ГОСТ Р 70400.2-2023 Промышленность боеприпасов и спецхимии. Устройство опасных объектов. Разделительные расстояния между взрывоопасными зданиями. Метод расчета при проектировании

        ГОСТ Р 70400.2-2023

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ БОЕПРИПАСОВ И СПЕЦХИМИИ. УСТРОЙСТВО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ

Расстояния разделительные между взрывоопасными зданиями. Метод расчета при проектировании

Ammunition and special chemistry industry. Arrangement of hazardous production facilities. Safe separation between explosive buildings. Design calculation procedure

ОКС 91.080.40

Дата введения 2024-04-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Красноармейский научно-исследовательский институт механизации" (АО "КНИИМ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 485 "Производственные объекты и процессы промышленности боеприпасов и спецхимии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 августа 2023 г. N 713-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод расчета разделительных расстояний между взрывоопасными зданиями производств взрывчатых веществ, взрывчатых материалов и изделий на их основе.

Настоящий стандарт предназначен для применения при проектировании, строительстве, эксплуатации, реконструкции (расширении), техническом перевооружении, капитальном ремонте производств, где находятся в обращении взрывчатые вещества, взрывчатые материалы и изделия на их основе.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 56297 Кабины железобетонные защитные для взрывоопасных производств. Технические требования и оценка прочности

ГОСТ Р 70400.1 Промышленность боеприпасов и спецхимии. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 70400.1.

4 Сокращения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения и обозначения:

ВВ - взрывчатое вещество;

ВУВ - воздушная ударная волна;

ДТП - директивный технологический процесс;

ЗССУ - здание средней степени устойчивости;

ЗМУ - здание малоустойчивое;

КБ - конструкторское бюро;

НИИ - научно-исследовательский институт;

ЦДП - центральный диспетчерский пункт;

ЦЗЛ - центральная заводская лаборатория;

УЗ - уровень защиты;

A - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств материала стены;

b - ширина приведенного сечения преграды по нормали к направлению на пассивный заряд, м;

D - наименьший линейный размер пассивного заряда (ширина штабеля), м;

H - высота здания (помещения), м;

n - число детонирующих компактных масс ВВ в активном здании;

R - радиус оболочки изделия, м;

S - расстояние от центра масс расчетной загрузки активного здания до ближайшей точки пассивного здания, м;

П - потенциальная энергия разрушенной части здания (помещения), кДж;

x, y, z - координаты начальной точки для расчета центра масс активного заряда, м;

5 Порядок расчета разделительных расстояний между активными и пассивными зданиями

Расчет и назначение разделительных расстояний между активными и пассивными зданиями взрывоопасных производств осуществляют в последовательности, указанной в 5.1-5.4.

5.1 Определяют перечень пассивных зданий и требуемый уровень их защиты.

5.2 Проводят оценку состояния конструкций пассивных зданий на момент расчета разделительных расстояний, уровня их устойчивости.

5.3 Прогнозируют ожидаемую максимальную единовременно детонирующую массу заряда, находящегося в активном здании на момент начала и развития аварийной ситуации. Определяют расположение центра масс активного заряда.

5.4 Определяют внутренние и внешние допускаемые расстояния от активных зданий взрывоопасных производств до пассивных с учетом 5.2.

6 Классификация объектов защиты от действия поражающих факторов случайного взрыва

6.1 Устанавливают пять групп объектов защиты с учетом назначения, конструкций зданий и сооружений, степени их устойчивости к поражающим факторам случайного взрыва (пожара), а также допускаемого уровня их разрушения:

группа I - многоэтажная жилая застройка городов и поселков с высокой плотностью населения, оздоровительные учреждения (больницы, санатории, дома и лагеря отдыха, стадионы и т.п.), церкви, монастыри и т.п., объекты транспортной инфраструктуры городов (морские, речные, железнодорожные и автодорожные вокзалы), промышленные предприятия, сооружения общегосударственного значения (гидростанции, мосты, тоннели, антенно-мачтовые сооружения и т.п.);

группа II - малоэтажная жилая застройка усадебного типа, административные поселки, военные городки, коттеджные поселки, садовые некоммерческие товарищества, отдельно стоящие строения жилого, общественного и производственного назначения (кемпинги, пункты питания, станции технического обслуживания, автозаправочные станции, пожарные депо с жилыми помещениями и т.п.), железнодорожные грузовые станции общего пользования, склады строительных материалов, действующие карьеры, а также наземные магистральные газо- и нефтепроводы, не связанные с объектом специального назначения;

группа III - автомобильные дороги общего пользования, фарватеры судоходных рек и каналов, железные дороги общего пользования, подземные газо- и нефтепроводы;

группа IV - транзитные линии высоковольтных электропередач;

группа V - здания и сооружения объекта специального назначения.

