Análisis de versiones de explosión.
«Vivimos en condiciones de amenazante propagación del terrorismo.
Y eso significa — es necesario unir todas las fuerzas de la sociedad y del Estado para repeler al enemigo interno. Este enemigo no tiene conciencia, piedad ni honor.
Sin rostro, nacionalidad ni fe.»
(de un discurso televisado del presidente ruso B.N. Yeltsin, 14 de septiembre de 1999)
¿Explosión doméstica o ataque terrorista?
De una respuesta rápida y correcta a esta pregunta dependen las acciones de los organismos encargados de hacer cumplir la ley, los departamentos de defensa civil y emergencias, los servicios públicos de la ciudad, las instituciones médicas, las autoridades de la ciudad e incluso las autoridades federales.
Especialistas del Centro Científico y Técnico «Resistencia a Explosiones» Responde a esta pregunta utilizando cálculos matemáticos precisos
Temprano en la mañana, a las 5:02, despegó por los aires por la autopista Kashirskoe. Un edificio de ocho pisos quedó completamente destruido. Los especialistas que llegaron rápidamente al lugar del incidente no tienen ninguna duda de que se trataba de un ataque terrorista [Izvestia, 14 de septiembre de 1999].
«8 de septiembre de 1999 a las. 23:58 en «durmiendo» en el distrito de Pechatniki, como resultado de una poderosa explosión, dos entradas de un edificio residencial de 9 pisos en la calle Guryanova volaron y quedaron completamente destruidas [ITAR-TASS, 9 de septiembre de 1999].
Explosión en Volgodonsk el 16 de septiembre de 1999
Como resultado de una explosión llevada a cabo por terroristas en el patio de un edificio residencial en Volgodonsk, se formó un cráter de explosión con un radio (B) de 6,5 m y una profundidad visible (H) de 3,5 m. Ubicado a 15 m del centro del cráter, sufrió graves daños. Todos los paneles de las paredes del edificio de varios pisos que daba al centro de la explosión fueron destruidos y se desprendieron del resto de la casa, pero la casa en sí se mantuvo.
Hay dos versiones sobre la causa de la explosión.
El primero de ellos sugiere que el explosivo fue colocado en un pozo de alcantarillado, que se encontraba debajo del vehículo GAZ-54. Según la segunda versión, el explosivo podría haber explotado en el propio coche.
Versión de la explosión en un pozo de alcantarillado
Supongamos que el explosivo fue colocado en un pozo de alcantarillado.
Hagamos una evaluación preliminar del valor del índice de explosión n:
donde B — radio del embudo; h— línea de menor resistencia (profundidad de carga); N— profundidad del embudo.
La profundidad aparente del embudo H es siempre menor que h — línea de menor resistencia, que puede ser 3-10°o más que H. Usando los datos de la tabla. II (del libro de V.N. Rodionov et al. “Efecto mecánico de una explosión subterránea”. M.: Nedra, 1971), vemos que el valor más cercano a n es la explosión producida en suelo arcilloso. Durante esta explosión, se detonó una carga explosiva que pesaba 0,115 toneladas a una profundidad h = 2,65 m, lo que resultó en la formación de un cráter con un radio B = 4,8 m. Aplicando la ley de semejanza geométrica, encontramos el valor de h durante la explosión. explosión en Volgodonsk:
Finalmente evaluamos el valor del indicador de explosión en Volgodonsk: 
«El número total de víctimas de la explosión en la ciudad de Volgodonsk, región de Rostov, llegó a 310 personas. Según el Centro Regional de Defensa Civil y Asuntos de Emergencia del Cáucaso Norte, murieron 17 personas, de las cuales — dos niños…»
(«Rossiyskaya Gazeta», 17 de septiembre de 1999)
En consecuencia, en nuestra versión índice de explosión n = 1,81. Esto facilita establecer la energía de explosión en equivalente de TNT, suponiendo que la explosión se llevó a cabo en un pozo:
Estimemos los valores de los parámetros de una onda de choque de aire (ASW) que se forma cuando los productos de una explosión atraviesan una cúpula de suelo y se elevan a gran velocidad. Desafortunadamente, en la extensa literatura sobre explosiones de eyección en suelos no hay datos sobre los parámetros de las ondas de choque del aire durante las explosiones de gas ubicadas debajo de una cúpula ascendente.
