Страница 15: ДСТУ-Н Б EN 1991-1-7:2010. Єврокод 1. Дії на конструкції. Частина 1-7. Загальні дії. Особливі динамічні впливи / Eurocode 1. Actions on structures. Part 1-7. General actions. Accidental actions (60264)

(2) Якщо не виконується динамічний аналіз конструкцій, що можуть піддава­тися удару, рекомендується множити орієнтовні динамічні значення, вказані в таблиці С.4, на відповідний динамічний коефіцієнт. Насправді, значення в таблиці С.4 враховують динамічні ефекти в об'єкті, що ударяє, але не в конструкції. Вказівки щодо динамічних розрахунків приведені в С.4.3. Орієнтовне значення динамічного коефіцієнта складає 1,3 – для лобового удару і 1,7 – для бічного удару.

(3) У зоні порту сили, приведені в таблиці С.4, допускається множити на коефіцієнт 0,5.

(4) Через зменшення швидкості при бічному і кормовому ударі рекомен­дується множити сили, приведені в таблиці С.4, на коефіцієнт 0,3. Визна­чальним при проектуванні може стати бічний удар у вузьких протоках, де неможливий лобовий удар.

(2) In the absence of a dynamic analysis for the impacted structure, it is recommended to multiply the indicative dynamic values given in Table C.4 by an appropriate dynamic amplification factor. Indeed, these values include the dynamic effects in the colliding object, but not in the structure. For information on dynamic analysis, see C.4.3. Indicative values of the dynamic amplification factor are 1,3 for frontal impact and 1,7 for lateral impact.

(3) In harbour areas the forces given in Table C.4 may be reduced by a factor of 0,5.

(4) For side and stern impact it is recommended to multiply the forces given in Table C.4 by a factor of 0,3, mainly because of reduced velocities. Side impact may govern the design in narrow waters where head-on impact is not feasible.

С.4.3 Уточнений аналіз удару судна на внутрішніх водних шляхах

(1) Динамічну ударну силу F_d допускається визначати за формулами (С.8)–(С.13). У цьому випадку рекомен­дується використовувати середнє зна­чення маси для відповідного класу судна в таблиці С.3 і розрахункову швидкість v_rd = 3 м/с, збільшену на швидкість течії.

(2) За необхідності врахування гідро­динамічної маси рекомендується застосо­вувати для цього значення відповідно 10 % витисненої маси води для лобового удару і 40 % – для бічного.

(3) При пружних деформаціях (при E_def ≤ 0,21 МНм) розрахункову динамічну ударну силу допускається розраховувати за формулою (С.8):

C.4.3 Advanced ship impact analysis for inland waterways

(1) The dynamic impact force F_d may be derived from expressions (C.8) to (C.13). In this case, it is recommended to use the average mass value for the relevant ship class defined in Table C.3 and a design velocity v_rd equal to 3 m/s increased by the water velocity.

(2) Where a hydrodynamic mass has to be taken into account values of 10 % of the mass of displaced water for bow and 40 % for side impact are recommended.

(3) For elastic deformations (when E_def ≤ 0,21 MNm) the dynamic design impact force may be calculated from expression (C.8):

МН (MN). (С.8)

(4) При пластичних деформаціях (при E_def > 0,21 МНм) розрахункову динамічну ударну силу допускається розраховувати за формулою (С.9):

(4) For plastic deformations (when E_def > 0,21 MNm), the dynamic design impact force may be calculated from expression (C.9):

МН (MN). (С.9)

Енергія деформації E_def, МНм, відповідає наявній кінетичній енергії E_a у разі лобового удару. У разі бічного удару під кутом α < 45° припускають, що удар є ковзним, і енергію деформації розра­ховують таким чином:

The deformation energy E_def [MNm] is equal to the available total kinetic energy E_a in case of frontal impact, while in case of lateral impact with angle α < 45°, a sliding impact may be assumed and the deformation energy taken equal to

. (С.10)

(5) Для розрахунків ударних сил на основі імовірнісних методів можна викорис­товувати інформацію про імовірнісні моделі базисних змінних, які визначають енергію деформації або ударні характеристики судна.

(6) При виконанні динамічного аналізу конструкцій ударні сили слід моделювати у вигляді напівсинусоїдальних хвильових імпульсів при F_dyn < 5 МН (пружний удар) або у вигляді трапеціподібних імпульсів при F_dyn > 5 МН (пластичний удар). Тривалість навантаження та інша інформація представлені на рисунку С.3.

(5) Information on probabilistic models of the basic variables determining the deformation energy or the ship's impact behaviour may be used for the design impact force based on probabilistic methods.

