружений дана в главе 6 СНиП I I-11-77* "Нормы проектирования. Защитные сооружения ГО".
Простейшие укрытия
Увеличение Кз обеспечивается за счет осуществления мероприятий по увеличению массы площадей ограждающих конструкций, эффективность некоторых из них рассмотрена в примерах расчета.
Коэффициент защиты для помещений
укрытий в одноэтажных зданиях
Кз =
где К1 - коэффициент, учитывающий долю радиации, проникающей через наружные и внутренние стены и принимаемый по формуле
К1 =
аi - плоский угол в градусах с вершиной в центре помещения, против которого расположена i-я стена укрытия, при этом учитываются наружные и внутренние стены здания, суммарный приведенная масса 1 м2которых в одном направлении менее 1000 кгс.
При наличии нескольких стен с суммарно приведенной массой менее 1000 кгс/м2коэффициент Кет определяют:
а) при разнице масс менее 200 кгс/м2 по средней массе всех стен:
Qcp =
б) при большей разнице
массе - как средний коэффициент
для всех Кст:
Кстср =
Кпер - кратность ослабления первичного излучения перекрытием.
V1 - коэффициент, зависящий от высоты и ширины помещения, принимаемый по табл. 5.13 (№29 - по СНиП)
Ко - коэффициент, учитывающий понижение в помещении вторичного излучения, определяемый согласно п. 2.4. указаний;
Км - коэффициент, учитывающий снижение дозы радиации зданиях, расположенных в районе застройки, от экранирующего действия соседних соединений, принимаемый по табл. 5.14 (№30 - СНиП)
Кш - коэффициент, зависящий от ширины зданий (учитывает долю излучений от пыли, выпавшей непосредственно на покрытие здания).
Коэффициент Ко следует принимать при расположении низа оконного проема (светового отверстия) в наружных стенах на высоте подоконника от пола укрытия до 0,8 м равным 0,8а : 1,5 м - 0,15а, 2 м и более - 0,09а. Коэффициент "а" определяют по формуле:
а =
где So - площадь оконных и дверных проемов (площадь незаложенных проемов иотверстий); Sn - площадь пола укрытия.
Коэффициент защиты для помещений укрытий на первом этаже в многоэтажных зданиях из каменных материалов и кирпича определяют по формуле:
Кз =
Коэффициент защиты для помещений укрытий, расположенных на первом этаже внутри многоэтажного здания, когда ни одна стена этих помещений непосредственно не соприкасается с радиоактивно-зараженной территорией:
Кз =
Коэффициент защиты Кз для укрытий, расположенных в не полностью заглубленных подвальных и цокольных этажах:
Кз =
Кп - кратность ослабления перекрытием подвала (цокольного этажа) вторичного излучения, рассеянного в помещении первого этажа, определяемая в зависимости от массы 1 м2перекрытия.
Ко - коэффициент, принимаемый при расположении низа оконного и дверного проемов (светового отверстия) в стенах на высоте от пола первого этажа 0,5 м и ниже, равным 0,15; и 1 м и более - 0,09а.
Для загубленных в грунт или обсыпанных сооружений (без надстройки) с горизонтальными, наклонными, тупиковыми или вертикальными входами, коэффициент защиты определяют по формуле:
Кз =
где Vj -обозначения те же, что и в формуле ; λ - часть суммарной дозы радиации, проникающей в помещение через входы, определяются по формуле:
λ = Квх-П90
где - П90 коэффициент, учитывающий тип и характеристику входа, принимаемый по табл. 5.14; Квх - коэффициент, характеризующий конструктивные особенности входа и его защитные свойства.
Коэффициент защиты полностью загубленных подвалов и помещений, расположенных во внутренней части не полностью загубленных подвалов, а также не полностью загубленных подвалов и цокольных этажей, при суммарной массе выступающих частей наружных стен с обсыпкой 1000 кгс/м2 и более определяют по формуле:
Кз =
При наличии нескольких входов, значение X определяют как сумму значений по всем входам. Если во входе предусматривается устройство стенки экрана или двери массой более 200 кгс/м, то значение X определяется по формуле:
Х = * П90
П- количество входов;
Кстэ - кратность ослабления излучения стенкой экраном (дверью)
Для вертикального входа, оборудованного в перекрытии и закрываемого люком размером 0,7 х 0,7 м, величину коэффициента Квх следует принимать при расстоянии между осью входа и центром помещения от 1,5 м - 0,001; 3 м - 0,0005; 6 м, и более-0,0001.
4. ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ
Под химической обстановкой
понимают совокупность последствий
химического заражения
Химическая обстановка создается в результате разлива (выброса) СДЯВ или применения химического оружия с образованием зон химического заражения и очагов химического поражения.
Оценка химической обстановки включает:
1) определение масштабов и характера химического заражения; анализ их влияния на деятельность объектов, сил ГО и населения;
2) выбор наиболее целесообразных вариантов действии, при которых исключается поражение людей.
Оценка химической обстановки производится методом прогнозирования и по данным разведки.
На объектах народного хозяйства химическую обстановку выявляют посты РХН, звенья и группы радиационной и химической разведки.
Исходными данными для оценки химической обстановки являются:
1. тип и количество СДЯВ, средства применения химического оружия и тип 0В;
2. район и время выброса (вылива) ядовитых веществ, применения химического оружия; степень защищенности людей;
3. топографические условия местности и характер застройки на пути распространения зараженного воздуха;
4. метеоусловия (скорость и направление ветра в приземном слое, температура воздуха и почвы, степень вертикальной устойчивости воздуха),
Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха: инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия возникает обычно в вечерние часы примерно за 1 ч до захода солнца и разрушается в течение часа после его восхода. При инверсии нижние слои воздуха холоднее верхних, что препятствует рассеиванию его по высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения высоких концентраций зараженного воздуха.
Изотермия характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее характерна для пасмурной погоды, но может возникать также и в утренние и вечерние часы как переходное состояние от инверсии к конвекции (утром) и наоборот (вечером).
Конвекция возникает обычно через 2 ч после восхода солнца и разрушается примерно за 2—2,5 ч. до его захода. Она обычно наблюдается в летние ясные дни. При конвекции нижние слои воздуха нагреты сильнее верхних, что способствует быстрому рассеиванию зараженного облака и уменьшению его поражающего действия.
Оценка химической обстановки на объектах, имеющих СДЯВ, проводится с целью организации защиты людей, которые могут оказаться в очагах химического поражения.
При оценке химической обстановки
методом прогнозирования
Оценка химической обстановки на объектах, имеющих СДЯВ, предусматривает определение размеров зон химического заражения и очагов химического поражения, времени подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (объекту), времени поражающего действия и возможных потерь людей в очаге химического поражения.
