Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения зданий

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления. Технический результат - повышение надежности срабатывания разрушающихся взрывозащитных устройств при аварийном взрыве на объекте. Это достигается тем, что в предохранительной разрушающейся конструкции ограждения зданий, содержащей железобетонные панели размером 6000×1800 мм, панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде по крайней мере двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, при этом, при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. При этом углубления в стене здания заполнены тепло-звукопоглощающим материалом и закрыты декоративной легко разрушающейся при взрыве панелью, причем к несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикреплены по крайней мере три горизонтальных стержня, на которых расположен бронированный экран, который зафиксирован на стержнях пружинами, расположенными между жестко соединенными со стержнями упорами и бронированным экраном, а для сбора осколков разрушающейся конструкции, к стержням, расположенным в нижней части, прикреплено корыто. Между бронированным экраном, который зафиксирован на стержнях пружинами, и пружинами коаксиально стержням расположены быстроразрушающиеся элементы, выполненные в виде втулок из фарфора или стекла типа «триплекс», в одну из которых встроен датчик деформации, например тензодатчик, выход с которого соединен с тензоусилителем, а выход с тензоусилителя соединен с системой оповещения о возникновении аварийной ситуации. 2 ил.

 

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является противовзрывная конструкция по патенту РФ №2549624, кл. Ε04В 1/92 (прототип), состоящая из разрушающейся и неразрушающейся частей.

Технически достижимый результат - повышение надежности срабатывания разрушающихся взрывозащитных устройств при аварийном взрыве на объекте.

Это достигается тем, что в предохранительной разрушающейся конструкции ограждения, содержащей железобетонные панели размером 6000×1800 мм, панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде по крайней мере двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одна из которых, внешняя, образована плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, а на стержнях пружинами, расположенными между жестко соединенными со стержнями упорами и бронированным экраном, для сбора осколков разрушающейся конструкции, к стержням, расположенным в нижней части, прикреплено корыто.

На фиг. 1 представлена схема предохранительной разрушающейся конструкция ограждения зданий, на фиг. 2 - характер изменения давления Δp от времени τ при горении горючих смесей внутри помещения.

Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения (фиг. 1) бесфонарных зданий (организованно разрушающаяся конструкция - ОРК), в которых отсутствуют оконные проемы, состоит из железобетонных панелей 1 размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер 9 (200×150 мм), размещенных по контуру ОРК. Разрушающаяся часть выполнена в виде по крайней мере двух коаксиально расположенных ниш (углублений в стене здания), одна из которых, внешняя, образована плоскостями 2, 3, 4, 5 правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другая – внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 6 и 7, соединенные ребром 8, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 8 до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм. За счет этих пазов в стене здания, при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой (не показано) с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке.

Углубления в стене здания (ниши), одна из которых, внешняя, образована плоскостями 2, 3, 4, 5 правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другая – внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 6 и 7, соединенные ребром 8, могут быть заполнены тепло-звукопоглощающим материалом 10 и закрыты декоративной легко разрушающейся при взрыве панелью 11. К несущим ребрам 9, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикреплены по крайней мере три горизонтальных стержня 12, на которых расположен бронированный экран 13, который фиксируется на стержнях 12 пружинами 14, расположенными между жестко соединенными со стержнями упорами 15 и бронированным экраном 13, а для сбора осколков разрушающейся конструкции, к стержням 13, расположенным в нижней части, прикреплено корыто 16.

Предохранительная разрушающаяся конструкция зданий работает следующим образом.

