Экспертиза проектной документации на противовзрывную (защитную) стену между производственным корпусом и зданием ЦПУ в производстве поливинилхлорида позволила дать оценку состояния безопасности зданий ЦПУ на взрывоопасных объектах.
Взрывные воздействия являются одним из видов особых воздействий техногенного характера и возникают вследствие взрывного горения газо-паро или пылевоздушных горючих смесей (ГВС) в химической, нефтяной и других отраслях промышленности, связанных с горючими жидкостями и газами. Источниками являются также взрывы конденсированных ВВ при их хранении, транспортировке и вследствие террористических актов.
В зависимости от положения источника взрыва различают внутренний и внешний взрывы. При горении ГВС внутри помещений происходит относительно медленное выделении энергии (дефлаграционное горение) и происходит постепенное нарастание давления, часто относящееся к квазистатическому режиму нагружения, но возможно и быстрое, почти мгновенное, падение давления, вызывающее особое динамическое воздействие.
При детонации ВВ возникают ударные волны с мгновенным нарастанием давления создающим наибольший динамический эффект. При встрече с препятствием происходит отражение ударных волн со значительным увеличением давления.
Нагрузки, вызванные действием взрывных волн, являются для сооружений аварийными и значительно превосходят эксплуатационные статические нагрузки. В результате взрыва происходит процесс быстрого выделения большого количества энергии, вызванным внезапным изменением состояния вещества или его параметров. При этом в окружающую среду распространяются ударные волны, на фронте которых происходят скачкообразные изменения давления, плотности, температуры, скорости движения частиц или волны сжатия, для которых характерно постепенное нарастание вышеуказанных параметров.
Параметры взрыва зависят от источника энергии взрыва, окружающей среды, расстояния от центра взрыва и других факторов.
Для обеспечения безопасности промзданий проводятся профилактические и конструктивные мероприятия :
- предупреждение возникновения взрывов,
- снижение интенсивности взрывных нагрузок:
- а) при внутреннем взрыве – устройство легкосбрасываемых: конструкций ЛСК (легкоразрушающихся и легкооткрывающихся) для образования проемов, через которые происходит истечение продуктов взрыва,
- б) при внешнем взрыве – удаление здания от источника взрыва, возведение защитных конструкций перед зданием, устройство легкоразрушающихся наружных стен для снижения динамической нагрузки на каркас.
- повышение динамической несущей способности конструкций:
- а) сооружения из монолитного и сборномонолитного железобетона,
- б) применение проектов сейсмостойких сооружений и зданий,
- в) усиление существующих зданий различными способами, наращивание бетона, устройство обойм, дополнительное армирование и т.п.
При решении задач взрывобезопасности зданий необходимы методы определения параметров взрывных води в зависимости от вида горючих веществ, положения источников взрыва и взаимодействия взрывной волны со зданиями и сооружениями, а также методы расчета прочности их конструкций на возникающие динамические нагрузки и способы повышения несущей способности конструкций. К настоящему времени получено решение большинства отмеченных задач, что позволяет разрабатывать комплексные методики проектирования конструкций зданий взрывоопасных производств.
Анализ проектной документации на противовзрывную защитную стену выявил значительный пробел в нормативных документах: отсутствие норм и руководств по проектированию зданий и сооружений при взрывных воздействиях. Проектировщики использовали руководство по проектированию конструкций убежищ ГО, которое лишь частично могло обеспечить возникшие задачи расчета. Поэтому потребовались уточнения результатов расчетов. Получена динамическая нагрузка на стену с учетом процессов: отражения, обтекания и затекания волны. Определены частоты колебаний элементов стены, коэффициент динамичности и эквивалентная статическая нагрузка.
Наиболее существенным недостатком оценки степени обеспечения безопасности производства при взрывном воздействии является отсутствие определения прочности ограждающих конструкций самого здания ЦПУ и других зданий.
Проведение экспертизы проектной документации на противовзрывную стену, сооруженную между производственным корпусом и ЦПУ в производстве поливинилхлорида показало следующее:
- Прочность конструкции защитной стены с небольшими замечаниями по фундаментам обеспечена;
- Эффективность принятого способа защиты ЦПУ зависит от ряда неизвестных факторов (положения и объема газа, турбулизации потока газа, параметров динамической нагрузки, образующейся в результате взрыва и разрушения несущих конструкций производственных корпусов и пр.). Кроме того, возможен следующий процесс образования волны: при расширении газа на первом этаже происходит разрушение кирпичных стен, обрушение перекрытия и процесс горения газа становится подобном процессу горения на открытом пространстве, особенно при последовательном истечении газа из соседних реакторов в случае разрушения подводных коммуникаций или самих реакторов;
- В настоящее время отсутствуют официально утвержденные методические указания по проектированию защитных противовзрывных сооружений, поэтому в каждом конкретном случае требуется индивидуальный раздор ситуации с привлечением имеющейся справочной и специальной литературы;
- Параметры взрывной волны, вызывающей динамическую нагрузку на здание ЦПУ, ее взаимодействие с конструкциями самого производственного корпуса, защитной стены и соседних цехов, их взрывопожароопасность носят случайный характер.
Проведенная по данному объекту экспертиза проектной документации позволила сделать следующие общие выводы.
Предприятия, в ведении которых находятся взрывопожароопасные производства, в том числе и здания ЦПУ, проектировались в свое время без учета будущих реконструкций. При размещении новых взрывопожароопасных производств в старых зданиях, в условиях скученности соседних зданий крайне необходима ревизия состояния зданий ЦПУ и их положения по отношению к взрывопожароопасным производствам.
Учитывая состояние обследуемых зданий и сооружений промышленных предприятий зачастую носящее предаварийный или аварийный характер, на наш взгляд целесообразно вносить в декларацию безопасности предприятия данные о зданиях ЦПУ и мероприятия по их защите на взрывопожароопасных производствах.
ЛИТЕРАТУРА
- Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий.
Под редакцией Кочеткова К.Е., Котляревского В.А., Забегаева А.В.
– М.: АСВ, Книги 1,2, 1995, 1996.
- Мишуев А.В.., Комаров А.А., Хуснутдинов Д.З. Расчет нагрузок на здания и сооружения при воздействии внешних аварийных дефлаграционных взрывов. «Сейсмостойкое строительство, безопасность сооружений» № 3, 2000г.
- Попов Н.Н., Расторгуев Б.С., Забегаев А.В. Расчет конструкций на динамические специальные нагрузки. – М.: Высшая школа, 1992, 319с.
- Забегаев А.В., Расторгуев Б.С., Тамразян А.Г. Оценка риска повреждений конструкции зданий и сооружений при взрывных воздействиях. «Сейсмостойкое строительство, безопасность сооружений» 3 №, 2000г.
Надежда Сергеевна Гурьева
Заместитель директора ООО «БЭСКИТ»
Эксперт II категории.
