Анализ и причины аварий зданий и сооружений на производственных объектах

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Промышленные здания как объект исследования 5
1.1 Классификация промышленных зданий 5
1.2 Требования, предъявляемые к промышленным зданиям 6
2. Анализ и причины аварий зданий и сооружений на производственных объектах 15
2.1 Основные причины возникновения аварий и взрывов в промышленных зданиях 15
2.2 Пожар и взрыв, их причины и последствия 24
3. Расчет параметров ВУВ и последствия ее воздействия на промышленное здание 33
3.1 Расчет параметров ВУВ при взрыве ПВС в здании по производству мебели 33
3.2. Расчет сил и средств для проведения АСДНР по ликвидации последствий взрыва 40
3.3 Расчет сил и средств для проведения АСДНР 45
3.4 Рекомендации для разработки мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 56

Весь текст будет доступен после покупки

Прогресс не стоит на месте, а постоянно движется вперед. И вместе с ним происходит развитие современного мира, который постоянно модернизируется и дополняется всё новыми элементами для человека. Одной из характерных особенностей развития цивилизации являются быстрые темпы развития промышленного производства. Однако, вслед за таким быстрым ростом растет и количество опасностей, относящихся к техногенным угрозам. Таким, как:
• пожары и взрывы на производствах;
• аварии с угрозой выброса и выбросом радиоактивных веществ;
• аварии с угрозой выброса и выбросом АХОВ;
• аварии на транспорте;
• аварии на нефте-, газо- и продуктопроводах.
Актуальность темы не вызывает сомнений, так как промышленные производства – неотъемлемая часть современной инфраструктуры. С каждым годом увеличивается число промышленных предприятий. Мебельный рынок — одна из стремительно быстро развивающихся отраслей экономики России. По данным Министерства промышленности и энергетики РФ, в мебельной промышленности страны действует 5770 предприятий, в том числе более 500 крупных и средних, на которых работает более 150 тыс. человек.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Промышленные здания как объект исследования
1.1 Классификация промышленных зданий

Промышленные здания предназначены для размещения производства. Делятся по отраслям производства (машиностроение, сельское хозяйство, строительство, лесное хозяйство и т.д.).
Промышленные здания состоят из отдельных зданий, предназначенных для осуществления производственного процесса.
Конструктивные элементы производственного здания:
колонны;
конструкция покрытия, состоящая из несущей части (балки и фермы) и ограждающей части (плиты или элементы покрытия);
вертикальные ограждения (стены, окна, перегородки, двери);
фонари, обеспечивающие дополнительное естественное освещение и проветривание;
подкрановые балки, установленные на консоли колонн;
специальные связи (горизонтальные и вертикальные), обеспечивающие пространственную жесткость здания.
Промышленные здания можно классифицировать:
по назначению: производственные (ремонтные, механосборочные), энергетические (трансформаторные подстанции, ТЭЦ), вспомогательные (административные), и здания транспортно-складского хозяйства (склады);
по этажности: одноэтажные (как правило, используются в тяжелой промышленности); многоэтажные (легкая промышленность); и смешанной эксплуатации;
по числу пролетов – однопролетные и многопролетные;
по наличию подъемно-транспортного оборудования – крановые и бескрановые;
по материалу основных несущих конструкций – бескаркасные, каркасные с ж/б каркасом, с металлическим каркасом, с кирпичными стенами и покрытием из ж/б, металлические или деревянные конструкции;
по системе отопления: теплые (отапливаемые, не отапливаемые)и холодные;
по наличию фонарей – фонарные и бесфонарные.

