Архитектура

Как инженеры могут защитить себя от смертоносных взрывных атак

Как инженеры могут защитить себя от смертоносных взрывных атак

Мир сталкивается с растущей угрозой террористических атак с использованием бомб, предназначенных для разрушения инфраструктуры и нанесения вреда населению. Несмотря на политические и социальные проблемы, связанные с внутренним терроризмом, снижение потерь и террористических угроз с помощью инженерных средств возможно, но при этом непросто. Что касается гражданского строительства, проектирование с учетом ветровых, снеговых, сейсмических, динамических и статических нагрузок является обычным делом. Однако смотреть в лицо вашей структуре, атакованной бомбой или террористом, является реальная угроза что инженеры-строители осознают. Существует предел того, в какой степени проект гражданского строительства может преодолеть взрывчатые вещества, а проектирование конструкций, устойчивых к взрывам на неопределенный срок, просто неосуществимо. Тем не менее, существуют спецификации и критерии, которые можно изменить, чтобы здание выдержало взрывы лучше других.

Во-первых, давайте посмотрим, как взрыв нагружает конструкцию, что продемонстрирует сложность конструкции взрывчатых веществ. Здания обычно подвергаются медленной загрузке или быстрой загрузке меньшими силами. Взрывчатые вещества, с другой стороны, представляют высокие силы и высокие внутренние напряжения за относительно короткий период времени. Вдобавок к этому взрывы обычно локализуются, что дает повышенную силу в небольшой относительной области. Другими словами, взрывонагруженные конструкции испытывают высокие напряжения в короткие очереди. Часто террористические атаки представляют собой последовательные взрывы, которые также могут вызывать у строительных конструкций локализованные точки усталости, вызывающие разрушение.

С точки зрения защиты от взрывчатых веществ подумайте о военных бункерах. Это крепости с толстыми стенами, безветренные - зоны высокой плотности с небольшое внутреннее пространство относительно толщины стены. К сожалению, из-за характера взрывчатых веществ это лучший и наиболее эффективный способ защиты конструкций от взрывов. Хотя взрывное нагружение, как правило, является непредсказуемой наукой, существуют методы, в которых определенные конструктивные особенности могут снизить количество жертв и обеспечить большие шансы на выживание конструкции.

[Источник изображения: Викимедиа]

Один из важнейших методов проектирования взрывчатых веществ - это даже не выбор инженерного проекта, а скорее качественный метод определения того, какие здания предполагают самый высокий риск нападения. Как только это будет определено, инженеры могут получить доступ к стратегическим местам, чтобы укрепить структуру, если позволяют строительные и инженерные бюджеты. Сделать каждое здание защищенным от взрыва невозможно, не говоря уже о финансовом положении.

После оценки угроз и определения ключевых точек расположения инженеры-строители и инженеры-строители могут приступить к моделированию того, как взрыв и ударная волна будут излучаться через пораженную зону, чтобы определить курс действий. Когда бомба приближается к земле, ударные волны рассеиваются сферически от источника, а интенсивность давления уменьшается по мере удаления от источника. Повышенное динамическое давление воздуха, возникающее в результате взрывов, должно где-то сбрасываться, иначе может произойти быстрое повреждение мягких тканей.

[Источник изображения: Викимедиа]

Как правило, во время взрывных атак со стороны шрапнель или ударная волна, только в определенных обстоятельствах здание разрушается до того, как в результате нападения будет эвакуироваться. Это означает, что основной задачей инженеров-строителей является снижение повышенного давления и обеспечение отводных каналов от шрапнели.

В прошлом проектирование взрывных устройств было практически невозможным из-за ограниченного и близорукого взгляда инженеров-людей. Развитие суперкомпьютеров и квантовых вычислений может открыть новую эру защиты от взрывов внутри зданий. Решение таких проблем, как пиковые нагрузки при различных взрывах и снижение рисков, связано с слишком большим количеством переменных, которые современные компьютеры не могут решить за разумный промежуток времени. Однако квантовые вычисления могут позволить решить подобные проблемы относительно мгновенно.

Чтобы понять, как взрыв может повлиять на материал, инженеры-строители используют динамическое моделирование, чтобы виртуально понять последствия взрыва. Пример такого можно увидеть в видео моделирования ниже.

Как вы могли заметить, не существует одного или даже конкретного метода защиты здания от взрывной нагрузки. Однако это не должно вас пугать, поскольку растущие вычислительные мощности и возможности моделирования, доступные инженерам, могут снизить количество жертв и помочь взять под контроль эффекты взрывного терроризма.

Технические источники для этой статьи включают Руководство по проектированию всего здания, Композитные структурные панели, подверженные взрывной нагрузке, и ASCE.

СМОТРИ ТАКЖЕ: Взрывы камеры сгорания зарегистрированы со скоростью 20000 FPS


Смотреть видео: ТОП 10 стран выпускающих инженеров. Профессия инженер еще жива? (January 2022).