завал разрушение обломок взрыв

Последовательность расчета завалов

 

На основании анализа материалов натурных завалов зданий установлено, что завалы зданий можно упрощенно представить как обелиски – геометрические фигуры с прямоугольными основаниями, расположенными в параллельных плоскостях. Противоположные боковые грани обелиска наклонены к основанию. Основными данными для построения этой фигуры являются размеры основания здания А и В, высота завала h и дальность разлета обломков L. Характерными геометрическими показателями завала также являются длина и ширина завала.

Длина завала – геометрический размер завала в направлении наибольшего размера А здания:

 

A_ЗАВ = 2L + A

 

Ширина завала – геометрический размер завала в направлении наименьшего размера В здания

 

B_ЗАВ = 2L + B

 

где L - дальность разлета обломков, L = Н/2 … Н.

Расчетные схемы завалов зависят от воздействия поражающего фактора. Принимается, что при аварии со взрывом внутри здания, обломки разлетаются в стороны равномерно, а при взрыве вне здания обломки смещаются по направлению действия воздушной ударной волны.

 

Рис. 1. Расчетные схемы завалов: а – при взрыве внутри здания; б – при взрыве вне здания; в – при землетрясении.

h – высота завала;

l – дальность разлета обломков;

А, В, Н – длина, ширина, высота здания;

А_ЗАВ, В_ЗАВ – длина, ширина завала;

------ 1 - контур здания до разрушения;

—— 2 - контур завала.

 

Характерный размер завала по направлению действия воздушной ударной волны в последнем случае равен

 

B_ЗАВ = B + L или A_ЗАВ = A + L

 

Верхняя грань расчетного обелиска при авариях со взрывом принимается равной площади основания здания. При землетрясениях площадь верхней грани обелиска по размерам меньше площади основания здания. Длина и ширина верхней грани обелиска, для этого случая, соответственно равна:

 

A₁ = A – 2L; B₁ = B – 2L.

завал разрушение обломок взрыв

Дальность разлета обломков при взрывах:

Рассмотрим методику определения дальности разлета обломков при взрывах, приняв следующие предпосылки:

– волна мгновенно обтекает обломки вследствие их небольших размеров;

– вращения обломков при разлете и изменения за счет этого лобовой площади F_Л (миделя) не происходит.

Дальность разлета обломков (L) – расстояние от контура здания до основной массы обломков.

Смещение обломков можно описать уравнениями движения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Рассмотрим сначала горизонтальное движение обломков с учетом сопротивления воздуха.

Силу, создаваемую скоростным напором воздушной ударной волны действующим на обломок, вычисляют по формуле

 

,

 

где С_Х – коэффициент лобового сопротивления, который для обломков принимают равным 1,5;

r_Ф(t) и U_Ф(t) – плотность и скорость воздушного потока в момент времени t;

F_Л – площадь лобового сечения обломков.

По мере увеличения скорости обломков возрастает сопротивление воздушного потока горизонтальному движению обломка

 

,

 

где х (t) - горизонтальная скорость обломка в момент времени t.

Теперь рассмотрим вертикальное движение обломков с учетом сопротивления воздуха. Нагрузка, создаваемая силой тяжести, составит

 

P = F_Л*d*r*g,

 

где d – толщина стены здания;

r – плотность материала;

g – ускорение свободного падения.

Сопротивление воздушного потока вертикальному движению можно описать зависимостью ,

 

где С_у – коэффициент сопротивления (С_у = С_Х);

F_H – площадь горизонтального сечения обломка;

y²(t) – вертикальная скорость обломка в момент времени t.

Тогда движение обломка можно описать системой уравнений:

 

,

 

где m = F_Л * d * r – масса обломка.

Расчеты по формуле (9) и данные натурных завалов показывают, что дальность разлета обломков при минимальном давлении, вызывающем полное разрушение стен зданий, приближенно составляет:

 

, (Н - высота здания).