6.2 По воздействию случайного взрыва объекты защиты могут получить слабые, средние или сильные разрушения:

слабые разрушения - полное разрушение остекления, повреждение штукатурки (трещины, сколы, осыпание), образование трещин в перегородках, повреждение оконных коробок и дверей;

сильные разрушения - значительные деформации и разрушение основных несущих элементов здания (каркаса, несущих и самонесущих стен, покрытий и перекрытий).

6.3 Разделительные расстояния зданий и сооружений со взрывопожароопасными процессами до объектов защиты групп I, II, III и IV определяют как внешние безопасные расстояния.

6.4 Разделительные расстояния между объектами защиты группы V до иных объектов специального назначения определяют как внутренние допускаемые расстояния.

6.5 Вокруг взрывопожароопасного объекта устанавливают запретные зоны и районы, в которых действуют ограничения на строительство и эксплуатацию строительных объектов и инженерной инфраструктуры.

Границы запретного района определяют внешними безопасными расстояниями.

7 Устойчивость зданий к внешнему ударно-волновому воздействию

7.1 Здания по отношению к внешнему ударно-волновому воздействию могут быть трех степеней устойчивости: устойчивые, средней устойчивости и малоустойчивые.

К устойчивым зданиям следует относить каркасные и бескаркасные здания с жесткой схемой, а также здания арочного (сводчатого, купольного типа), несущие и ограждающие конструкции которых выполнены из монолитного или сборно-монолитного железобетона.

К зданиям средней устойчивости следует относить здания с жесткой конструктивной схемой:

- многоэтажные (высотой до трех этажей) каркасные (с железобетонным или металлическим каркасом) здания с железобетонными перекрытиями, покрытием и с самонесущими кирпичными (толщиной не менее 380 мм) или бетонными (толщиной не менее 400 мм) стенами, прикрепленными к каркасу гибкими связями. Прочность связей определяют расчетом на растяжение в упругопластической стадии работы при действии разряжения в падающей ВУВ и должен быть равен удвоенной прочности стандартных связей;

- одно-, двух- и трехэтажные бескаркасные здания с несущими кирпичными стенами (толщиной не менее 510 мм) или бетонными стенами (толщиной не менее 400 мм), железобетонными перекрытиями и покрытием;

К малоустойчивым зданиям следует относить каркасно-панельные здания:

- одноэтажные с шарнирным креплением ригелей к колоннам;

- многоэтажные со связевым каркасом или рамно-связевым каркасом.

Одноэтажные и многоэтажные здания должны быть с легкобетонными навесными или самонесущими стенами, железобетонными перекрытиями и покрытием;

- все виды зданий, выполненных с применением легких металлических конструкций (с применением панелей типа "Сэндвич" и металлических профильных листов). Такие здания необходимо размещать на допустимых расстояниях от активных зданий как малоустойчивые, и при этом их конструкции должны быть проверены на воздействие ВУВ.

В каркасных зданиях конструкциями, воспринимающими нагрузки от ударно-волнового воздействия, как правило, должен служить каркас, который через перекрытия, являющиеся горизонтальными дисками, передает нагрузку на систему вертикальных связей, диафрагмы или ядра жесткости.

Диафрагмы, связи и ядра жесткости, воспринимающие горизонтальные нагрузки, должны быть непрерывными по всей высоте здания и располагаться в обоих направлениях равномерно и симметрично относительно центра тяжести здания.

В каждом направлении следует устанавливать не менее двух диафрагм, расположенных в разных плоскостях.

В бескаркасных зданиях нагрузки от ударно-волнового воздействия воспринимают наружные стены, передающие ее через горизонтальные диски перекрытий и покрытия на систему поперечных и продольных стен.

8 Уровни защиты зданий и сооружений

8.1 Устанавливают три уровня защиты зданий и сооружений от воздействия поражающих факторов возможного взрыва (пожара) исходя из допускаемого ущерба, наносимого взрывом (пожаром) при аварийном случае.