Для большинства газовоздушных смесей (ГВС) максимальное давление взрыва в замкнутом объеме p_max при μ=1 составляет 0,7÷1,0 МПа, т.е. в 6÷9 раз превышает атмосферное давление. Такое давление создает нагрузку, существенно превышающую несущую способность конструкций (стен, перекрытий) промышленных зданий. Очевидно, что такое большое давление допускать нельзя. Для этого при разработке проекта производства предусматриваются проемы. На фиг. 2 представлен характер изменения давления Δр от времени τ при горении горючих смесей внутри помещения: Δp_вск - давление, вызывающее вскрытие предохранительных конструкций (ПК); Δр_доп - допускаемое давление в помещении (Δр_доп=5 кПа); 1 - динамика изменения давления для помещений с проемами; 2 - динамика изменения давления для помещений с ПК.

Вскрытие ОРК происходят в результате разрушения плит при взрывном горении. Разрушение плит происходит в местах размещения специальных пазов. Толщина слоя бетона в пазу δ=20 мм. Рассмотренные типы ОРК при действии нагрузок быстро разрушаются, не образуя при этом обломков, хорошо сохраняют тепло в отапливаемых зданиях и изготавливаются с использованием существующей технологической оснастки. ОРК представляют собой железобетонные панели размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (200×150 мм), размещенных по контуру. Плиты имеют ослабленные участки за счет прямолинейных, треугольных в поперечном сечении пазов. За счет этих пазов плита при воздействии нагрузки может быть разделена на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке.

Углубления в стене здания заполнены тепло-звукопоглощающим материалом 10 и закрыты декоративной легко разрушающейся при взрыве панелью 11, что позволяет сохранить теплоизоляцию здания и комфортность нахождения персонала в нем.

Получена формула для определения потребной площади таких проемов:

где V_о - свободный объем помещения, м³;

α - коэффициент интенсификации горения;

w_н - нормальная скорость распространения пламени в смеси стехиометрического состава, м/с;

ρ - плотность газов, истекающих из проемов, кг/м³;

ε - степень теплового расширения продуктов сгорания;

Δр_доп - допускаемое давление в помещении (5 кПа).

Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.

Бронированный экран 13, который фиксируется на стержнях 12 пружинами 14, расположенными между жестко соединенными со стержнями упорами 15 и бронированным экраном 13, служит для предотвращения попадания осколков наружу и сбора их в корыто 16.

Возможен вариант, когда между бронированным экраном 13, который фиксируется на стержнях 12 пружинами 14, и пружинами 14, коаксиально стержням 12, расположены быстро разрушающиеся элементы, выполненные в виде втулок 17 из фарфора, или стекла типа «триплекс», в одну из которых встроен датчик деформации, например тензодатчик, выход с которого соединен с тензоусилителем 18, а выход с тензоусилителя 18 соединен с системой оповещения 19 о возникновении аварийной ситуации.

Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения зданий, содержащая железобетонные панели размером 6000×1800 мм, каждая из которых состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде по крайней мере двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, при этом при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части, а площадь разрушающейся части проемов вычисляется по формуле:

где V₀ - свободный объем помещения, м³; α - коэффициент интенсификации горения; w_н - нормальная скорость распространения пламени в смеси стехиометрического состава, м/с; ρ - плотность газов, истекающих из проемов, кг/м³; ε - степень теплового расширения продуктов сгорания; Δр_доп - допускаемое давление в помещении (5 кПа), углубления в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое – внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, заполнены тепло-звукопоглощающим материалом и закрыты декоративной легко разрушающейся при взрыве панелью, причем к несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикреплены по крайне мере три горизонтальных стержня, на которых расположен бронированный экран, который зафиксирован на стержнях пружинами, расположенными между жестко соединенными со стержнями упорами и бронированным экраном, а для сбора осколков разрушающейся конструкции к стержням, расположенным в нижней части, прикреплено корыто, отличающаяся тем, что между бронированным экраном, который зафиксирован на стержнях пружинами, и пружинами, коаксиально стержням, расположены быстро разрушающиеся элементы, выполненные в виде втулок из фарфора или стекла типа «триплекс», в одну из которых встроен датчик деформации, например тензодатчик, выход с которого соединен с тензоусилителем, а выход с тензоусилителя соединен с системой оповещения о возникновении аварийной ситуации.