Файл: Курсовая работа по дисциплине Научные исследования в области техносферной безопасности.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 153
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»Институт дополнительного дистанционного образования (ИДДО)Курсовая работапо дисциплине: «Научные исследования в области техносферной безопасности»Вариант 8Тюмень, 2023Тема 1. Основные приоритеты безопасного научно-технического развития России. Приоритеты безопасного научно-технического развития России:
Тема 2. Анализ конструкционного риска.Конструкционный риск – это риск, связанный с недостатками и дефектами конструкции, недостатками технологии производства и эксплуатационно-технической документации.С учетом внешних воздействий конструкционные элементы могут быть разделены по категориям критичности (ответственности): • конструкционные элементы высокой критичности – элементы, разрушение которых может привести к гибели людей, значительным повреждениям сооружения или значительному загрязнению окружающей среды; • конструкционные элементы невысокой критичности – элементы, разрушение которых не повлечет за собой гибели людей, значительных повреждений сооружения или значительного загрязнения окружающей среды. К конструкционным элементам высокой ответственности должны быть отнесены: • конструктивные элементы юбки и сопряжения юбки с днищем кессона; • стенки колонн в районах соединения их с днищем и верхними плитами перекрытия кессона; • участки стен и перекрытий колонн, подверженные значительным сосредоточенным нагрузкам; • конструктивные элементы, взаимодействующие со льдом; • узлы соединения палубы с колонной; • наружные стены, плиты перекрытия и днище кессона; • водонепроницаемые внутренние стены; • конструктивные элементы опор ответственного оборудования, а также оборудования, обеспечивающего безопасность, включая опоры райзеров; • конструкции, повреждение или разрушение которых приводит к значительному загрязнению окружающей среды, включая райзеры. К конструкционным элементам невысокой ответственности могут быть отнесены: • внутренние конструкции, не участвующие в обеспечении общей прочности; • конструктивные элементы опор оборудования, не отнесенные к элементам высокой ответственности. При возникновении аварийных ситуаций (взрывы, разрушения, пожары, столкновения, обрушения, выбросы химически опасных веществ) в несущих конструкциях достигаются соответствующие предельные состояния. Эти предельные состояния могут изменяться на разных стадиях развития аварий как в направлении увеличения тяжести их последствий, так и в направлении локализации и прекращения развития. При определении безопасности наиболее важных объектов должны быть рассмотрены следующие типы предельных состояний:
- пластическая деформация и формоизменение; - кратковременное вязкое разрушение; - замедленное или быстрое хрупкое разрушение; - длительное статическое разрушение; - циклическое (мало- и многоцикловое) разрушение; - накопление деформаций ползучести; - циклическое накопление деформаций; - потеря устойчивости; - возникновение опасных вибраций; - износ сопряженных узлов; - возникновение и развитие трещин однократного нагружения; - возникновение и развитие трещин циклического нагружения; - коррозионные, коррозионно-механические, кавитационные и эрозионные повреждения; - образование течей; - изменение структур и состояния несущих элементов. Указанные выше предельные состояния определяют методы, структуру и критерии расчетного обоснования безопасности по комплексным подходам механики, физики и химии катастроф. Согласно ГОСТ 27751-88, при расчете конструкции, ее элементов и основания рассматриваются предельные состояния следующих групп. Первая группа включает предельные состояния, превышение которых ведет к полной непригодности всей конструкции к эксплуатации или к полной (или частичной) утрате несущей способности опорного основания платформы. Вторая группа включает предельные состояния, превышение которых делает нормальную эксплуатацию опорного основания платформы невозможной. Предельные состояния первой группы характеризуются: a) переходом в изменяемую систему или потерей равновесия конструкции в качестве твердого тела вследствие ее скольжения, опрокидывания, затопления, разности осадок, разжижения или размыва грунтов, образования пластических шарниров (значительных пластических деформаций) в колоннах; б) потерей несущей способности элементов конструкции или фундамента из-за: утраты прочности и устойчивости, коробления, колебания, хрупкого разрушения, усталости, воздействия пожаров или экстремальных воздействий окружающей среды; в) другими явлениями, которые приводят к ситуации, в которой дальнейшая эксплуатация платформы невозможна (например, чрезмерные деформации палубных конструкций, случайные ударные нагрузки). Первая группа предельных состояний по классификации DNV (Дет Норске Веритас) включает: • основные предельные состояния ULS - сопоставимо с ULS по классификации DNV; • предельные состояния прогрессирующего разрушения PLS - сопоставимо с PLS по классификации DNV;