(6) If a dynamic structural analysis is used, the impact forces should be modelled as a half-sine-wave pulse for F_dyn< 5 MN (elastic impact) and a trapezoidal pulse for F_dyn> 5 MN (plastic impact); load durations and other details are presented in Figure C.3.

пружний удар

elastic impact

(F_dyn ≤ 5 МН)

пластичний удар

plastic impact

(F_dyn > 5 МН)

Позначення

t_r – час вичерпання пружності, с;

t_p – час пластичного удару, с;

t_e – час пружної реакції, с;

t_a – еквівалентна тривалість удару, с;

t_s – загальна тривалість удару, с; t_s = t_r + t_p + t_e;

с – пружна жорсткість судна, = 60 МН/м;

F₀ – пружно-пластична гранична сила, = 5 МН;

х_е – пружна деформація (≈ 0,1 м);

v_n – а) швидкість руху v_r при лобовому ударі;

b) швидкість судна під прямим кутом до точки удару,
v_n = v_rsin α при бічному ударі.

Маса m*, що враховується:

а) при лобовому ударі: загальна маса судна;

b) при бічному ударі: m* = (m₁ + m_hydr)/3

де m₁ – маса судна і m_hydr – додаткова гідродинамічна маса.

Key:

t_r: elastic elapsing time [s];

t_p: plastic impact time [s];

t_e: elastic response time [s];

t_a: equivalent impact time [s];

t_s: total impact time [s]; t_s= t_r+ t_p+ t_e;

c: elastic stiffness of the ship (= 60 MN/m);

F₀: elastic-plastic limit force = 5 MN;

x_e: elastic deformation (≈ 0,1 m);

v_n: a) the sailing speed v_r, for frontal impact;

b) velocity of the colliding ship normal to the impact point v_n = v_rsin α, for lateral impact;

The mass m* to be taken into account is:

а) for frontal impact: the total mass of the colliding ship/barge;

b) for lateral impact: m* = (m₁ + m_hydr)/3;

with m₁ the mass of the colliding ship or barge and m_hydrthe hydraulic added mass.

Рисунок

C.3

Функція залежності навантаження і часу при ударі судна

відповідно при пружній і пластичній реакціях судна

Figure

C.3

Load-time function for ship collision, respectively for elastic

and plastic ship response

(7) Якщо визначене розрахункове значення силу удару, наприклад з таблиці С.3, і необхідно розрахувати тривалість навантаження, то масу m* допускається розраховувати таким чином:

– при F_dyn > 5 МН – прирівнюючи E_def, формула (С.9), до кінетичної енергії E_a = 0,5m*v_n²;

– при F_dyn ≤ 5 МН – безпосередньо за формулою m* = (F_dyn/v_n)²*(1/c), МН с²/м.

(8) Якщо розрахункова швидкість не вказана в проекті, то рекомендується використовувати значення v_rd = 3 м/с, збільшене на швидкість течії; у портах допускається застосовувати швидкість 1,5 м/с. Кут α може бути прийнятий 20°.

(7) When a design value for the impact force is given, e.g. taken from Table C.3, and the load duration has to be calculated, the mass m* may be determined as follows:

– if F_dyn > 5 MN: by setting E_def, expression (C.9), equal to the kinetic energy E_a = = 0,5m*v_n²,

– if F_dyn ≤ 5 MN: directly by m* = = (F_dyn/v_n)²*(1/c) [MN s²/m].

(8) When not specified by the project, a design velocity v_rd equal to 3 m/s increased by the water velocity is recommended; in harbours the velocity may be assumed as 1,5 m/s. The angle α may be taken as 20°.

С.4.4 Уточнений аналіз удару судна на морських водних шляхах

(1) У портах допускається приймати швидкість 1,5 м/с, під час приливу – 5 м/с.

(2) Розрахункову динамічну ударну силу для морських вантажних суден з власною вагою від 500 до 300000 DWT тонн допускається визначати за формулою (C.11):

C.4.4 Advanced ship impact analysis for sea waterways

(1) In harbours the velocity may be assumed as 1,5 m/s and at full sea 5 m/s is recommended.

(2) The dynamic design impact force for sea-going merchant vessels between 500 Dead Weight Tons (DWT) and 300 000 DWT may be determined from expression (C.11):

(С.11)

де:

МНм

та

F_bow – максимальна ударна сила від носової частини, МН;

F_o – початкове значення ударної сили, що дорівнює 210 МН;

E_imp – енергія, що поглинається при пластичних деформаціх;

L_pp – довжина судна, м;

m_x – маса плюс додаткова маса при поздовжньому русі, в [10⁶ кг];

v_o – початкова швидкість судна, v₀ = 5 м/с (у портах – 2,5 м/с).