8.1.1 Первый уровень защиты (УЗ-1) обеспечивает защиту находящихся в зданиях (помещениях) людей, а также ценного оборудования и систем управления, влияющих на работу производства в целом. Для зданий первого уровня защиты допускаются слабые разрушения.

В зданиях и сооружениях УЗ-1 неупругие деформации и повреждения несущих конструкций не допускаются.

8.1.2 Второй уровень защиты (УЗ-2) обеспечивает защиту размещаемых в зданиях (сооружениях) технологических процессов, оборудования, веществ и изделий.

Для зданий второго уровня защиты допускаются средние разрушения.

В зданиях и сооружениях УЗ-2 допускается упругопластическая стадия работы. Возможно образование остаточных деформаций и повреждений несущих элементов, не затрудняющих дальнейшую эксплуатацию зданий.

8.1.3 Третий уровень защиты (УЗ-3) - обеспечивает непередачу детонации. Для третьего уровня защиты допускаются сильные разрушения здания (сооружения) и возможность вторичного взрыва в случае воздействия элементов строительных конструкций здания (сооружения) на пассивный заряд.

Рекомендуемые уровни защиты зданий и сооружений приведены в таблице 1.

8.2 На территории предприятия у категорированных зданий для обслуживающего персонала должны устанавливаться опасные зоны.

В опасной зоне должны быть приняты меры по ограничению пребывания людей и движения транспорта, не связанных с работой технологических процессов в зданиях (установка шлагбаумов, звуковой и световой сигнализации, ограждение зоны, установка предупреждающих знаков "Взрывоопасно" и т.п.).

Таблица 1 - Рекомендуемые уровни защиты для зданий и сооружений

9 Классификация производственных процессов

Технологические операции производственных процессов в зависимости от свойств обращающихся в них веществ и изделий разделяют на взрывоопасные и огнеопасные.

Категории опасности технологических операций определяются разработчиками технологических процессов.

Разделительные расстояния определяют от зданий (помещений), внутри которых проводят технологические операции, создающие в аварийном случае наибольшую опасность для окружения.

10 Защитные устройства зданий и сооружений

10.1 Для снижения воздействия поражающих факторов случайного взрыва (пожара) на окружающую застройку помимо разделительных расстояний следует предусматривать полное или неполное обвалование зданий (сооружений), устройство защитных экранов (экранирование), засыпку зданий землей, врезку зданий в вал или траверс, заглубление зданий и другие защитные устройства.

Защитные устройства следует предусматривать, как правило, у активных зданий. При необходимости, защитные устройства допускается сооружать и у пассивных зданий (сооружений).

10.2 Обязательной защите подлежат производственные здания категории Ас и складские здания категорий Ас и Бс при загрузке 400 кг и более в пересчете на тротил.

11 Определение расчетной загрузки здания (помещения)

11.1 Оценка расчетной загрузки здания (помещения) в общем случае

где n - число детонирующих компактных масс ВВ в активном здании, определяемое в зависимости от условий передачи детонации между зарядами;

Расчетная загрузка здания (помещения) размещается в центре массы детонирующих компактных масс ВВ, между которыми происходит передача детонации. Центр массы детонирующих компактных масс ВВ рассчитывают согласно разделу 12.

11.1.2 Для определения расчетной загрузки выявляются заряды (массы) ВВ, расположенные в здании (помещении), между которыми происходит передача детонации при развитии аварийной ситуации для последующего их включения в расчетную загрузку, т.е. в зависимость [см. формулу (1)]. Определение количества и величины детонирующих компактных масс ВВ, входящих в состав расчетной загрузки, осуществляют по 11.1.2.1-11.1.2.5.

Категории опасности производственных процессов, фаз и операций определяются разработчиками технологических процессов.

11.1.2.5 Передача детонации, от активного заряда к пассивному, происходит при выполнении условия

При соблюдении условия

передачи детонации между активными и пассивными зарядами не происходит.

Если пассивный заряд изготовлен из гексогена или октогена, то расстояние непередачи детонации, определяемое по формуле (6), увеличивается в 1,3 раза. Формула (6) непригодна для расчетов в следующих случаях:

- при кумулятивном действии активных зарядов;

- для пассивных зарядов из инициирующих ВВ;

- для пассивных зарядов, подвергаемых со стороны активных зарядов только тепловому воздействию (см. 11.1.2.1).

