Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Салымова Евгения Юрьевна

Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах
<
Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Салымова Евгения Юрьевна. Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах: диссертация ... кандидата технических наук: 05.26.03 / Салымова Евгения Юрьевна;[Место защиты: Московский государственный строительный университет].- Москва, 2014.- 110 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Анализ существующих методик по определению критических параметров опасных факторов пожара в помещении, а также методов определения площади лск при внутренних взрывах 11

1.1.Полевая модель определения газодинамических характеристик при пожаре в помещении. 11

1.2.Зонная математическая модель развития опасных факторов в начальной стадии пожара 13

1.3. Интегральная математическая модель развития опасных факторов в начальной стадии пожара. 17

1.4.Внутренний взрыв. Его характеристика. 21

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1. 28

ГЛАВА 2. Определение коэффициента теплопотерь в помещениях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей. определение критических значений офп в зависимости от уровня истечения газов на начальной стадии пожара 29

2.1.Влияние коэффициента теплопотерь на процесс формирования опасных факторов пожара в зданиях из сэндвич – панелей, на начальной стадии его развития (интегральная модель развития пожара) 29

2.2. Определение коэффициента теплопотерь в зданиях с внутренней отделкой (на примере гипсокартона) 39

2.3.Влияние коэффициента теплопотерь на процесс формирования опасных факторов пожара в зданиях из сэндвич – панелей, на начальной стадии развития пожара (зонная модель развития пожара) 41

2.4. Влияние условий газообмена и начальной температуры на формирование ОФП на начальной стадии развития пожара 43

Выводы по главе 2. 55

ГЛАВА 3. Динамика изменения давления при внутреннем взрыве в зданиях с сэндвич - панелями в качестве ЛСК 56

3.1.Описание процесса изменения давления при внутреннем взрыве с учетом истечения газов 56

3.2. Зависимость пиков давления при внутреннем взрыве от свойств газовой смеси, параметров ЛСК и от свойств скорости взрывного горения 60

3.3. Экспериментальное изучение процесса вскрытия сэндвич - панели, как легкосбрасываемой конструкции при внутреннем взрыве 75

Выводы по главе 3. 87

Основные выводы и предложения 88

Список литературы 91

Интегральная математическая модель развития опасных факторов в начальной стадии пожара.

Первый шаг использования зонной модели развития пожара был сделан в [4], выполненной под руководством проф. Ю.А. Кошмарова.

Основной задачей при рассмотрении трёхзонной модели развития пожара в помещении является определение динамики роста размеров припотолочной зоны (П.З.) и среднеобъемных параметров газовой среды в ней. При этом часто предполагается, что обмен энергией и веществом по нижней границе зоны отсутствует. Горячие газы поступают в зону только посредствам конвективной колонки с параметрами характерными для сечения колонки на уровне нижней границы припотолочной зоны. Вошедший в П.З. газ мгновенно перемешивается по всему объему. Обмен энергией с внешней средой осуществляется теплоотводом в ограждающие конструкции. Для определения этих теплопотерь решается задача по теплообмену между газовой средой и ограждающими конструкциями. Постановка этой задачи сводится к решению уравнения теплопроводности для плоской стены (пластины) с граничным условиями, учитывающими конвективный теплообмен с двух сторон и лучистый теплообмен с внутренней стороны [28].

В [28] также изложен подход к определению теплообмена между газовой средой и ограждающими конструкциями, который сводится к определению осредненного за время протекания пожара коэффициента теплопотерь

Значительный вклад в развитие зонного метода моделирования сделан в работах проф. Пузача СВ., работы которого посвящены динамике развития припотолочной зоны [57], с учетом влияния дымоудаления на наступление критических значений ОФП [59], особенностям использования зонной модели в помещениях сложной геометрической формы [58].

Для практического использования безусловно подход с введением коэффициента теплопотерь является более удобным, так как является обобщением для многих подобных случаев. Но несмотря на это, случай ограждающих конструкций из трёхслойных сэндвич-панелей является заслуживающим отдельного рассмотрения и дальнейшего обобщения условий теплообмена между газовой средой и ограждающими конструкциями, ввиду значительного отличия их теплофизических характеристик от обычных кирпичных стен.

Важным моментом в развитии зонной модели является определение параметров конвективной колонки. В первых работах, посвященных зонной модели [16], параметры конвективной колонки задаются выражениями:

Qпожар = yrудQнr! - скорость тепловыделения, Вт; Qрн - теплота сгорания, Дж/кг; у/уд - удельная скорость выгорания, кг/м2с; g - ускорение свободного падения, м/с2; Т0 и р0 - температура и плотность холодного (окружающего) воздуха; Gк - расход газов через сечение струи, отстоящее от поверхности горения на расстояние y, кг/с; Ср - изобарная теплоемкость газа, Дж/кгК; % - доля, приходящаяся на поступающую в ограждение теплоту от выделившейся в очаге за счет излучения горения; y - координата сечения колонки, отсчитываемая от поверхности горения, м; y0 - расстояние от фиктивного источника тепла до поверхности горения, м.