1.2 Требования, предъявляемые к промышленным зданиям

К промышленным зданиям, также как и к гражданским предъявляют технические, технологические, архитектурно-художественные и экономические требования.
Технические - прочность, устойчивость, долговечность, противопожарная безопасность.
Технологические - для чего построено, для чего должно применяться. Исходя из требований выбирают материал и оборудование.
Архитектурно-художественные - эстетичный внешний вид.
Экономические - затраты на возведение должны быть оптимальны. Выбирают лучший вариант из нескольких.
Народное хозяйство состоит из производственных отраслей, которые объединяются в промышленные предприятия. Промышленные предприятия включают в себя промышленные здания, назначение которых заключается в осуществлении процессов производственно-технологического характера, связанных напрямую или косвенно с изготовлением продукции определённого вида. В независимости от промышленной отрасли здания подразделяют на четыре группы: производственные здания, вспомогательные помещения или здания, помещения транспортно-складского хозяйства, энергетические помещения, а также производственные здания.
Под производственными зданиями понимают строения, которые служат для выпуска полуфабрикатов или готовой продукции. Они делятся на несколько видов в зависимости от производственной отрасли, например: ремонтные, инструментальные, термические, штамповочные, ткацкие, механосборочные, и другие.
Под вспомогательными зданиями понимают медицинские и бытовые пункты, пункты питания, административно-конторские пункты.
Под транспортно-складскими помещениями понимают склады готовой продукции, пожарные депо, гаражи и др.
К энергетическим зданиям и помещениям относят здания котельных, трансформаторные и электрические подстанции, теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).
Площади и конструкция промышленных зданий зависит от проходящих в них технологических процессов и назначения строений. Строения подразделяются на четыре класса. Повышенные требования предъявляются к зданиям первого класса, а к постройкам четвёртого класса требования минимальные. Каждый класс зданий предусматривает свои собственные эксплуатационные свойства, а также срок эксплуатации и уровень огнеупорности основных конструктивных элементов постройки. Существуют три степени срока эксплуатации промышленных строений: первая степень предусматривает долговечность не менее 100 лет, вторая ступень — не менее 50 лет, третья ступень — не менее 20 лет.
По показателям огнеупорности сооружения делятся на пять степеней. Степень огнеупорности определяется пределом огнестойкости и группой возгораемости основных конструктивных элементов. Для строений утвержден следующий регламент: для построек первого класса — не ниже второй степени, для строений второго класса – не ниже третьей степени. В отношении зданий третьего и четвёртого классов степень огнеупорности не регламентируется. В классификации промышленных зданий по архитектурно-конструктивным признакам они делятся на многоэтажные, одноэтажные и здания смешанной этажности.
В том случае, если технологический процесс проходит в горизонтальной плоскости и отличается крупногабаритным и тяжёлым оборудованием, массивными изделиями и критическими нагрузками с высокой динамикой целесообразнее будет размещать производство в одноэтажном здании. Одноэтажные строения в зависимости от количества пролётов могут подразделяться на одно- и многопролётные.
Под пролётом понимают объём промышленного строения, который ограничен по периметру перекрытиями и рядами колонн по однопролётной схеме. Под шириной пролёта понимают расстояние между продольными рядами колонн.
Производственные объекты - объекты промышленного и сельскохозяйственного назначения, в том числе склады, объекты инженерной и транспортной инфраструктуры (автомобильного, железнодорожного, морского, речного, воздушного и трубопроводного транспорта), объекты связи. Опасные производственные объекты это те, ремонт, реконструкцию, ликвидацию, консервацию и переоснащение которых регулирует Федеральный Закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности». В области теплоэнергетики активно ведется не только строительство зданий и сооружений, но и проводится экспертиза промышленной безопасности относительно тех, зданий которые изживают свой нормативный срок или уже его изжили.
Чтобы снизить уровень аварийности проводится подробный анализ причин аварий на производственных объектах. Технический уровень строения определяется качеством проекта здания, используемых материалов, оборудования, строительных и монтажных работ.
Для выявления наиболее опасных моментов на этапе строительства используют данные по обрушениям и повреждениям конструктивных элементов, полученных на основании анализа.
Последние исследования показали, что каменные конструкции обрушивались чаще всего потому, что не были выполнены требования правил выполнения узлов опирания несущей конструкции на стены. Во время использования здания дефект усугубляется разупрочнением кладки, которое происходит по причине протечек коммуникаций.
Чаще всего нарушается технология опирания балок на стены без использования распределительных пластин. В некоторых случаях опирание на стены происходит через неармированную подушку. Из-за передачи неравномерной нагрузки она не может воспринять изгибающие моменты, и это приводит к обрушению конструкции.
Вывод из эксплуатации зданий из каменной кладки может происходить из-за пучения грунтов, неравномерного осадка. Именно кирпичные стены больше всего восприимчивы к такого рода осадкам (рисунок 1 – 3). Проведенный анализ показал, что в большинстве случаев из-за того, что руководство предприятия не принимало решение о консервации здания, его дальнейшая эксплуатация приводила к последующему разрушению. Атмосферные осадки со временем сделали свое дело, несущая способность стала значительно снижаться, в результате чего происходило обрушение внешней стены и плит перекрытий.