 

2.3 Основные технологические схемы ведения АСР в разрушенных зданиях и сооружениях

 

В общем виде процесс спасания пострадавших может быть представлен как комплексный технологический процесс, включающий следующие этапы:

1. общая специальная разведка очага поражения и объекта работ;

2. подготовительные работы;

3. аварийно-технические работы;

4. поисково-спасательные работы;

5. работы по деблокированию и извлечению пострадавших;

6. оказание первой медицинской и врачебной помощи, медицинская эвакуация раненых;

7. эвакуация, опознание и захоронение погибших.

На каждом из приведенных технологических этапов производятся соот­ветствующие виды работ, а они, в свою очередь выполняются определенными способами. Наиболее сложным технологическим этапом при обрушении зданий и сооружений являются инженерные работы по деблокированию и извлечению пострадавших.

Работы по деблокированию и извлечению пострадавших целесообразно разделить на виды работ:

—деблокирование и извлечение пострадавших, находящихся в завалах строительных конструкций;

—деблокирование и извлечение пострадавших, находящихся в замкнутых, изолированных помещениях;

—деблокирование и спасение пострадавших, находящихся на верхних этажах (уровнях) полуразрушенных и горящих зданий.

Работы по деблокированию и извлечению пострадавших, находящихся в за­валах строительных конструкций, являются самыми трудоемкими и сложными. Деблокирование пострадавших в завалах выполняется в два этапа:

на первом — обеспечивается доступ к пострадавшему, проникновение спаса­телей к месту блокирования; на данном этапе допускается выполнение техноло­гических операций, связанных с разрушением, дроблением обломков завалов;

на втором — осуществляется высвобождение пострадавших от элементов за­вала, при этом операции, связанные с ударными нагрузками, создающими угрозу сдвига, смещения элементов завала должны быть исключены, так как представ­ляют собой повышенную опасность для находящихся в завале пострадавших.

Деблокирование пострадавших в завалах осуществляется следующими спо­собами:

—последовательно-поэтапной горизонтальной разработки;

—последовательно-поэтапной вертикальной разработки;

—проходки галерей в завале;

—устройства галерей в грунте под завалом;

—устройства вертикальных или наклонных колодцев;

—устройства лаза.

Каждый способ может выполняться с применением различных комплектов аварийно-спасательного инструмента, видов инженерной техники, материалов и оборудования.

Работы могут производиться силами различных по составу подразделений (расчетов, звеньев, отделений, взводов и т.д.) спасателей.

 

2.4 Принципы проведения аварийно спасательных работ при разрушений зданий

 

Деблокирование в завале строительных конструкций с применением аварийно-спасательного инструмента чаще всего осуществляется разборкой сверху вниз с целью обеспечения доступа к пострадавшим и последующего их высвобожде­ния из-под обломков строительных конструкций, от арматурных связей и других элементов завала, препятствующих деблокированию.

Разборка завала предполагает выполнение следующих основных технологических операций:

—резка металлоконструкций и арматуры;

—подъем (перемещение), сдвиг (смещение) элементов завала;

—дробление крупных обломков строительных конструкций;

—резка (разделение) железобетонных, бетонных и кирпичных обломков;

—резка деревянных конструкций;

—выборка обломков мелкой фракции вручную;

—крепление, фиксация неустойчивых элементов завала.

Для выполнения этих технологических операций может быть применен ком­плект аварийно-спасательного инструмента, в состав которого должны входить:кусачки, разжимы, разжим-кусачки, домкраты, цилиндры, цепные пилы для резки деревянных конструкций, дисковые пилы для резки стали и бетона, шлифовальные (отрезные) машины, отбойные молотки, насосы и насосные станции, катушки и шланги, дополнительные принадлежности и комплектующие.

Кроме того, в состав комплекта должны входить пневмоподушки высокого и низкого давления, баллоны со сжатым воздухом для пневмоподушек и компрессорные установки.