Dado que a medida que se eleva la cúpula, el área de la superficie interior de la cúpula aumenta constantemente debido a la flexión hacia arriba, surgen tensiones de tracción en el suelo y cuando el suelo se deforma alrededor del 2-3%, se desarrolla una red de grietas. En suelos plásticos arcillosos esto ocurre más tarde, y en aluviones — más temprano. A través de estas grietas, los productos de la explosión irrumpen en la atmósfera.
En el momento en que los gases se abren paso, la velocidad de ascenso de la cúpula comienza a disminuir. A la velocidad máxima de elevación de la cúpula, cuando su aceleración es cero, la presión dentro de la cavidad del cráter resultante y el peso de la cúpula están equilibrados, lo que permite determinar la presión de los productos de la explosión en el momento. .
Encontremos el volumen del embudo debajo de la cúpula, igual, como se cree comúnmente, al volumen de un cono invertido con una altura igual a h y una base igual al área de la sección transversal horizontal del embudo en el nivel de la superficie del suelo.
Volgodonsk se encuentra en la zona de estepa. En el área predominan las margas y arcillas débil y moderadamente saturadas de agua con un peso volumétrico y=1,8 t/m^3. Con base en esto, determinamos el peso del suelo en la cúpula, igual al producto del peso volumétrico. peso del suelo por el volumen de suelo en el embudo levantado por la cúpula:
Encontremos el área de la sección transversal horizontal del embudo al nivel de la superficie del día:
El valor del exceso de presión que equilibra el peso del domo de tierra está determinado por la fórmula:
En el momento en que el gas atraviesa el espesor de la cúpula, una ruptura arbitraria se desintegra debido a las diferencias de presión y temperatura en los productos de la explosión y en la atmósfera.
Resolviendo el problema de la descomposición de una ruptura arbitraria, obtenemos para la versión considerada de la explosión un valor de exceso de presión en la superficie exterior de la cúpula igual a 15 kPa. A una distancia de 15 m de la pared del edificio residencial más cercano, el exceso de presión será de aproximadamente 6,5 kPa. Con tal exceso de presión actuando sobre el edificio, además de la destrucción del vidrio, no podría haber habido ningún otro daño más grave. Por lo tanto, ya podemos decir que la versión de la explosión en el pozo está fuera de discusión.
Calculemos la cantidad de energía contenida bajo la cúpula en el momento en que los productos de la explosión irrumpieron en la atmósfera. En este momento, como muestran las estimaciones, teniendo en cuenta que durante el desarrollo de la cúpula se formó debajo de ella un espacio adicional en forma de segmento esférico, el volumen de gases es aproximadamente 1,5 veces mayor que el volumen de la cono de suelo previamente calculado y mide aproximadamente 240 m^3.
La cantidad de energía contenida en los productos de la explosión se obtiene de la expresión 
donde p0 es la presión atmosférica, k &# 8212; índice adiabático.
En equivalente de TNT, teniendo en cuenta que 1 kg de TNT equivale a 4240 kJ, esto equivale a 23,15 kg.
Estimemos la proporción de energía atribuible a los productos de la explosión en el momento de la explosión. su avance a través de la cúpula: 
Con los indicadores de embudo más utilizados en las explosiones de eyección (n = 1-2), esta participación en una amplia gama de cambios en los pesos de las cargas de 0,1 a 981 unidades está en el rango del 4-11%. Es esta porción de la energía la que se gasta en la formación de VSW.
Es de interés cuál fue la velocidad máxima de ascenso de la cúpula vm:
donde E — peso de la carga, kgf (energía de explosión en equivalente de TNT); h— profundidad de colocación de carga, m
Los impactos sobre el edificio con terrones de tierra que vuelan a una velocidad de 69,5 m/s podrían causar una gran destrucción, pero no pudieron haber causado la destrucción que realmente ocurrió.