Рисунок 1 - Растяжение по неперевязанному сечению


Рисунок 2 - Растяжение по перевязанному сечению

Рисунок 3 - Растяжение при изгибе по перевязанному сечению

Модуль упругости Е0 при кратковременной нагрузке должен приниматься равным:
для неармированной кладки

Е0 = aRu; (1)

для кладки с продольным армированием

Е0 = aRsku. (2)

Модуль упругости при сетчатом армировании принимается такой же, как для неармированной кладки.
Если армирование продольное, то характеристика принимается такой же, как и для неармированной кладки;
Ru - временное сопротивление сжатию, его определяют следующим образом:

Ru = kR, (3)
где k - коэффициент, принимаемый по таблице 1;
R - расчетные сопротивления сжатию.

Таблица 1 - Коэффициент сжатия кладки
Вид кладки Коэффициент k
1. Из кирпича и камней всех видов, рваного бута и бутобетона, из крупных блоков, кирпичная вибрированная 2,0
2. Из крупных и мелких блоков из ячеистых бетонов 2,25

Упругая характеристика кладки, с сетчатым армированием находится следующим образом:
?_sk=? R_u/R_sku , (4)

где Rsku - временное сопротивление при высоте ряда менее 150 мм. Оно определяется так же по формуле:
если кладка с продольной арматурой
R_sku=kR+(R_sn ?)/100; (5)

если кладка с сетчатой арматурой
R_sku=kR+(2R_sn ?)/100, (6)

где Rsn - нормативное сопротивление арматуры, принимаемое для сталей класса А-I и А-II по СНиП, для стали Вр-I - с коэффициентом работы 0,6 по тому же СНиП.
Что касается зданий и сооружений из сборного железобетона, основной причиной обрушения стало нарушение правил проведения строительно-монтажных работ. Среди причин аварий можно выделить:
некачественное закрепление панелей на сварочных прихватках;
сварка низкого качества;
не было выполнено проектное опирание конструкций, а впоследствии их закрепление в положении до того, как произведется освобождение строповок;
грубое нарушение технологии проведения монтажных работ.
Конструкции из монолитного железобетона тоже исследовались на причину появления аварий. Было установлено, что дефекты, появившиеся в результате нарушения технологии работ, особенно в тех случаях, когда приходилось возводить конструкции в зимний период, в большинстве случаев становились основной причиной обрушения. Бетонная смесь плохо уплотнялась, прочность бетона была неправильно определена проектом.
Особое внимание специалисты уделили вопросу привлечения к работе компаний, не имеющих соответствующей лицензии и квалифицированных специалистов. Среди основных дефектов можно выделить:
смещение осей;
изменение указанных в проекте размеров;
отсутствие пространственной жесткости;
отсутствие прямолинейности;
увеличение нагрузки;
подрезы металла.
Исследование основных причин аварий показали, что большое количество ошибок допускается на этапе проектирования, неправильное определение связей, неверные расчеты в определении нагрузки и использование некачественной стали приводят к последующему разрушению строения и соответственно к созданию аварийной ситуации.
В момент обрушения здания наблюдается полное или частичное разрушение конструкции. ЧС становится следствием ошибок в проектировании, несоблюдении качества и технологии монтажных работ. Конечно, есть и иные случаи, к примеру, стихийное бедствие, террористический акт, но в моей работе эти случаи рассматриваться не будут.
После тщательного проведенного анализа причин аварий зданий и сооружений в результате обрушения конструкции, составлен список основных причин:
несоответствующий уровень монтажных работ;
несоблюдение условий жесткости;
недопустимая нагрузка;
использование материалов, прочность которых не соответствует требуемой;
ошибки в проектных решениях;
отсутствие антикоррозийной обработки;
За последние годы только 6% обрушений произошли из-за воздействия природы, около 40% аварий стали следствием человеческого фактора, в частности ненадлежащее исполнение строительно-монтажных работ.
Около 12% случаев были связаны с использованием некачественных материалов и 9% обусловлены ошибками на этапе проектирования. Нарушается Федеральный закон Российской Федерации от 30 декабря 2009 г. №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Весь текст будет доступен после покупки

1. Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" от 21.07.1997 N 116-ФЗ. Ред от 23.05.2018
2. Федеральный закон "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" от 30.12.2009 N 384-ФЗ. Ред. от 02.02.2013.
3. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 1./ Под ред. К.Е. Кочетова, В.А. Котляревского, А.В.Забегаева. М.: Изд-во Ассоциации строительных ВУЗов, 2005.
4. Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселов Строительные конструкции. Учебное пособие. Ростов-на-Дону 2004.
5. Временные рекомендации по организации и тактике действий региональных специализированных отрядов при проведении первоочередных аварийно-спасательных работ. М.: ВНИИПО МВДСССР, 2018.-181 с.

Весь текст будет доступен после покупки