(3) Для визначення розрахункових удар­них сил на основі імовірнісних методів можна використовувати імовірнісні моде­лі базисних змінних, що описують енер­гію деформації або ударні характеристики судна.

(4) З умови балансу енергії за формулою (С.12) визначають максимальну вм’ятину судна s_max:

where:

MNm

and

F_bow is the maximum bow collision force in [MN];

F_o is the reference collision force = 210 MN;

E_imp is the energy to be absorbed by plastic deformations;

L_pp is the length of vessel in [m];

m_x is the mass plus added mass with respect to longitudinal motion in [10⁶ kg];

v_o is the initial speed of vessel, v₀ = 5 m/s (in harbours: 2,5 m/s).

(3) Probabilistic models for basic variables determining the deformation energy or the ship's impact behaviour may be used where the determination of the design impact force is based on probabilistic methods.

(4) From the energy balance the maximum indentation s_max is determined using expression (C.12):

. (С.12)

(5) Тривалість удару Т₀ визначають за формулою (С.13):

(5) The associated impact duration, Τ₀, is represented by expression (C.13):

. (С.13)

(6) Якщо розрахункова швидкість не вказана в проекті, то рекомендується використовувати значення v_rd = 5 м/с, збільшене на швидкість течії; у портах допускається застосовувати швидкість 2,5 м/с.

(6) When not specified by the project a design velocity v_rd equal to 5 m/s increased by the water velocity is recommended; in harbours the velocity may be assumed as 2,5 m/s.

Додаток D (обов’язковий) Вибухи ВСЕРЕДИНІ ПРИМІ­ЩЕНЬ

D.1 Вибухи пилу Всередині приміщень, в РЕЗЕРВУАРАХ і В бункерах

(1) Тип пилу зазвичай представляють параметром матеріалу K_st, який характеризує поведінку при вибуху в замкнутому об'ємі. Значення K_st можна визначити експериментально стандарт­ними методами для кожного типу пилу.

Примітка 1. Вищі значення K_St призводять до більшого тиску і зменшують час наростання тиску вибуху. Значення K_St залежать від таких чинників, як зміна хімічного складу, розмір частинок і вологість. Орієнтовні значення K_St вказані в таблиці D.1.

Annex D (Informative) Internal explosions

D.1 Dust explosions in rooms, vessels and bunkers

(1) The type of dust should normally be represented by a material parameter K_St, which characterises the confined explosion behaviour. K_St may be experimentally determined by standard methods for each type of dust.

NOTE 1: A higher value for K_St leads to higher pressures and shorter rise times for internal explosion pressures. The value of K_St depends on factors such as changes in the chemical composition, particle size and moisture content. Indicative values for K_St are given in Table D.1.

Таблиця

D.1

Значення K_Stдля пилу

Table

D.1

K_Stvalues for dusts

Примітка 2. При вибуху пилу тиск досягає свого максимального значення через 20-50 мс. Падіння до нормальних значень дуже залежить від легкоскидних елементів і геометрії приміщення.

Примітка 3. Див. також ISO 1684-а Системи захисту від вибуху. Частина 1. Визначення індексів вибуху горючого пилу в повітрі.

(2) Площу скидних елементів у кубічних і витягнутих приміщеннях, суднах і бункерах на випадок вибуху пилу всередині допускається визначати за формулою (D.1):

NOTE 2. In dust explosions, pressures reach their maximum value within a time span in the order of 20 to 50 ms. The decline to normal values strongly depends on the venting device and the geometry of the enclosure.

NOTE 3. See ISO 1684-a Explosion protection systems - Part 1: Determination of explosion indices of combustible dusts in air.

(2) The venting area of cubic and elongated rooms, vessels, and bunkers for dust explosions within a single room may be determined using expression (D.1):

, (D.1)

де:

А – площа скидних елементів, м²;

p_max – максимальний тиск пилу, кН/м²;

K_St – індекс швидкості горіння хмари пилу, кН/м² м с^-1, див. (1);

p_red.max – очікуваний максимально знижений тиск на судні з відкритими клапанами, кН/м²;

p_stat – статичний тиск активації з урахуванням розміру існуючої площі скидних елементів, кН/м²;

V – об'єм приміщення, судна або бункера, м³.