При нахождении заряда в технологическом аппарате, изделиях или жесткой таре считается, что заряд находится в толстостенной оболочке, если выполняется условие

где R - радиус оболочки изделия, м;

Считается, что заряд находится в тонкостенной оболочке, если выполняется условие

Считается, что заряд находится без оболочки, если он помещен в мягкую тару или выполняется условие

Для оболочек, имеющих некруговое поперечное сечение, радиус условной цилиндрической оболочки R вычисляют по формуле

Формулу (11) применяют, если соблюдается соотношение

Рисунок 1 - Схема взаимной ориентации мешков (а, б) и ящиков (в-ж) с ВВ на конвейерах

11.2.2.2 Процесс детонации распространяется между технологическими аппаратами по ВВ в трубопроводах, питателях и транспортирующих шнеках, если удовлетворяются следующие условия:

- для ВВ на плоскости

- для ВВ между плоскостями

D - меньший линейный размер пассивного зарядка (ширина штабеля), м.

11.3 Влияние преград на эффективную массу активного заряда

- для экрана, выполненного из малоуглеродистой конструкционной стали типов Ст3-Ст6, требуемую для его разрушения массу ВВ, кг, по тротилу вычисляют по формуле

- если экран выполнен из стального проката (швеллеров, тавров, двутавров, уголков) с листовой стальной облицовкой, то в формуле (20) используют приведенную толщину сечения преграды, вычисляемую по формуле

b - ширина приведенного сечения по нормали к направлению на пассивный заряд, м.

Для улучшения защитных свойств преград за счет повышения их инерционности используют засыпку пустот в преграде песком или обкладывают преграду со стороны поражения мешками с песком. В этом случае в формулу (20) подставляют эффективную толщину преграды

или (22)

Рисунок 2 - Расчетная схема для определения площади приведенного сечения экрана

A - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств материала стены, выбираемый по таблице 6.

Таблица 6 - Значение коэффициента A в зависимости от материала стены

где n - число преград;

11.4 Определение уточненной расчетной загрузки здания (помещения)

- для устойчивых зданий (помещений)

- для зданий (помещений) средней устойчивости

- для зданий (помещений) малой устойчивости

где П - потенциальная энергия разрушенной части здания (помещения), кДж, которую определяют для одноэтажных зданий по формуле

H - высота здания (помещения), м;

Для зданий с отсеками разной высоты расчет потенциальной энергии выполняют аналогично с учетом реальных высот и размеров стен здания (помещения).

Проведение исследований в соответствии с разделом 11 в процессе проектирования новых и реконструкции старых производств позволяет с помощью оптимального размещения рабочих мест на производственных площадях, устройства дополнительных стен, перегородок и экранов разработать специальные мероприятия по уменьшению расчетной загрузки здания без сокращения массы ВВ, необходимой для реализации технологического процесса.

12 Определение центра масс единовременно детонирующего взрывчатого вещества, расположенного рассредоточенно внутри здания

Центр масс единовременно детонирующего взрывчатого вещества рассчитывают в следующем порядке.

12.1 Произвольно в пределах здания, где расположены детонирующие массы взрывчатого вещества, выбирают точку 0, являющуюся центром координат x, y, z. Обычно направление координаты x выбирают вдоль длины здания, y - высоты здания, z - ширины здания.

12.2 Координаты центра тяжести С единовременно детонирующего взрывчатого вещества выбирают по формулам

От этой точки проводят отсчет внешних и внутренних разделительных расстояний (см. раздел 13), оценивают параметры взрывного воздействия на окружающие объекты и т.п.

13 Расчет разделительных расстояний между взрывоопасными зданиями

13.1 Расчет внутренних разделительных расстояний между активными зданиями категории Ас, Алс, Бс и пассивными зданиями на стадии проектирования и оценки уровня безопасности действующих взрывоопасных производств

Таблица 7 - Формулы расчета разделительных расстояний

13.1.2 Расчет внутренних разделительных расстояний между активными и пассивными зданиями по сильной степени разрушения проводят при обоснованном допущении сильной степени разрушения пассивного здания после взрывного воздействия в случае начала и развития аварийной ситуации для конкретного производства.

