Воздействие газодинамических потоков, сопровождающих аварийные взрывы, на здания и сооружения

На примере реального взрывоопасного объекта рассматривается методология определения максимальной динамической нагрузки, формирующейся при аварийном взрыве. Показано, что в качестве источника взрывной опасности следует рассматривать дефлаграционный взрыв газовоздушной смеси, которая принципиально может сформироваться при аварийной ситуации на территории предприятия. Показано, что при дефлаграционном взрыве, который характеризуется плавным нарастанием взрывного давления, происходит обтекание зданий взрывной волной. Поэтому значительное усиление взрывных нагрузок на фасадах зданий, что связано с эффектом отражения волны сжатия, происходить не будет. Плавное нарастание взрывного давления приводит к значительному уменьшению коэффициента динамичности. Указанные особенности развития взрывной аварии необходимо учитывать при оценке потенциальной опасности аварийного взрыва. Описывается расчетная схема, позволяющая проводить вычисления динамической нагрузки, которая формируется при дефлаграционном аварийном взрыве. В основе расчетного метода лежат линеаризованные уравнения движения сплошной среды. Возможность использования линеаризованных уравнений движения связана с малостью видимой скорости пламени, реализуемой при дефлаграционных взрывах углеводородов. Дополнительным преимуществом использования акустического приближения является возможность проводить расчет вибрационных или акустических нагрузок. Приводится расчетная схема, позволяющая заменять динамическую нагрузку эквивалентной статической, что необходимо при проектировании во взрывоустойчивом варианте зданий, находящихся на территории взрывоопасных объектов.

1. Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объекта: приказ МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404, с изм. и доп. -М., 2017. - URL: https://base.garant.ru/196118/?

2. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей: Сборник документов Госгортехнадзора России, НТЦ «Промышленная безопасность». - Серия 27. - Вып. 2. - М.: ГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2001. - 224 с.

3. Комаров А.А. Прогнозирование нагрузок от аварийных дефлаграционных взрывов и оценка последствий их воздействия на здания и сооружения: Дис.. д-ра техн. наук. -М.: МГСУ, 2001. - 460 с.

4. КошагоуА.А., Phan T.A. Parameter calculation of accident explosions at outdoor installations of power-intensive facilities IOP Conf. - Series: Materials Science and Engineering. - 365(2018). - 042041. doi: 10.1088/1757-899X/365/4/042041.

5. Komarov A.A., Gromov N.V. Experimental observation of visible flame propagation rate in accidental deflagration explosions and explosive load reduction //MATEC Web of Conferences. - 251. - 02024 (2018). VI International Scientific Conference «Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education» (IPICSE-2018). doi.org/10.1051/ matecconf/201825102024.

6. Бажина Е.В., Комаров А.А. Определение параметров динамических нагрузок от аварийных взрывов, действующих на здания и сооружения взрывоопасных производств // Вестник МГСУ. - 2013. - № 12. - С. 14-19.

7. Комаров А.А. Основы обеспечения взрывобезопасности объектов и прилегающих к ним территорий: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2015. - 91 с.

8. Бирбраер А.Н., Роледер А.Ю. Экстремальные воздействия на сооружения. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. -594 с.

9. Хуснутдинов Д.З. и др. Аварийные взрывы газовоздушных смесей в атмосфере. -М.: НИУ МГСУ, 2014. - 80 с.

10. Авиационная акустика / Под ред. А.Г. Мунина. - М.: Машиностроение, 1973. - 448 с.

11. Попов Н.Н., Расторгуев Б.С. Динамический расчет железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1974. - 219 с.

12. Расторгуев Б.С. Методические указания по проектированию новых и обследованию существующих строительных конструкций зданий взрывоопасных производств. - М., 1996. - 227 с.

13. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. -М.: Стандартинформ, 2018. - 125 с.

14. Справочник проектировщика. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. - М.: Стройиздат, 1981. - 248 с.

15. ГОСТ Р 12.3.047-2012 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. - М.: Стандартинформ, 2014. - 85 с.

16. Абросимов А.А., Комаров А.А. Мероприятия, обеспечивающие безопасные нагрузки при аварийных взрывах в зданиях со взрывоопасными технологиями // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2002. - № 4. - С. 48-51.

17. Абросимов А.А., Комаров А.А. Механизмы формирования взрывных нагрузок на территории нефтеперерабатывающих комплексов // Нефть, газ и бизнес. - 2002. -№ 6 (50). - С. 58-61.

18. Полетаев Н.Л. Эмпирическая оценка турбулентной скорости выгорания // Пожаровзрывобезопасность. - 1998. - № 1. - С. 19-23.

19. Мишуев А.А., Комаров А.А. Научные основы обеспечения устойчивости зданий при внутренних аварийных взрывах // Безопасность жизнедеятельности. - 2001. - № 1. - С. 18-23.

20. Шлег А.М. Определение параметров легкосбрасываемых конструкций: Дис.. канд. техн. наук. - М.: МГСУ, 2002. - 201 с.