Teniendo en cuenta todo lo anterior, llegamos a la conclusión de que la versión de la explosión en el pozo de alcantarillado es incorrecta.
La versión de la explosión en el automóvil GAZ-54
La versión de la explosión en el automóvil GAZ-54
Según En la segunda versión de la explosión en Volgodonsk, el explosivo se colocó en un vehículo GAZ-54.
Durante una explosión terrestre de una carga explosiva en la superficie del suelo según la metodología del VIA que lleva su nombre. V.V. Radio del embudo de Kuibyshev B=0,84*C^1/3. A partir de aquí, el peso de la carga (energía total de explosión en equivalente de TNT) basado en el valor conocido B = 6,5 m se calcula mediante la fórmula:
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En una explosión terrestre, entre el 15 y el 18% de la energía de la carga se gasta en crear un cráter y aflojar el suelo. En consecuencia, sólo el 85-82% se utiliza para crear explosivos. Por lo tanto, Suv = 0,82 x 463 = 380 kgf.
Las distancias dadas para una explosión terrestre se obtienen a partir de la dependencia
donde R — distancia del centro de la carga. Las distancias desde el centro de la explosión hasta los diferentes pisos del edificio residencial eran diferentes, al igual que los ángulos en los que el frente VUV se encontraba con la superficie de la pared al nivel de los diferentes pisos. Por lo tanto, surgió el problema de la reflexión oblicua de las ondas de choque.
El exceso de presión en el frente de onda se calculó utilizando la fórmula de M.A. Sadovsky, y los valores del exceso de presión reflejados en diferentes ángulos de encuentro — según el algoritmo de Friedrichs y Courant. Según el cálculo, los valores fueron iguales a 302 kPa en el primer piso y 35 kPa en el decimosexto piso, y los valores — 1147 y 56 kPa, respectivamente.
La duración de la fase positiva del VSW se estimó mediante la fórmula
Así, a una distancia de 15 m del centro de la explosión en el primer piso, el tiempo de acción de las olas fue de 17,55 ms (tiempo de acción efectivo de 8,95 ms), y a una distancia de 43 m al nivel del decimosexto piso &# 8212; 39,6 ms (tiempo efectivo 29,8 ms).
Comparamos estos valores con los períodos de vibraciones naturales de las placas — paneles de pared Tpl y el edificio en sí como un todo Tbuilding. El período de vibraciones naturales de una losa de hormigón armado de dimensiones 0,15 x 2,7 x 4 m, teniendo en cuenta el debilitamiento por las aberturas de las ventanas, es de unos 60 ms. Por tanto, la carga sobre los paneles debe calcularse como impulsiva. El período de oscilaciones naturales de un edificio de varias plantas en su conjunto es de unos 3000 ms, por lo que su estabilidad también está determinada por la carga impulsiva.
La carga estática equivalente bajo la influencia de una carga impulsiva se define como la producto del impulso específico y la frecuencia de las oscilaciones naturales:
Dado que el impulso específico que actúa sobre cada piso sobre el panel y sobre todo el edificio es el mismo, la carga estática equivalente transmitida sobre los paneles y sobre todo el edificio será inversamente proporcional a los períodos de sus propias oscilaciones, es decir, la carga. en los paneles será 50 veces mayor (3000/60) que en todo el edificio. Esto provocará el colapso de los paneles de la pared, evitando así que todo el edificio se vuelque.
De hecho, esto es lo que sucedió: los paneles de las paredes del primer al último piso se derrumbaron, pero toda la casa permaneció en su lugar. (En este caso, los paneles de pared en relación con todo el edificio desempeñaron el papel de una pantalla protectora contra caídas).
Los cálculos realizados muestran que la versión de una explosión explosiva en un automóvil es más plausible.
