Котляревский Владимир Абрамович – Главный научный сотрудник
Научно-образовательного центра исследования экстремальных
ситуаций Московского государственного технического
университета им.Н.Э. Баумана, г.Москва,
доктор технических наук, профессор,
Заслуженный деятель науки и техники РСФСР
Рассмотрены динамические нагрузки взрывного действия и расчетное обеспечение проектирования специальных сооружений. Приведены методы оценки динамической прочности конструктивных элементов и заглубленных в грунт сооружений, тепловой защиты от радиации взрывов и пожаров, а также защиты от проникания загрязненного воздуха во внутренние помещения через неплотности и технологические отверстия при непосредственном действии ударной волны на сооружение, а также фильтрацией через открытые поры грунтовой засыпки. Приведены методы расчета прочности защитных конструкций на эквивалентные статические нагрузки с использованием коэффициентов динамичности. Рассмотрены алгоритмы и программные средства теплозащиты и прочностных расчетов заглубленных сооружений с учетом дифракционного взаимодействия с волнами сжатия в грунте, индуцированными взрывными воздействиями на поверхности грунта.
Рецензент
К.И. Еремин
Генеральный директор ООО «ВЕЛД», Советник РААСН,
доктор технических наук, профессор,
заслуженный строитель РФ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Нагрузки и воздействия
1.1. Воздушные ударные волны
1.2. Параметры газовых взрывов
1.2.1. Детонационный взрыв
1.2.2. Дефлаграционный взрыв
1.2.3. Тепловая радиация при дефлаграции
1.3. Схематизация основных нагрузок
Глава 2. Динамическая прочность конструктивных элементов сооружений
2.1. Обеспечение прочности упругих конструкций
2.1.1. Ударные спектры конструкций
2.1.2. Статика конструкций
2.1.3. Основные частоты конструкций
2.1.4. Балочные конструкции из железобетона
2.2. Упругопластические системы
2.2.1. Экспериментальный контроль прочности конструкций
2.2.2. Исчерпание упругого ресурса конструкций. Динамический предел текучести
2.2.3. Упругопластический анализ
Глава 3. Динамическая прочность заглубленных в грунт сооружений
3.1. Механические свойства грунтовых сред
3.1.1. Упруговязкая модель наследственного типа
3.1.2. Упруговязкопластические реологические модели
3.2. Прочность сооружений прямоугольного очертания
3.2.1. Постановка задачи и система уравнений
3.2.2. Программная реализация уравнений
3.2.3. Инвариантное представление решений и коэффициенты динамичности
3.2.4. Расчет рамного сооружения по программе «W»
3.2.5. Динамика защитных сооружений сложной конструкции
Глава 4. Опасности поражения людей при недостаточной герметичности сооружений
4.1. Критерии оценки степени токсического поражения людей
4.2. Показатели затекания загрязненного воздуха с ударной волной в помещения
4.3. Оценка затекания загрязненного воздуха в заглубленные сооружения фильтрацией через грунтовый слой
4.3.1. Фильтрация ударной волны в сооружение через пористый грунт
4.3.2. Аппроксимация уравнений и алгоритм решения задачи
Глава 5. Теплозащита сооружений
5.1. Общие соотношения задачи теплопередачи
5.2. Соотношения в инвариантной форме
5.3. Эмпирические соотношения для тепловых воздействий на конструкции
5.4. Конечно-разностная аппроксимация уравнений теплопередачи
5.5. Программа TERM
5.6. Пример расчета
Литература
ПРЕДИСЛОВИЕ
Специальные сооружения – защитные сооружения гражданской обороны (убежища) и защитные конструкции промышленных объектов служат для защиты людей от оружия массового поражения – ядерных взрывов (ЯВ), действия отравляющих веществ и бактериальных средств, а также от обычных боевых средств поражения – снарядов, авиабомб, боеприпасов объемного взрыва (БОВ). Сооружения также должны обеспечивать защиту от вторичных факторов, обусловленных действием ударной волны и светового излучения ЯВ и БОВ. К вторичным относятся факторы: воздействие обломков разрушающихся зданий, ударноволновое и тепловое действие газовых взрывов облаков испарения сжиженных газов и нефтепродуктов при разрушении технологических емкостей и резервуаров, интенсивные пожары и т. п. При проектировании и расчете убежищ основополагающими являются воздушная ударная волна и волна сжатия в грунте от взрывов.
Ограждающие конструкции убежищ и защитные конструкции в промышленности по прочности должны обеспечивать защиту от современных средств поражения, а также от пожаров, удовлетворяя требованиям теплотехнического расчета для условий эксплуатации в мирное и военное время. Надежная противоатомная, противохимическая и противобактериальная защита обеспечивается необходимой герметичностью ограждающих конструкций, предотвращающих затекание загрязненного воздуха в сооружения через неплотности и технологические отверстия.
Убежища классифицируют по степени защиты, вместимости, вертикальной посадке, размещению в городской застройке и др. Сооружения, возводимые заблаговременно, в основном, – из сборного, сборно-монолитного и монолитного железобетона. Для быстровозводимых (в особый период и в короткие сроки) убежищ в ограждающих и несущих конструкциях применяют изделия из сборного железобетона, металла и дерева.
По месту расположения убежища подразделяют на отдельно стоящие и встроенные – в подвальных, цокольных и первых этажах зданий с повышенной несущей способностью ограждающих конструкций. Встроенные убежища могут располагаться под всем зданием или под его частью.
По вертикальной посадке отдельно стоящие сооружения бывают заглубленными, полузаглубленными и возвышающимися. Заглубленные убежища покрывают слоем грунтовой засыпки толщиной до 1 м. Полузаглубленные и возвышающиеся убежища также имеют грунтовую обсыпку покрытий и стен. При механическом действии взрывов грунт засыпки может быть сметен, оголяя покрытия отдельных сооружений. Поэтому при вероятном неоднократном взрывном воздействии наиболее нагруженный элемент сооружения – покрытие может подвергаться как действию волны сжатия (через грунтовую засыпку), так и непосредственно действию воздушной ударной волны.
По защитным свойствам убежища подразделяют на классы – по величине избыточного давления на фронте ударной волны ЯВ с предъявлением определенных требований по ослаблению радиационного воздействия и по защите от обычных средств поражения.
Далее рассмотрены динамические нагрузки взрывного действия и расчетное обеспечение проектирования защитных сооружений. Приведены методы оценки динамической прочности конструктивных элементов и готовых сооружений, тепловой защиты от радиации взрывов и пожаров, а также защиты от проникания загрязненного воздуха во внутренние объемы убежищ. Расширенная информация о защитных сооружениях оборонного назначения приведена в [1–4, 49, 50].