Массовый расход газов в конвективной колонке в последнем выражении согласуется с асимптотическим поведением турбулентных конвективных струй при естественной конвекции, что является существенным преимуществом, так как вселяет уверенность в адекватном описании переноса вещества и энергии колонкой. В работе СВ. Пузача [56] конструируются модели газовой колонки, в которых сама колонка разбивается на несколько зон. Каждая зона характеризуется своей зависимостью для выражения массового расхода и для температуры в колонке. Эти зависимости носят полуэмпирический и эмпирический характер. Также в них часто входят размерные константы, что свидетельствует об ограниченности применения указанных соотношений. Указаний на область применения данных зависимостей обнаружить часто не удается. Коэффициент теплопотерь для зонной модели иногда просто задается, как в [28]. Неплохой результат для коэффициента теплопотерь в случае описания пожара по зонной модели может дать использование его значения определенного по интегральной модели. Так как в обеих случаях происходит усреднение параметров среды по объему либо помещения либо припотолочной зоны и к концу развития припотолочной зоны они совпадают.

Интегральная математическая модель развития опасных факторов в начальной стадии пожара. Существенное развитие интегральная математическая модель пожара получила в работах учеников проф. Ю.А. Кошмарова - А.В. Матюшина, СИ. Зернова, В.М. Астапенко, Ю.С. Зотова, А.Н. Шевлякова, И.Д., Гуско, В.А. Козлова и др. В частности, интегральная модель пожара была дополнена дифференциальным уравнением, описывающим изменение оптической концентрации дыма в помещении при пожаре [18]. Интегральная математическая модель пожара описывает в самом общем виде процесс изменения во времени состояния газовой среды в помещении.

С позиции термодинамики газовая среда, которая заполняет полностью всё помещение, есть открытая термодинамическая система. Ограждающие конструкции и наружный воздух являются внешней средой по отношению к этой системе. Данная система взаимодействует с внешней средой путём тепло- и массообмена. В процессе развития пожара через одни проёмы помещения выталкиваются нагретые газы, а через другие поступает холодный воздух. Количество веществ, т.е. масса газа в рассматриваемой открытой системе, изменяется в течение времени. Поступление холодных газов обусловлено работой проталкивания, которую совершает внешняя среда. Термодинамическая система совершает работу выталкивания нагретых газов из помещения во внешнюю атмосферу. Также эта система взаимодействует с ограждающими конструкциями путём теплообмена.

На начальной стадии пожара, возникающего в помещении, наблюдается специфический режим газообмена помещения с окружающей средой. Особенность заключается в том, что процесс газообмена идёт в одном направлении из помещения во вне, через все имеющиеся проёмы и щели. Поступление воздуха в помещение из окружающей среды в этот период отсутствует. Лишь спустя какое-то время, когда средняя температура среды в помещении достигает определённого значения, процесс газообмена становиться двусторонним. Продолжительность начальной стадии пожара, при которой происходит «односторонний » газообмен, зависит от размеров проёмов.

Предположение об отсутствии поступления воздуха в помещение из окружающей среды, позволяет в дифференциальных уравнениях пожара отбросить члены, содержащие поступление воздуха, так как:

Кроме того, будем рассматривать помещения, степень негерметичности которых такова, что повышение давления практически не происходит, и оно остается постоянным, равным давлению наружного воздуха.

Определение коэффициента теплопотерь в зданиях с внутренней отделкой (на примере гипсокартона)

Опубликованные материалы по внутренним взрывам (внутри помещения) охватывают широкий круг вопросов, связанных с обеспечением взрывоустойчивости и взрывобезопасности зданий и помещений взрывоопасных производств и с изучением основных физических процессов, определяющих характер протекания взрыва в условиях вскрытия части площади ограждающих конструкций [83, 33, 91, 88, 89, 90, 42, 100, 92, 80, 36, 17, 68, 79, 67, 19, 52]. Важное значение имеет сопротивление несущих конструкций здания усилиям, возникающим в несущей системе в результате действия взрыва. Это сопротивление определяет допустимое давление взрыва [61, 50, 51, 60, 63, 35, 27, 24, 25, 26, 9, 21, 22, 23].

Разработку нормативной базы и создание научного фундамента под эту базу осуществляли сложившиеся научные коллективы: ВНИИПО, ИХФ РАН, МГСУ, СО РАН, ЦНИИ Промзданий.

В соответствии с [5] к взрывоопасным помещениям относятся такие, в объёме которых может выделиться столько горючего вещества, что при его медленном сгорании уровень избыточного давления превысит АР=5 кПа. В пересчёте на стехиометрический состав, при полной загазованности Л/ 750 кПа для большинства углеводородных горючих. Используя такие плохоконтролируемые параметры, как коэффициент участия горючего во взрыве и негерметичность помещения, удаётся снизить уровень давления взрыва, примерно, в 5-6 раз. Это значит, что при загазованности выше, чем 3.5-4% в пересчёте на стехиометрию, помещения будут взрывоопасными. Однако, если отбросить негерметичность помещения и коэффициент участия горючего во взрыве, то предельный уровень загазованности снизится до 0.5-0.6%.

