книги из ГПНТБ / Расчет конструкций убежищ

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ УБЕЖИЩ

МОСКВА

С Т Р О К И З Д А Т

1974

УДК (199 .852 .001 .24

i l $ 8 Л

А в т о р ы : М. Д. Бодянский. Л М. Горшков,

ВИ. /Морозов, Б. С. Расторгуев

Расчет конструкций убежищ. М., Стройиздат, 1974, с. 207 — Авт.: М. Д. Боданский, Л. М. Горш­ ков, В. И. Морозов, Б. С. Расторгуев.

В книге изложен расчет несущих конструкций убежищ на действие ударной волны ядерного взрыва, взрыва газовоздушных смесей и на прогрев при по­ жарах. Рассмотрены методы динамического расчета изгибаемых железобетонных конструкций в упругой и пластической стадиях при различных условиях опирания; внецентренно сжатых элементов — каменных стен с учетом раскрытия горизонтальных трещин;

© Стройиздат, 1974

/

/

,fl Pf£ Д И С Л О В И £

Одна из основных задач гражданской обороны — за­ благовременное проектирование и строительство сооруже­ ний для обеспечения защиты населения от воздействия оружия массового поражения.

Среди таких сооружений особое место занимают убежи­ ща гражданской обороны, строительство которых требует определенных материальных затрат и времени. Конструкции убежищ и их внутреннее оборудование должны быть рас­ считаны и запроектированы так, чтобы обеспечить защиту людей от поражающих факторов ядерного взрыва в зоне полных разрушений зданий, от высоких температур и задым­ ления при массовых пожарах, а также от действия хими­ ческого и бактериологического оружия.

Вопросы расчета конструкций убежищ на динамические нагрузки, возникающие при действии ударной волны ядер­ ного взрыва, недостаточно освещены в литературе и мало­ известны инженерам — строителям и проектировщикам. В то же время способам и расчету защиты от излучений радиоактивных осадков и от первичных излучений ядерно­ го взрыва посвящена обширная литература [14, 17, 21, 28, 38, 39, 46], поэтому они рассматриваться здесь не будут.

Основной задачей расчета конструкций убежищ на на­ грузки от ударной волны, величины которых в десятки и сот­ ни раз больше нормируемых в промышленном и граждан­ ском строительстве, является установление размеров (се­

ческая и редкая при обычном проектировании промышлен­ ных и гражданских сооружений ситуация — конструкции убежищ рассчитываются на нагрузку от ударной волны, которая будет воздействовать один-два раза за весь срок службы сооружения. Это позволяет подойти к выбору мето­ дов расчета конструкций с менее жесткими требованиями, основное из которых заключается в том, что конструкция должна выдержать нагрузку не сбрушаясь [48]. При этом в конструкциях убежищ могут быть допущены значительные

3

Г Л А В А I

УБЕЖИЩА ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ УБЕЖИЩ

Защитные сооружения гражданской обороны предназ­ начаются для защиты населения от средств массового поражения. Требования к таким сооружениям определя­ ются исходя из оценки поражающих факторов ядерного взрыва, а также оценки поражающего действия отравля­ ющих веществ и бактериальных средств [1, 2, 23]. Для не­ сущих конструкций убежищ определяющими являются требования, обусловленные поражающими факторами ядер­ ного взрыва.

Общая характеристика поражающих факторов при ядерном взрыве

Ядерный взрыв в населенном пункте вызывает разру­ шения, пожары и радиоактивное заражение. Характер раз­ рушения зданий и сооружений ударной волной ядерного

-взрыва и поражения людей приведен в табл. 1. При со­ ставлении таблицы учтено, что ударная волна действует на человека также и косвенно — поражение обломками разрушенных зданий и сооружений, осколками стекол. Косвенное поражение ударной волной наблюдается при

давлениях 0,03 кгс/т2 и более.

Массовое разрушение наземных зданий и сооружений в городах может сопровождаться загромождением улиц об­ ломками стен, металлическими, железобетонными и дере­ вянными балками, кирпичом и другими материалами, что приведет к образованию односторонних или двусторонних завалов улиц. При давлении ударной волны более 1,2 кгс1см2, как правило, образуются сплошные завалы на всей террито­ рии застройки. Характеристики завалов (состав, высота, дальность разлета основной массы обломков) приводятся

вкнигах [14, 64].

Неизбежным следствием ядерных взрывов являются

пожары, вызываемые как непосредственным воздействием светового излучения на открытые сгораемые конструкции и материалы, так и разрушением печей, промышленных теп­ ловых установок, повреждением газовых магистралей, элек­ трических сетей и т. п. Условия для распространения огня в зданиях после повреждения ударной волной несущих кон-

5

которые препятствуют объединению и взаимному влиянию температурных полей соседних одиночных пожаров. В этих условиях даже при одновременном горении всех зданий на территории с указанной плотностью застройки каждый пожар развивается самостоятельно. Такие массовые по­ жары принято называть отдельными. При увеличении плот­ ности застройки и соответствующем уменьшении расстоя­ ния между зданиями одиночные пожары начинают оказы­ вать взаимное влияние радиационными полями. Это сплош­ ные пожары. При дальнейшем сближении зданий тепловые поля одиночных пожаров и вовсе сливаются (штормовые пожары).