Деблокирование пострадавших в завале строительных конструкций способом разборки с применением аварийно-спасательного инструмента выполняется двумя отделениями спасателей по 7 человек в каждом.

При этом весь личный состав отделений должен быть распределен на расчеты:

—расчет резчиков арматуры и обломков завала — 3 человека;

—расчет эластомерных домкратов (пневмоподушек) — 3 человека;

—расчет подъема и перемещения обломков — 5 человек;

—расчет дробления обломков - 3 человека.

Состав расчета определяется с учетом особенностей применения технических средств.

Непосредственно с техническим средством работает 1 человек, а еще один (двое) спасателей, как правило, выполняют вспомогательные работы. Кроме того, еще один спасатель управляет работой средства энергообеспечения, которое осуществляет подачу рабочей жидкости или воздуха, соответственно на гидро- и пневмоинструмент. Порядок выполнения работы следующий.

Мотористы-операторы запускают высоконапорную гидравлическую стан­цию, компрессорную установку и обеспечивают подачу рабочей жидкости и воздуха на гидро- и пневмоинструмент.

При необходимости в качестве источника питания используются ручной на­сос и баллоны со сжатым воздухом.

Одновременно расчет резчиков арматуры и обломков приступает к перереза­нию арматурных связей, препятствующих доступу. Эта технологическая опера­ция выполняется с применением гидравлических кусачек, разжим-кусачек или ручной шлифовальной отрезной машины. Наряду с этим производится резка (расчленение) крупных обломков железобетонных, бетонных, кирпичных конс­трукций на более мелкие блоки с использованием дисковой алмазной пилы для резки стали и бетона.

Работы по резке арматуры и расчленению обломков выполняют двое спаса­телей. Моторист-оператор в это время обеспечивает подачу рабочей жидкости на гидроинструмент, управляя работой насосной станции (ручного насоса).

С помощью силовых эластомерных домкратов производится подъем и пе-рермещение элементов завала. Для этого двое спасателей расчета заводят элас-томерные домкраты в расщелину (зазор) под обломок. Третий спасатель в это время подсоединяет элементы арматуры, подключая источник питания (пере­носную компрессорную установку) к потребителям — эластомерным домкратам (подушкам).

Подъем и перемещение обломков производится в заданном направлении на требуемое расстояние. После этого первому и второму спасателям расчета следует установить под обломок крепежную стойку, а третьему спасателю — медленно опустить домкратом обломок так, чтобы он устойчиво встал на крепежную стойку, для чего сбросить давление в эластомерном домкрате.

Для подъема и перемещения обломков используются гидроинструмент (раз­жимы, разжим-кусачки, домкраты и цилиндры и др.). При этом двое спасателей расчета выполняют подъем и перемещение обломков с использованием домкратов и цилиндров с односторонним и двусторонним ходом поршня, расширяя тем самым систему естественных полостей (пустот). В то же время двое спасателей осуществляют перерезание перекусыванием арматурных связей кусачками, разжим-кусачками, а также, если это требуется, выполняют отжим, смещение, сдви­гание элементов завала разжимом (разжим-кусачками). Моторист-оператор (пятый спасатель) управляет работой насосной станции, подключает арматуру технологи­ческой оснастки, следит за правильной эксплуатацией оборудования. Он же, кроме того, совместно с другими спасателями расчета участвует в прокладке питающих коммуникаций (шлангов) от насосной станции (ручного насоса) к потребителям.

При отсутствии фронта работ личный состав расчетов производит выборку и вынос обломков мелкой фракции за пределы рабочего места, оказывает при необходимости помощь спасателям других расчетов по указанию командира отделения. Допускается взаимная смена спасателей при выполнении технологических операций.

В целом работы по деблокированию выполняются в два этапа.

На первом этапе — обеспечивается доступ к пострадавшему, проникновение спасателей к месту его блокирования. На данном этапе допускается выполнение технологических операций, связанных с разрушением, дроблением обломков завала.