Explosión en el edificio 6, edificio 3 en la autopista Kashirskoye 13.09.99
«El poder de la explosión en el edificio 6, edif. 3 en la autopista Kashirskoe era tal que de la casa sólo quedaron escombros. La carga explosiva oscilaba entre 200 y 250 kgf de TNT. Al mismo tiempo, la naturaleza de la destrucción de las casas vecinas (en la mayoría de ellas solo se rompieron vidrios) permite afirmar inequívocamente que la explosión no fue volumétrica, por lo que la carga se colocó en el sótano del edificio… » (De una entrevista con el director del Centro Científico y Técnico «Resistencia a Explosiones» académico A. Mishuev a los medios rusos)
La casa de ladrillos de ocho pisos volada estaba ubicada en un bloque delimitado por el Pasaje Khlebozavodsky desde el norte y la autopista Kashirskoye desde el este (consulte el diagrama de ubicación en la Fig. 1). El barrio está construido con edificios de ladrillo de 8 y 9 pisos, con excepción de los de 2 pisos: el edificio 6, el edificio 4 (jardín de infantes) y el edificio 8, el edificio 5, así como un edificio escolar de cinco pisos No. 543 (edificio 6, edificio .2). Las bases de los edificios de 2 pisos están ubicadas en una terraza, elevándose sobre el resto del bloque aproximadamente entre 1,8 y 1,9 m.
El barrio está ajardinado con árboles altos hasta el cuarto o quinto piso. En medio de la cuadra hay un edificio de cinco pisos: no. 6, edificio 2 (escuela No. 543). El edificio volado en Kashirskoye Shosse, 6, edificio 3 ocupa una posición en el bloque ligeramente desplazada hacia el oeste desde el centro del bloque.
Análisis general del estado de la zona y de la explosión ocurrida
En toda el área del bloque en todas direcciones, la superficie del suelo está cubierta con una gran cantidad de fragmentos de estructuras de ladrillo y hormigón. La mayor densidad de dispersión de escombros se observa en la dirección del edificio 6, edificio 4 y en el espacio entre los edificios, edificio 8, edificio 4 ID. 8, edificio 3. Esto permite suponer que el centro de la explosión se produjo en la parte sureste del edificio 6, edificio 3. Todas las paredes de las casas vecinas que dan al centro de la explosión están cubiertas de un fino polvo de ladrillo de color naranja. El mismo polvo se posó sobre las hojas de los árboles y se pegó a sus troncos, especialmente desde el centro de la explosión. Este polvo es típico después de explosiones de explosivos que tienen un alto efecto de voladura (aplastamiento) y está prácticamente ausente durante explosiones de mezclas de gas y aire que, debido a las bajas presiones que se desarrollan durante las explosiones internas (10-15 kPa), no tener un efecto explosivo. Por ejemplo, durante las deflagraciones terrestres y las explosiones de detonación de mezclas de gas, vapor y aire (GVAS), no se forma un cráter de explosión.
Sobre esta base, se llegó a una conclusión inequívoca: la explosión que se produjo es una sabotaje explosión de explosivos.
La onda expansiva tiene forma esférica y, en caso de explosión en el suelo, — hemisférico. Teniendo en cuenta que la destrucción del acristalamiento se produjo principalmente en los primeros pisos de los edificios circundantes, concluimos que el centro de la explosión se produjo a la altura del primer piso del edificio nº 6, nº 3 o en su sótano. En este caso, todas las distancias desde el centro de la explosión tienen los valores más pequeños en el nivel de la superficie del suelo, y las presiones en la onda de choque de aire (ASW) tienen los valores más grandes.
Estimación de la energía de explosión
La explosión se produjo dentro del edificio, por lo que se podía esperar de antemano que la onda de choque del aire fuera del edificio explotado representaría una pequeña parte de la energía de la explosión. La evaluación más fiable se puede extraer de la destrucción del vidriado de la pared del edificio nº 6, K.I, situada frente al centro de la explosión. Además, no hay edificios en el camino de propagación de ondas explosivas en esta dirección. La destrucción del acristalamiento de la pared indicada corresponde al impacto de una onda reflejada con una intensidad de aproximadamente 10 kPa. Por lo tanto, había aproximadamente 5 kPa en la onda transmitida. Distancia desde el centro de la explosión hasta la pared en cuestión — 84 m Estos datos nos permiten estimar el valor de la energía en equivalente de TNT que cayó sobre la parte del explosivo.