Первые из этих пожаров получили название сплошных из-за того, что на всей площади, охваченной пожаром, в.ре­ зультате взаимодействия радиационных полей горящих объектов устанавливается приблизительно одинаковый температурный режим, а вторые так названы потому, что при них возможно слияние пламени всех горящих на рас­ сматриваемом участке объектов, а скорости ветра достига­ ют штормовых значений.

В некоторых случаях при возникновении штормового __ пожара на участке, размеры которого превышают 1 х 1 км, возможно его перерастание в огненный шторм или, как

его еще называют, огненный смерч.

Огненный смерч характерен чрезвычайно интенсивным горением различных сгораемых материалов с возникнове­ нием мощных центростремительных потоков воздуха, а также образованием колонны нагретого воздуха и продук­ тов сгорания, поднимающихся на высоту до 4000 м. Огнен­ ный смерч обычно не выходит за пределы того района, где он возник. Скорость воздушных потоков, направленных к центру огненного смерча, достигает 35 м/сек и более, а температура воздуха в зоне действия смерча приближается к 1000° С. Через 4—5 ч после возникновения огненного смерча район, где он протекал, превращается в груду рас­ каленных конструкций и обрушившихся элементов зда­ ний и сооружений.

Кроме перечисленных видов массовых пожаров, кото­ рые следует ожидать на территории, где давление во фрон­ те ударной волны не превышает 0,2—0,5 кгс/см2, в преде­ лах зоны с большими давлениями возможны пожары в за­ валах, отличающиеся от массовых пожаров других видов большей длительностью и относительно невысокими тем­ пературами воздуха. Классификация возникших массовых

7

пожаров по ожидаемым атмосферным условиям, складыва­ ющимся в пределах городской застройки, приведена в табл. 2.

Для выявления участков городской застройки, опасных с точки зрения возникновения того или много вида массовых пожаров, в первом приближении можно воспользоваться приведенной в книге [14] простейшей методикой оценки пожароопасности.

При этом следует учесть, что территория III категории пожароопасности, размеры которой меньше 200 х 200 м, расположенная в пределах расчетного участка I (II) кате­

Такая поправка учитывает установленное расчетом распро­ странение повышенных температур и концентраций продук­ тов сгорания на расстояние до 100 м от горящих зданий, рас­ положенных на участках более высокой категории пожа­ роопасности по сравнению с рассматриваемой территорией.

От светового излучения при ядерном взрыве человек может получить ожоги. При наземном взрыве мощностью 1 млн. т в ясную погоду открытые участки кожи полу­ чают ожоги первой степени на расстоянии 9—12 км от ис­ точника излучения, второй степени на расстоянии 7—9 км,

страдать от обломков разрушающихся зданий, а также от других поражающих факторов ядерного взрыва: прони­ кающей радиации и радиоактивного заражения.

Наряду с ударной волной и световым излучением про­ никающая радиация является одним из решающих факто­ ров при определении требований к защитным сооружениям.

8

Проникающая радиация, действующая до 15 сек С мо­ мента взрыва, состоит в основном из гамма-лучей и потока нейтронов. Гамма-лучи наиболее опасны ввиду их высокой проникающей способности, большого радиуса действия и способности рассеивания в воздухе. При наземном взрыве мощностью 1 млн. т доза гамма-излучения составит [14]:

В результате выпадения на землю радиоактивных частиц из облака ядерного взрыва на больших территориях возни­ кает радиоактивное заражение. Так, например, при взрыве мощностью 1 млн. т на окраине большого города с наветрен­ ной стороны при скорости ветра 24 км/ч часть площади го­ рода, перекрытая зоной с уровнем заражения на внешней границе 10 р/ч, через 1 ч после взрыва составит 60—70% всей площади города, с уровнем заражения 100 р!ч — 40—50%, с уровнем заражения 300 р!ч — 30—40%.

Если город накрывается радиоактивным облаком от со­ седних взрывов, степень радиоактивного заражения тер­ ритории увеличивается в несколько раз. Опасное-для людей радиоактивное заражение местности может происходить на расстоянии сотен километров от центра ядерного взрыва. Основную опасность для человека представляет гамма-из­ лучение радиоактивных осадков, вызывающее общее внеш­ нее облучение. Радиоактивные частицы могут попадать в организм через органы дыхания, вместе с водой и пищей, вызывая внутреннее облучение. Принимая простейшие меры защиты органов дыхания от пыли и соблюдая санитарногигиенические требования при приеме пищи, можно ис­ ключить или значительно уменьшить попадание радиоак­ тивных веществ в организм.

Эффективных мер защиты от внешнего облучения, кро­ ме укрытия, не существует. Поэтому облучение представляет главную опасность и защита от него является основной задачей в районах радиоактивного заражения.

Защитные свойства зданий и сооружений по отноше­ нию к гамма-излучению принято характеризовать коэф­ фициентом ослабления радиации, который показывает, во сколько раз уменьшается доза облучения человека в этом здании (сооружении) по сравнению с дозой облучения на открытой местности. Допустимая доза общего однократного

9