АО «ЦИФРА» выполняет проектирование и поверочные расчёты прочности и устойчивости защитных ограждающих конструкций для резервуаров на климатические воздействия по СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия и нагрузки от падения беспилотного летательного аппарата согласно СП 542.1325800.2024. Защитные ограждающие конструкции от беспилотных летательных аппаратов.

Защитные конструкции от БПЛА на основе строительных лесов

Объекты энергетической инфраструктуры, к которым относятся резервуары вертикальные стальные (РВС) для хранения нефти, газа и химических веществ, требуют тщательной защиты от внешних динамических воздействий, поскольку их повреждение может привести к серьезным экологическим и экономическим последствиям. В свете растущего использования дронов для разведки и атак на промышленных объектах ТЭК, защита этих объектов является крайне актуальной задачей проектирования.

Рисунок 1 – Последствия попадания БПЛА в незащищенный РВС. Изображение сгенерировано нейросетью.

В условиях возросшей необходимости защиты объектов энергетической инфраструктуры от воздействия беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), своё применение в сфере обеспечения безопасности находят традиционные строительные леса, на основе которых можно спроектировать и оперативно возвести защитные ограждающие конструкции (ЗОК).

Обстройка лесами производится на рассчитанном расстоянии от РВС, что позволяет отнести точку возможного удара и детонации взрывчатого вещества (ВВ) от резервуара, предотвратив тем самым его критическое повреждение от механического удара или воздействия ударной волны от сдетонировавшего заряда. Для дополнения защитного эффекта конструкцию из строительных лесов можно укрывать специализированными сетками, которые будут препятствовать проникновению фрагментов разрушенного БПЛА в защищаемую зону. 

Рисунок 2 – Типовое решение ЗОК на независимом каркасе из строительных лесов с использованием сеток и металлических канатов без противоосколочных элементов для защиты резервуаров вертикальных стальных (РВС)

Основным преимуществом применения строительных лесов при создании ЗОК является высокая скорость монтажа для оперативного создания защитной ограждающей конструкции. Защитные конструкции для резервуаров из строительных лесов отличаются гибкостью и мобильностью – их можно легко перемещать и адаптировать под текущие задачи. При этом необходимо учитывать, что ЗОК является временным сооружением, в котором не предусматривается постоянное пребывание людей.

Проектирование защитных ограждающих конструкций РВС

Основными элементами ЗОК для РВС являются:

• Опоры и пространственные конструкции, предназначенные для крепления улавливающих сетей и защитных тросовых конструкций ЗОК и воспринимающие нагрузки от падений и взрывов БПЛА;
• Растяжки – пространственные конструкции из стальных тросов (канатов), обеспечивающие пространственную жесткость опорной конструкции ЗОК.
• Защитные элементы сетчатой ячеистой структуры, препятствующие контакту БПЛА или переносимого им заряда с защищаемым объектом;
• Ограждения из стальных тросов (канатов), препятствующие пролету БПЛА;

Предварительные проектные решения ЗОК назначаются исходя из анализа следующих характеристик защищаемого объекта:

• уровня защиты объекта от БПЛА, на основе которого выбирается вероятный тип БПЛА, от атаки которого следует предусмотреть защиту и допустимую приемлемую вероятность разрушения объекта от взрывных нагрузок (нулевая или средняя);
• объемно-планировочных и конструктивных решений защищаемого объекта в части габаритных размеров, материала и конструкции строительного основания для установки несущих конструкций ЗОК;
• материала и конструктивного решения ограждающих конструкций защищаемого объекта.

На основании проведенного анализа назначают принципиальные проектные решения ЗОК. При разработке перечня требований к устройству ЗОК следует определить нормативные и расчетные значения нагрузок и воздействий для расчета эксплуатационно-технических и прочностных характеристик ЗОК и их отдельных элементов. В ходе разработки проектных решений ЗОК проводят обоснование конструктивной безопасности проектных решений ЗОК и их составных элементов расчетным или экспериментальным способом. В раздел проектной документации «Конструктивные решения» в части устройства ЗОК включают результаты расчетного обоснования соответствия технических решений ЗОК требованиям проекта.

Рисунок 3 – Пример защиты РВС из строительных лесов. Источник изображения: dzen.ru

В части расчётного обоснования прочности ЗОК выполняется:

• определение минимального расстояния от резервуара до ЗОК с учетом массы заряда ВВ и заданной вероятности разрушений объекта;
• сбор нагрузок по СП 20.13330.2016 и СП 542.1325800.2024;
• расчет конструктивных элементов ЗОК на воздействие эксплуатационных и особых нагрузок;
• вычисление запаса прочности элементов ЗОК, растягивающих усилий в тросовых растяжках, опорных реакций стоек и перемещений узлов системы при воздействии эксплуатационных и климатических нагрузок;
• определение предельных состояний элементов ЗОК при ударном воздействии от падения БПЛА.

Расчёты прочности ЗОК при попадании БПЛА

Для обеспечения высокой прочности и устойчивости ЗОК из строительных лесов, их способности выдерживать значительные нагрузки для обеспечения надежной защиты резервуаров, проектирование ЗОК должно обязательно сопровождаться расчетом конструктивных элементов на воздействие эксплуатационных и особых нагрузок, выполненным уполномоченной организацией в специализированной программной системе.

Согласно действующей нормативной документации при расчёте прочности ЗОК необходимо рассматривать следующие нагрузки:

• постоянные нагрузки в виде собственного веса улавливающих и опорных элементов ЗОК;
• монтажные нагрузки;
• кратковременные климатические нагрузки (снеговые, гололёдные и ветровые);
• особые климатические нагрузки (экстремальные гололёдные);
• особые нагрузки от падения БПЛА, воздействия от взрыва взрывчатых веществ, размещённых на БПЛА или сбрасываемых ими. Динамические нагрузки от соударяющегося с ЗОК БПЛА должны учитывать массу БПЛА в пределах от 30 до 250 кг, скорость БПЛА от 60 до 200 км/ч и массу заряда ТНТ от 6 до 15 кг.

Рисунок 4 – Пример результатов расчёта прочности ЗОК из строительных лесов (фрагмент) на попадание БПЛА.

Выполненный расчёт прочности позволяет утверждать, что несущая способность металлоконструкций ЗОК при воздействии эксплуатационных и климатических нагрузок обеспечена. При этом важно понимать, что при ударном воздействии БПЛА могут быть получены результаты расчётов ЗОК как для момента удара, так и проведен дополнительный анализ возможного прогрессирующего обрушения ЗОК, дальнейших перемещений конструкций и вероятного контактного взаимодействия элементов ЗОК с защищаемым объектом после удара. Расчёт производится на однократное воздействие особых нагрузок (попадание БПЛА, взрыв на поверхности ЗОК), после чего ЗОК подлежит ремонту.

АО «ЦИФРА» имеет подтвержденный опыт проектирования и расчётов прочности конструкций ЗОК на климатические воздействия и падение беспилотного летательного аппарата, обладает лицензиями на специализированное программное обеспечение и состоит в СРО с правом на подготовку проектной документации, в том числе в отношении особо опасных, технически сложных и уникальных объектов капитального строительства.

Изображение заголовка: spb.prom23.ru