Para determinar la distancia reducida R para una explosión terrestre, utilizamos la fórmula
Por tanto, la energía de formación de una onda explosiva es:
Cuando la presión en el frente de la onda que pasa es de 5 kPa, la distancia reducida es R = 19,55 m/kgf^1/3. Por lo tanto, Suv=39,66=40 kgf.
Estimaremos la energía total de la explosión utilizando la fórmula dada en las «Reglas unificadas de seguridad para trabajos de voladuras»:
De acuerdo con las «Reglas uniformes de seguridad para voladuras» En caso de destrucción total del acristalamiento, daño parcial a los marcos, puertas, daño al yeso y a las particiones de luz internas, el coeficiente K para una carga enterrada hasta su altura tiene el valor K = 2-4. Si la carga se encuentra en la superficie de la tierra, el coeficiente indicado tiene el valor K = 8-10. En este caso, es recomendable tomar el valor K = 6. Entonces la energía total de la explosión:
Así, en La formación de una onda de choque externa consumió alrededor del 20°o de la energía total de la explosión, y la destrucción del edificio — 80% de la energía total de la explosión.
Sobre la naturaleza del explosivo utilizado
Según los últimos datos, en el caso que nos ocupa, para la explosión se utilizó una composición de nitrato de amonio (20%) y TNT (80%) mezclado con azúcar granulada. El uso de azúcar granulada es importante no sólo para enmascarar explosivos. Cuando explota un explosivo, el azúcar granulada sirve como una especie de tapón (represa), asegurando la respuesta completa de toda la masa del explosivo. Además, el azúcar granulada, convertido en polvo durante una explosión explosiva y al entrar en contacto con el oxígeno del aire, explota por sí solo. Esta explosión de polvo de sustancia combustible orgánica finamente dispersada aumenta el efecto de propulsión (dispersión) de la explosión.
Esta combinación de explosivos y sustancia inflamable aparentemente se había elaborado de antemano. Se pueden esperar otras combinaciones, por ejemplo, con polvo de carbón, harina, polvo de aluminio, etc.
Influencia en la naturaleza de la destrucción del blindaje mutuo de edificios vecinos y espacios verdes
Al examinar las consecuencias de la explosión, se comprobó que la altura de los restos amontonados del edificio explotado en su parte norte alcanzaba la altura del cuarto piso del edificio vecino de nueve pisos (edificio 4, edificio 3), y en la parte sur — altura del segundo piso. Esto indica que la carga se ubicó en la parte sureste del edificio 6, edificio 3. En toda el área del bloque, el efecto de la onda de choque fue algo debilitado por la copa de grandes árboles.
En la tabla . La Figura 1 muestra los parámetros del choque aéreo para una explosión terrestre de explosivos (TNT) que pesa 40 kg en un área abierta, a distancias ligadas a las esquinas individuales de los edificios ubicados en el bloque expuesto al choque aéreo (ver Fig. 1).
En la tabla. 1 punto «O» — este es el centro de la explosión. Distancias desde el centro de la explosión a los puntos indicados en la Fig. 1, determinado a partir del Atlas de Moscú. Las presiones excesivas Drd en el frente de las ondas de choque del aire se calculan mediante la fórmula de M.A. Sadovsky, escrito para facilitar el cálculo en forma de Horner:
donde R es la distancia reducida, m/kgf^1/3. Los valores de la presión de velocidad qf en el frente de onda se calcularon mediante la fórmula
El La presión reflejada se determinó mediante la expresión
Dado en la tabla. 1, los valores de los parámetros de la onda de choque del aire son de naturaleza estimada. Son válidos para zonas llanas y abiertas. La distribución real de los parámetros de choque aéreo estuvo fuertemente influenciada por el blindaje mutuo de los edificios y los grandes árboles con hojas no caídas que crecían en el lugar. Sin embargo, los datos de la tabla 1 permiten navegar en orden de magnitud y por lo tanto son útiles para analizar la naturaleza de la destrucción e identificar anomalías.
Dado que el equivalente de TNT de una onda de choque es 40 kgf, el tiempo de acción de la fase positiva de la onda de choque T^ es muy corto y se encuentra, por ejemplo, a distancias de 18 y 100 m del centro de la explosión, 7,8 y 18,5 ms, respectivamente.