• усталостные предельные состояния FLS - эквивалентно FLS по классификации DNV. Основные предельные состояния оцениваются по прочности сооружения и его отдельных конструктивных элементов. При этом продольная рабочая арматура проектируется без учета работы растянутого бетона. Поперечная арматура принимается по условиям прочности в арматуре по наклонным сечениям. В процессе проектирования проводятся проверки на действие осевых сил, моментов и поперечных сил, а также выполняются проверки устойчивости. Для плоскостных элементов предусматриваются проверки прочности железобетонных элементов в условиях плоского напряженного состояния.Предельные состояния прогрессирующего разрушения устанавливаются при анализе разрушения сооружения в целом или его элементов, когда происходит последовательное исключение «лишних» связей. На каждом этапе расчета устанавливаются распределения усилий в конструкциях и определяются связи, подлежащие условному исключению на следующем этапе расчета. В результате фиксируются нагрузки, соответствующие разрушению конструкции. Анализ усталости конструкций производится с учетом заданных параметров истории загружения вследствие воздействия окружающей среды, включая: • ожидаемую за весь период эксплуатации сооружения историю загружения льдом (локальной и/или глобальной ледовой нагрузкой) в виде последовательности групп циклов нагружения заданного уровня, а также параметров циклов в пределах группы; • ожидаемую за период эксплуатации историю загружения волнами в виде распределения общего числа волн по группам с различными высотами волн с определением для таких групп количества волновых циклов и их длительности, а также амплитуды циклической нагрузки и ее частоты. Вторая группа предельных состояний эквивалентна предельным состояниям по эксплуатационной пригодности SLS по классификации DNV и включает: • достижение неприемлемых деформаций конструкции или фундамента; • достижение уровней движения и вибрации конструкции или фундамента, неприемлемых для нормальной эксплуатации оборудования персоналом; • локальные повреждения (включая: коррозию, трещины, зоны пластических деформаций (текучести), разрушение и превышающие допустимые смещения соединений), которые вызывают уменьшение срока службы сооружения. Тема 3. Механизмы управления стратегическими рисками.
Стратегические риски в природной и техногенной сферах приобретают в настоящее время стратегический характер в связи с глобальными изменениями среды обитания, развитием техносферы и увеличивающимися масштабами стихийных бедствий.Основными рисками для России в данных сферах являются:
-
Существенное преимущество при отборе предложений имеют задачи, решение которых обеспечивает реализацию приоритетов научно-технологического развития, определенных Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации и ориентированных на создание технологий, имеющих широкое межотраслевое значение – «сквозных» технологий. -
Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта. -
Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии. -
Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровье сбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных). -
Переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработка и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания. -
Противодействие техногенным, биогенным, социокультурным угрозам, терроризму и идеологическому экстремизму, а также киберугрозам и иным источникам опасности для общества, экономики и государства. -
Обеспечение связанности территории Российской Федерации за счет создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики. -
Обеспечение возможности эффективного ответа российского общества на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий, социальных институтов на современном этапе глобального развития, в том числе применения методов гуманитарных и социальных наук.
Тема 2. Анализ конструкционного риска.Конструкционный риск – это риск, связанный с недостатками и дефектами конструкции, недостатками технологии производства и эксплуатационно-технической документации.С учетом внешних воздействий конструкционные элементы могут быть разделены по категориям критичности (ответственности): • конструкционные элементы высокой критичности – элементы, разрушение которых может привести к гибели людей, значительным повреждениям сооружения или значительному загрязнению окружающей среды; • конструкционные элементы невысокой критичности – элементы, разрушение которых не повлечет за собой гибели людей, значительных повреждений сооружения или значительного загрязнения окружающей среды. К конструкционным элементам высокой ответственности должны быть отнесены: • конструктивные элементы юбки и сопряжения юбки с днищем кессона; • стенки колонн в районах соединения их с днищем и верхними плитами перекрытия кессона; • участки стен и перекрытий колонн, подверженные значительным сосредоточенным нагрузкам; • конструктивные элементы, взаимодействующие со льдом; • узлы соединения палубы с колонной; • наружные стены, плиты перекрытия и днище кессона; • водонепроницаемые внутренние стены; • конструктивные элементы опор ответственного оборудования, а также оборудования, обеспечивающего безопасность, включая опоры райзеров; • конструкции, повреждение или разрушение которых приводит к значительному загрязнению окружающей среды, включая райзеры. К конструкционным элементам невысокой ответственности могут быть отнесены: • внутренние конструкции, не участвующие в обеспечении общей прочности; • конструктивные элементы опор оборудования, не отнесенные к элементам высокой ответственности. При возникновении аварийных ситуаций (взрывы, разрушения, пожары, столкновения, обрушения, выбросы химически опасных веществ) в несущих конструкциях достигаются соответствующие предельные состояния. Эти предельные состояния могут изменяться на разных стадиях развития аварий как в направлении увеличения тяжести их последствий, так и в направлении локализации и прекращения развития. При определении безопасности наиболее важных объектов должны быть рассмотрены следующие типы предельных состояний:
- пластическая деформация и формоизменение; - кратковременное вязкое разрушение; - замедленное или быстрое хрупкое разрушение; - длительное статическое разрушение; - циклическое (мало- и многоцикловое) разрушение; - накопление деформаций ползучести; - циклическое накопление деформаций; - потеря устойчивости; - возникновение опасных вибраций; - износ сопряженных узлов; - возникновение и развитие трещин однократного нагружения; - возникновение и развитие трещин циклического нагружения; - коррозионные, коррозионно-механические, кавитационные и эрозионные повреждения; - образование течей; - изменение структур и состояния несущих элементов. Указанные выше предельные состояния определяют методы, структуру и критерии расчетного обоснования безопасности по комплексным подходам механики, физики и химии катастроф. Согласно ГОСТ 27751-88, при расчете конструкции, ее элементов и основания рассматриваются предельные состояния следующих групп. Первая группа включает предельные состояния, превышение которых ведет к полной непригодности всей конструкции к эксплуатации или к полной (или частичной) утрате несущей способности опорного основания платформы. Вторая группа включает предельные состояния, превышение которых делает нормальную эксплуатацию опорного основания платформы невозможной. Предельные состояния первой группы характеризуются: a) переходом в изменяемую систему или потерей равновесия конструкции в качестве твердого тела вследствие ее скольжения, опрокидывания, затопления, разности осадок, разжижения или размыва грунтов, образования пластических шарниров (значительных пластических деформаций) в колоннах; б) потерей несущей способности элементов конструкции или фундамента из-за: утраты прочности и устойчивости, коробления, колебания, хрупкого разрушения, усталости, воздействия пожаров или экстремальных воздействий окружающей среды; в) другими явлениями, которые приводят к ситуации, в которой дальнейшая эксплуатация платформы невозможна (например, чрезмерные деформации палубных конструкций, случайные ударные нагрузки). Первая группа предельных состояний по классификации DNV (Дет Норске Веритас) включает: • основные предельные состояния ULS - сопоставимо с ULS по классификации DNV; • предельные состояния прогрессирующего разрушения PLS - сопоставимо с PLS по классификации DNV;
• усталостные предельные состояния FLS - эквивалентно FLS по классификации DNV. Основные предельные состояния оцениваются по прочности сооружения и его отдельных конструктивных элементов. При этом продольная рабочая арматура проектируется без учета работы растянутого бетона. Поперечная арматура принимается по условиям прочности в арматуре по наклонным сечениям. В процессе проектирования проводятся проверки на действие осевых сил, моментов и поперечных сил, а также выполняются проверки устойчивости. Для плоскостных элементов предусматриваются проверки прочности железобетонных элементов в условиях плоского напряженного состояния.Предельные состояния прогрессирующего разрушения устанавливаются при анализе разрушения сооружения в целом или его элементов, когда происходит последовательное исключение «лишних» связей. На каждом этапе расчета устанавливаются распределения усилий в конструкциях и определяются связи, подлежащие условному исключению на следующем этапе расчета. В результате фиксируются нагрузки, соответствующие разрушению конструкции. Анализ усталости конструкций производится с учетом заданных параметров истории загружения вследствие воздействия окружающей среды, включая: • ожидаемую за весь период эксплуатации сооружения историю загружения льдом (локальной и/или глобальной ледовой нагрузкой) в виде последовательности групп циклов нагружения заданного уровня, а также параметров циклов в пределах группы; • ожидаемую за период эксплуатации историю загружения волнами в виде распределения общего числа волн по группам с различными высотами волн с определением для таких групп количества волновых циклов и их длительности, а также амплитуды циклической нагрузки и ее частоты. Вторая группа предельных состояний эквивалентна предельным состояниям по эксплуатационной пригодности SLS по классификации DNV и включает: • достижение неприемлемых деформаций конструкции или фундамента; • достижение уровней движения и вибрации конструкции или фундамента, неприемлемых для нормальной эксплуатации оборудования персоналом; • локальные повреждения (включая: коррозию, трещины, зоны пластических деформаций (текучести), разрушение и превышающие допустимые смещения соединений), которые вызывают уменьшение срока службы сооружения. Тема 3. Механизмы управления стратегическими рисками.
Стратегические риски в природной и техногенной сферах приобретают в настоящее время стратегический характер в связи с глобальными изменениями среды обитания, развитием техносферы и увеличивающимися масштабами стихийных бедствий.Основными рисками для России в данных сферах являются:
-
риски развития опасных природных явлений (землетрясений, наводнений, ураганов, оползней, подтоплений, карста, лесных пожаров и т.п.); -
риски аварий и катастроф на потенциально опасных объектах; -
загрязнение окружающей среды; -
риски, связанные с глобальным изменением климата, деградацией окружающей среды, планетарные риски; -
истощение природных и биологических ресурсов.