Формула (D.1) застосовується з наступними обмеженнями:

– 0,1 м³ ≤ V ≤ 10 000 м³;

– H/D ≤ 2, де Н – висота і D – діаметр витягнутого приміщення, судна або бункера;

– 10 кН/м² ≤ p_stat ≤100 кН/м² руйнування панелей і дисків з малою масою, що піддаються майже без інерції;

– 10 кН/м² ≤ p_red.max ≤ 200 кН/м²;

– 500 кН/м² ≤ p_max ≤1000 кН/м² для

1000 кН/м² м с^-1 ≤ K_St ≤ 30 000 кН/м² м с^-1 відповідно;

– 500 кН/м² ≤p_max ≤1200 кН/м² для

30000 кН/м² м с^-1 ≤ K_St ≤ 80000 кН/м² м с^-1.

(3) Площу легкоскидних елементів у прямокутних замкнутих приміщеннях можна визначити за формулою (D.2):

where:

А is the venting area [m²];

p_max is the maximum pressure of the dust [kN/m²];

K_St is the deflagration index of a dust cloud [kN/m² m s^-1], see (1);

p_red.max is the anticipated maximum reduced pressure in the vented vessel [kN/m²];

p_stat is the static activation pressure with the size of existing venting areas [kN/m²];

V is the volume of room, vessel, bunker [m³].

Expression (D.1) is valid with the following restrictions :

– 0,1 m³ ≤ V ≤ 10 000 m³;

– H/D ≤ 2, where H is the height and D the diameter of elongated room, vessel or bunker;

– 10 kN/m² ≤ p_stat ≤100 kN/m², rupture disks and panels with low mass which respond almost without intertia;

– 10 kN/m² ≤ p_red.max ≤ 200 kN/m²;

– 500 kN/m² ≤ p_max ≤1000 kN/m² for

1000 kN/m² m s^-1 ≤ K_St ≤ 30 000 kN/m² m s^-1respectively;

– 500 kN/m² ≤p_max ≤1200 kN/m² for

30000 kN/m² m s^-1 ≤ K_St ≤ 80000 kN/m² m s^-1.

(3) The venting area of a rectangular enclosure may be determined by using expression (D.2):

, (D.2)

де:

A – площа скидних елементів, м²;

p_max – максимальний тиск пилу, кН/м²;

К_а – коефіцієнт швидкості горіння хмари пилу, кН/м² м с^-1, див. (1);

p_Bem – тиск, що відповідає розрахунковій міцності конструкції, кН/м²;

p_stat – статичний тиск активації клапанів із урахуванням розміру існуючої площини скидних елементів, кН/м²;

V – об'єм прямокутного замкнутого приміщення, м³.

Формулу (D.2) застосовують з наступними обмеженнями:

– 0,1 м³ ≤ V ≤10 000 м³;

– L₃/D_E ≤ 2, де L₃ – максимальний розмір приміщення; D_E = 2(L₁ x L₂/π )^0,5; L₁ і L₂ – інші розміри приміщення;

– 10 кН/м² ≤p_stat ≤100 кН/м², руйнування панелей і дисків з малою масою, що піддаються майже без інерції;

– 10 кН/м² ≤ p_red.max ≤ 200 кН/м²

– 500 кН/м² ≤ p_max ≤1000 кН/м² кН/м² для

1000 кН/м² m s^-1 ≤ K_St ≤ 30 000 кН/м² m s^-1

– 500 кН/м² ≤p_max ≤1200 кН/м² для

30000 кН/м² м с^-1 ≤ K_St ≤ 80000 кН/м² м с^-1.

(4) Для витягнутих приміщень при L₃/D_E ≥ 2 слід враховувати наступне збільшення площі елементів, що скидаються:

where:

A is the venting area [m²];

p_max is the maximum pressure of the dust [kN/m²];

К_а is the deflagration index of a dust cloud [kN/m² m s^-1], see (1);

p_Bem is the design strength of the structure [kN/m²];

p_stat is the static activation pressure with the size of existing venting areas [kN/m²];

V is the volume of rectangular enclosure [m³].

Expression (D.2) is valid with the following restrictions :

– 0,1 m³ ≤ V ≤10 000 m³

– L₃/D_E ≤ 2, where L₃ is the greatest dimension of enclosure, D_E = 2(L₁ x L₂/π )^0,5, L₁ and L₂ are other dimensions of enclosure

– 10 kN/m² ≤p_stat ≤100 kN/m², rupture disks and panels with low mass which respond almost without intertia

– 10 kN/m² ≤ p_red.max ≤ 200 kN/m²

– 500 kN/m² ≤ p_max ≤1000 kN/m² for

1000 kN/m² m s^-1 ≤ K_St ≤ 30 000 kN/m² m s^-1respectively

– 500 kN/m² ≤p_max ≤1200 kN/m² for

30000 kN/m² m s^-1 ≤ K_St ≤ 80000 kN/m² m s^-1.