Esto significa que la destrucción de edificios que tienen un período de oscilación natural de más de 1000 ms (significativamente más largo que el tiempo de acción de la fase positiva de la onda) dependerá de la magnitud del pulso en la onda de choque y de la destrucción. de vidrio, cuyo período de oscilación es pequeño, — sobre el valor del exceso de presión en la onda de choque del aire.
Impulso específico de la onda de choque, determinado por la dependencia
es 325 y 58 Pa a distancias de 18 y 100 m, respectivamente. Este impulso específico es pequeño y no puede dañar el edificio.
Los edificios situados junto al edificio n° 6 y el edificio 3 sufrieron principalmente daños en el acristalamiento, y sólo a corta distancia (edificio 8, edificio 4) las particiones internas resultaron dañadas por la onda de choque. Los cristales de las ventanas, que no se encontraban en la sombra geométrica de los edificios de enfrente, fueron destruidos por la acción combinada de fragmentos de ladrillos lanzados y la presión excesiva del impacto del aire. Los edificios individuales que tenían paredes perpendiculares a la dirección de movimiento de la onda de choque del aire quedaron expuestos a la onda reflejada (paredes en forma de L en el plano del edificio 4, edificio 3; edificio 4, K.I ID. 6, edificio 1).
Acerca de la naturaleza de la destrucción
La investigación realizada en MGSU sobre los patrones de destrucción de vidriados mostró que son de naturaleza probabilística y están sujetos a la ley de distribución de Weibull. Esto se debe al hecho de que el vidrio elaborado con arena de silicato de diferentes canteras tiene diferentes datos de resistencia. Durante el proceso tecnológico de fabricación, transporte e instalación, el vidrio sufre diversas microfisuras que lo debilitan.
La naturaleza de la destrucción depende del espesor del vidrio, la forma y tamaño de la hoja, el método de fijación del vidrio. (en abrazaderas, junquillos, masilla), así como en las filas de acristalamiento. Los acristalamientos dobles y triples son mucho más resistentes que los acristalamientos simples.
Para aumentar significativamente la estabilidad del acristalamiento en las casas, se puede recomendar el uso de marcos con celdas pequeñas. Esta medida es eficaz en edificios residenciales y en industrias donde no se forman mezclas explosivas.
Un estudio de las consecuencias del terrorismo. El ataque a la autopista Kashirskoye demostró que cuando se exponen a cortas ondas de choque de aire que se mueven sobre la superficie del vidrio, aumenta la resistencia del vidrio a la destrucción. (Esto se puede ver en el ejemplo del acristalamiento de la fachada de la escuela número 543, donde en los pisos superiores permaneció intacto cuando se expuso a una ola que se aproximaba con una intensidad de 15…7 kPa.)
El examen mostró que la explosión en el edificio de la autopista Kashirsky, 6, edificio 3 es consecuencia de un ataque terrorista.
El centro de la explosión se localizó en la planta baja en la parte sureste del edificio, lo que provocó la naturaleza asimétrica de la destrucción.
La naturaleza principal y masiva de la destrucción en las casas vecinas — Se trata de la destrucción del acristalamiento, que es extremadamente peligrosa en invierno, ya que provoca la descongelación de los sistemas de calentamiento de agua y los deja fuera de servicio durante mucho tiempo.
La destrucción del acristalamiento se observa principalmente en los pisos inferiores y en las paredes. frente al centro de la explosión, que también estuvieron expuestos al flujo de fragmentos de ladrillo.
Los vidrios en los marcos que tenían celdas de un área más pequeña (travesaños laterales que se abren, ventanas de la escuela No. 543) en muchos casos permanecieron intactos.
La energía total de explosión en equivalente de TNT se estima en aproximadamente 200 kg, de los cuales unos 40 kg se convirtieron en energía VUV. Según una serie de características, el explosivo era una mezcla de nitrato de amonio y TNT mezclados con azúcar granulada. El azúcar granulada aumenta la integridad de la liberación de energía del TNT y potencia el efecto propulsor de la explosión