В приложении А приведен пример расчета внутренних разделительных расстояний между активными и пассивными зданиями.

13.2 Оценка внешних разделительных расстояний от активных производственных зданий

Внешние разделительные расстояния определяют минимальные допустимые безопасные расстояния от активных производственных зданий до жилых, общественных и административных застроек в населенных пунктах, находящихся в непосредственной близости от взрывоопасных производств. При обеспечении внешних безопасных расстояний согласно настоящему стандарту в зданиях и застройках населенных пунктов, находящихся в непосредственной близости от взрывоопасных производств, в случае возникновения аварийных ситуаций возможно разрушение только оконного остекления.

В жилых зданиях, где осуществляется постоянное пребывание людей, допускается разрушение оконного остекления площадью не более 2% от его общей поверхности. Эти здания должны быть расположены от активного производственного здания на расстоянии не менее

Общественные и административные здания не предназначены для постоянного пребывания людей. В них возможно их временное присутствие. Для этих зданий допускается разрушение оконного остекления площадью не более 5% его общей поверхности. Эти здания должны быть расположены от активного производственного здания на расстоянии не менее

Такие же нормы распространяются на административные и общественные здания, расположенные внутри взрывоопасного производства. Архитектурно эти здания должны иметь минимальную площадь остекления.

Для различных случаев расположения активного и пассивного производственных зданий оценка возможной площади разрушения оконного остекления может быть проведена согласно графической зависимости, которая представлена на рисунке 3.

Следует отметить, что представленные формулы и данная зависимость справедливы для обычного остекления. При использовании современного стеклопакетного остекления (включая заделку рам) соответствующие допускаемые разделительные расстояния могут быть уточнены путем проведения экспериментальных исследований с их обязательным согласованием и утверждением.

13.3 Оценка зон осколочного действия взрыва

Зоны осколочного действия взрыва вычисляют по следующим формулам:

- 70%-80% всей массы обломков строительных конструкций и осколков технологического оборудования активного здания выпадает на расстояниях

- 90%-95% всей массы обломков строительных конструкций и осколков технологического оборудования активного здания выпадает на расстояниях

В случае расположения зданий и сооружений в зоне наибольшего разлета осколков рекомендуется предусматривать мероприятия по защите работающих и оборудования.

Рисунок 3 - Зависимость процента площади поверхности разрушенного оконного остекления от относительного расстояния

Приложение А

(справочное)

Примеры расчета внутренних разделительных расстояний между активным зданием и пассивными зданиями взрывоопасного производства

Требуется провести оценку внутренних разделительных расстояний от вновь возводимого здания полимеризации, состоящего из четырех обсыпанных (включая крышу) железобетонных боксов, до окружающих производственных зданий действующего взрывоопасного производства. Масса активного заряда 11000 кг.

Фрагмент генплана рассматриваемого взрывоопасного производства представлен на рисунке А.1.

Согласно рисунку А.1 здание полимеризации окружают три обвалованных малоустойчивых здания, расположенных на расстоянии 111 м каждое, и одно необвалованное здание на расстоянии 131,3 м. Требуемый уровень защиты всех зданий - второй (УЗ-2) согласно разделу 8 настоящего стандарта.

В соответствии с таблицей 7 настоящего стандарта, разделительные расстояния между активными зданиями и малоустойчивыми пассивными зданиями для зарядов массой более 10000 кг определяют по формуле

Второй уровень защиты (УЗ-2) обеспечивает защиту размещаемых в зданиях (сооружениях) технологических процессов, оборудования, веществ и изделий.

Для зданий второго уровня защиты допускается средняя степень разрушения. Согласно исходным данным и рисунку А.1, все пассивные здания малоустойчивые, активное здание обсыпано, обвалованные пассивные здания находятся на расстоянии не ближе 111 м от активного здания, а необвалованное - на расстоянии 131,3 м.

Рисунок А.1 - Фрагмент генплана взрывоопасного производства

Разделительное расстояние между обсыпанным активным зданием и малоустойчивым незащищенным зданием следует рассчитывать по формуле

В реальности в первом случае

Следовательно, согласно таблице 8 по ударно-волновому воздействию обвалованные пассивные здания попадают в зону повреждений ниже слабой степени.

Для необвалованного пассивного здания, находящегося на расстоянии 131,3 м