(4) For elongated rooms with L₃/D_E ≥ 2 the following increase for the venting area should be considered:

(D.3)

де:

ΔA_H – збільшення площі скидних елементів, м².

D.2 Вибухи природного газу

(1) У будівлях із підключенням природ­ного газу конструкції допускається розра­ховувати на вибух природного газу усере­дині приміщень, використовуючи еквіва­лентний статичний номінальний тиск, що визначається за формулами (D.4) і (D.5):

where:

ΔA_H is the increase for venting area [m²].

D.2 Natural gas explosions

(1) For buildings provided for having natural gas installed, the structure may be designed to withstand the effects of an internal natural gas explosion using a nominal equivalent static pressure given by expressions (D.4) and (D.5):

(D.4)

або

or

(D.5)

приймається більше з двох значень,

де:

p_stat – рівномірно розподілений статичний тиск, при якому відбувається спрацю­вання легкоскидних елементів, кН/м²;

A_v – площа легкоскидних елементів, м²;

V – об'єм прямокутного приміщення, м³.

Формули (D.4) та (D.5) дійсні для приміщень об'ємом до 1000 м³.

Примітка. Тиск від горіння ефективно діє одночасно на всі огороджувальні перекриття приміщення.

(2) У тих випадках, коли легкоскидні бу­дівельні елементи приміщення характери­зуються різними значеннями p_stat, слід ви­користовувати максимальне значення p_stat. Значення p_d > 50 кН/м² не враховують.

(3) Відношення площі легкоскидних еле­ментів до об'єму повинне задовольняти умову (D.6):

whichever is the greater,

where:

p_stat is the uniformly distributed static pressure at which venting components will fail, in (kN/m²);

A_v is the area of venting components, in m²;

V is the volume of rectangular enclosure [m³].

Expressions (D.4) and (D.5) are valid for a room up to 1 000 m³ total volume.

NOTE. The pressure due to deflagration acts effectively simultaneously on all of the bounding surfaces of the room.

(2) Where building components with different p_stat values contribute to the venting area, the largest value of p_stat should be used. No value of p_d greater than 50 kN/m² need be taken into account.

(3) The ratio of the area of venting components and the volume should comply with expression (D.6):

0,05 (1/m) ≤ A_v/v ≤ 0,15. (D.6)

D.3 Вибухи в автоМОБІЛЬНИХ і залізничних тунелях

(1) У разі детонації в автомобільних і залізничних тунелях допускається застосовувати функцію залежності між тиском і часом відповідно до формул (D.7)-(D.9) (див. рисунок D.1a):

D.3 Explosions in road and rail tunnels

(1) In case of a detonation in road and rail tunnels, the pressure time function may be determined using expressions (D.7) to (D.9), see Figure D.1 (a):

, (D.7)

, (D.8)

для всіх інших умов (for all other conditions) , (D.9)

де:

p₀ – піковий тиск (= 2000 кН/м² для звичайного палива із зрідженого газу);

d – швидкість розповсюдження ударної хвилі (~ 1800 м/с);

C₂– швидкість розповсюдження звуку в гарячих газах (~ 800 м/с);

t₀ – постійна часу (= 0,01 с);

|x| – відстань до центру вибуху;

t – час.

(2) У випадку викиду полум’я в автомобільних і залізничних тунелях допускається враховувати наступну криву «тиск–час» (рисунок D.1(b)):

where:

p₀ is the peak pressure (= 2 000 kN/m² for a typical liquefied natural gas fuel;

d is the propagation velocity of the shock wave (~ 1 800 m/s);

C₂ is the acoustic propagation velocity in hot gasses (~ 800 m/s);

t₀ is the time constant (= 0,01 s);

|x| is the distance to the heart of the explosion; t is the time.

(2) In case of a deflagration in road and rail tunnels, the following pressure time characteristic may be taken into account, see Figure D1(b):

, (D.10)

де:

p₀ – піковий тиск (= 100 кН/м для звичайного палива із зрідженого газу);

t₀ – постійна часу (= 0,1 с);

t – час.

(3) Тиск, визначений за формулою (D.10), може бути використанний для всієї внутрішньої поверхні тунелю.

where :

p₀ is the peak pressure (=100 kN/m² for a typical liquefied natural gas fuel;

t₀ is the time constant (= 0,1 s);

t is the time.

(3) The pressure determined by expression (D.10) may be used for the entire interior surface of the tunnel.