На втором этапе — осуществляется высвобождение пострадавших в месте их непосредственного размещения от арматуры, металлоконструкций, обломков и других элементов завала, препятствующих извлечению и выносу спасаемых людей на пункт сбора.

В ходе отработки второго этапа технологические операции, связанные с ударными нагрузками, создающими угрозу жизни пострадавших, должны быть исключены. Особое внимание уделяется безопасности пострадавших.

На протяжении всего процесса производства спасательных работ должна соб­людаться строгая последовательность действий спасателей.

В первую очередь необходимо осуществлять надежную фиксацию, крепление тех элементов завала, которые подлежат разрушению (дроблению), расчленению или перемещению (смещению, сдвигу и т.д.). Эта операция может не выполняться лишь в том случае, когда очевидна надежная связь с другими элементами завала. При этом у обломка должно быть не менее 3-х точек опоры, обеспечивающих его устойчивость.

После фиксации элемента завала производят, если это необходимо, его дроб­ление, расчленение, перерезание одновременно по мере надобности арматуры его конструкции (только для первого этапа).

В последующем устраняют арматурные связи обломка с другими элементами завала и осуществляют его перемещение (сдвигание, смещение) или же выполняют аналогичные технологические операции с его составными частями. Затем в такой же последовательности проводят работы со следующим обломком. Где это требуется, производят резку металлоконструкций и деревянных элементов зава­ла, ведут выборку обломков мелкой фракции, убирают строительный мусор, т.е. устраняют все предметы, препятствующие продвижению к очередному обломку. Изложенный процесс повторяется до тех пор, пока пострадавший не будет дебло­кирован.

В ходе проведения работ должен осуществляться своевременный переход рас­четов спасателей с одного рабочего места на другое. В этом случае должны быть исключены простои спасателей. По завершении одной технологической опера­ции должна немедленно выполняться следующая технологическая операция. Расчет спасателей, завершивший выполнение технологической операции на одном месте, должен сразу же приступить к отработке такой же операции на другом.

Задачей старшего на рабочем участке является своевременное определение очередного участка работ, а также типа подлежащей выполнению очередной технологической операции и оперативное принятие решений на использование того или иного расчета спасателей, применение конкретного типа технических средств. Это позволит сохранить высокую динамичность технологического про­цесса, обеспечить его цикличность.

Разборку завалов следует вести сверху вниз и по периметру. Удаляя отдельную часть какого-либо конструктивного элемента, действуют так, чтобы не вызвать обрушения другой его части. Горящие или тлеющие предметы извлекают из завала в первую очередь и немедленно тушат. При невозможности немедленного тушения завал поливают водой постоянно, до окончательной ликвидации возгорания. При использовании механизмов и машин необходимо следить за тем, чтобы они работали в пределах допустимых нагрузок и с соблюдением мер безопасности.

При использовании тяжелой техники нужно соблюдать определенные правила:

—не выдергивать автокраном длинные конструкции из завалов;

—при уборке фрагментов завала по его периметру с помощью экскаватора (погрузчика) необходимо вести постоянное наблюдение за состоянием завала; при возникновении какой-либо опасности следует немедленно прекратить работы и вывести людей и технику в безопасное место;

—в условиях слабой освещенности, задымления, запыления при ведении работ с применением тяжелой техники по границам завала и на завале, когда на нем одновременно работает большое количество спасателей, необходимо, чтобы возле каждого оператора-механика находился спасатель с радиостанцией; он должен хорошо видеть стропальщиков и координаторов, дублировать для оператора-механика сигналы координаторов и стропальщиков.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разрушения зданий и сооружений являются, как правило, следствием возникновения аварий, катастроф, стихийных бедствий, совершения террорис­тических актов или воздействия современных средств поражения вероятного противника в ходе военных действий. Ликвидация чрезвычайных ситуаций, связанных с разрушениями зданий и сооружений, представляет собой сложный процесс, включающий организационные и технологические вопросы. Одним из важных направлений является планирование, подготовка и проведение аварийно-спасательных работ (АСР).

Вот почему важной проблемой становится умение противостоять различным чрезвычайным ситуациям. Первым шагом является прогнозирование. Необходимо выяснить когда, где и какой силы произойдет землетрясение, какие районы могут пострадать от наводнения и т.д. Далее идет предупреждение чрезвычайной ситуации. Необходимо по возможности предотвратить или хотя бы минимизировать их разрушительное действие. И, наконец, третий шаг – ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Нужно по возможности оперативно ликвидировать опасность, спасти уцелевших и восстановить стабильное существование данного региона.

А для этого необходимо уметь рассчитывать возможные размеры завалов и потери среди населения при различных чрезвычайных ситуациях, для различных зданий и сооружений.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Федеральный закон от 21.12.1994г. № 68 – ФЗ «О защите населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»

2. Федеральный закон от 22.08.1995г. № 151 – ФЗ «Об аварийно-спасательных службах и статусе спасателей»

3. Постановление Правительства Российской Федерации от 30.12.2003г. № 794 «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций»

4. Постановление Правительства Российской Федерации от 03.08.1996г. № 924 «О силах и средствах единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций»

5. Руководство по действиям органов управления и сил РСЧС при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций, М. 1996

6. СНиП 31−03−2001. Производственные здания.

7. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. — М.: ABC, 1995.

8. Акатьев В. А. Основы взрывопожаробезопасности. / Учебное пособие. — М.: МГТУ, 2004. — 384 с.

9. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. — М.: Химия, 1991. — 432 с.

10. Библиотека экстремальных ситуаций. — М.: ГНПП «Аэрогеология», 1995. № 1–15.

11. В помощь руководителю гражданской обороны (Б-чка журн. «Военные знания»). — М., 1992. №6.

12. Гангнус А. Тайна земных катастроф. — М.: Мысль, 1985.

13. Географический энциклопедический словарь. — М.: Сов.энциклопедия, 1988.

14. Гостюшин А.В. Энциклопедия экстремальных ситуаций. — М.: Зеркало, 1994.

15. Гражданская оборона: Учеб.пособие. — М.: Просвещение, 1991.

16. Дэвис Б. Энциклопедия выживания и спасения. — М.: Вече, 1997.

17. Порфирьев Б.Н. Государственное управление в чрезвычайных ситуациях. — М.: Наука, 1991.

18. Приемы и средства страховки с использованием альпинистской веревки. — М.: Ту-рист, 1989.

19. Руководство по ведению спасательных работ в труднодоступных или заглубленных сооружениях при чрезвычайных ситуациях с опасными веществами. Новомосковск 2014

20. Русак С.Н. Труд без опасности. — Л.: Лениздат, 1986.

21. Спасение и жизнеобеспечение населения при катастрофических землетрясениях, — М., 1992.

22. Справочник спасателя. — М.: ВНИИ ГОЧС, 1995.

23. СПРАВОЧНИК СПАСАТЕЛЯ. Авторский коллектив: к. т. н. Нехорошев С.Н., к. т. н. Ульянов С.В., к. т. н. Зорин Г.Ф., Орешников П.А., Барсков В.В., Чумак С.П.ВНИИ ГО ЧС.

24. Справочник специалиста аварийно-спасательной службы ВМФ. — М.: Воениздат, 1963.

25. Учебник спасателя. Автор: Шойгу С.К., Фалеев М.И., Кириллов Г.Н.ВНИИ ГО ЧС

26. Шойгу С.К., Кудинов С.М., Неживой А.Ф., Ножевой С.А. Учебник спасателя. (Под общ.ред. Ю.Л. Воробьева). — М.: МЧС России, 1997.