Согласно [5] здания со взрывоопасными помещениями должны быть обеспечены легкосбрасываемыми конструкциями (ЛСК), которые вскрываясь, обеспечивают снижение избыточного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при внутренних аварийных взрывах ГС. Эффективность снижения этого давления зависит от ряда факторов. Наиболее важными из них являются:

Площадь проемов, согласно [5], перекрываемых ЛСК определяется расчетом или назначается из условия 0,05 V0 — для категории А и 0,03 V0 — для категории Б (где V0 — объем помещения, м3). В [5] предъявляются также требования к конструкции ЛСК, в частности к остеклению.

Для проведения расчетов площади вскрывающихся конструкций необходимо учитывать скорость нарастания давления, которая зависит от скорости выделения энергии, объема помещения, от скорости вскрытия проемов, перекрытых ЛСК, от уровня давления, которое можно допустить в помещении, не вызвав при этом разрушения несущих конструкций. К настоящему времени законченной, учитывающей все перечисленные факторы, методики расчета площади ЛСК нет. Поэтому проектировщики ограничиваются критериями 0,05V0 и 0,03V0 для определения площади ЛСК. Поскольку указанные критерии научно не обоснованы, часто при внутренних аварийных взрывах происходят разрушения с тяжелыми последствиями, несмотря на выполнение требований [5].

Наиболее важной и трудной задачей является предсказание возможной скорости взрывного горения в условиях аварии на реальном производстве. Динамика изменения давления внутри помещения при внутреннем взрыве в нем экспериментально исследовалась в работах как отечественных Бабкин В.С. [8], Казеннов В.В. [20],Орлов Г.Г. [64], [44], Федотов В.Н. [65], Дорофеев С.Б. [76] так и зарубежных специалистов W.Barkneht [69], D. Bradley [71], [72], J.HS. Lee и I.O. Moen [81, 73, 84], A.H.J. Pasman [93], H.J. Nettleton [87], R.G. Zaloh [101]. В ряде работ наряду с изменением давления исследовалась эволюция изменений формы пламени из-за влияния ограждающих поверхностей и истечения газов [7, 78, 77, 86].

В работах [34, 49, 48] методом, известным как метод крупных частиц, прослеживается форма пламени по мере его распространения. В этих работах пламя представляется как материальная поверхность, на которой происходит выделение тепловой энергии, а её движение относительно свежего газа задается как скорость ламинарного пламени с учетом ее зависимости от начальной температуры и давления. Форма пламени изменяется благодаря потоку среды, который определяется процессом горения. Таким образом, как бы учитывается обратное влияние потока на горение. Однако, это не совсем так ввиду того, что сам механизм распространения пламени не рассматривается, а, следовательно, не учитывается и влияние потока на механизм горения.

Интенсификация взрывного горения из-за генерирования турбулентности при протекании процесса в загроможденном преградами пространстве является предметом исследования специалистов многих стран и по сей день. Наиболее адаптированными к проблеме определения режима горения в условиях дефлаграционного внутреннего взрыва являются работы: Мишуев А.В. [40], Горев В.А.[15, 13, 12], Moen I.O. [85], и концепция скорости пламени, определяемой движением точек лидеров – Кузнецов В.Р. [30].

Важным отличием ускорения горения при внутреннем взрыве является уменьшение скорости газа перед пламенем из-за влияния ограждающих конструкций, а наибольшая турбулентность генерируется в направлении истечения газов, где наблюдается их максимальная скорость.

Газодинамическая модель с квазистатическим характером изменения давления при внутреннем взрыве имеет много общего с описанием динамики давления в двигателе внутреннего сгорания.

При рассмотрении динамики взрыва в зданиях истечение газов через открытые проемы происходит при давлениях существенно меньше критических, что значительно упрощает задачу.

Первые работы по изучению динамики изменения давления при взрыве не учитывали, что процесс вскрытия ЛСК происходит во время взрыва, а задавались необходимой площадью открытых проемов. [45].

Л.П. Пилюгин [46] в результате изучения закономерностей вскрытия остекленных проемов (вскрытие в результате разрушения) предложил учитывать изменение (увеличение) площади вскрытия в процессе взрыва [46]. Относительная площадь вскрытой части остекленного проема согласно [46] зависит от величины давления, площади листа, кратности остекления, толщины стекла и соотношения сторон. В [46] также показано, что при двойном и тройном остеклении для толщин стекла = 4 мм, эффективность вскрытия (относительная площадь вскрытия при определенном давлении) оконных створок в результате их смещения под действием давления взрыва выше, чем при разрушениях «глухого» остекления [46].

В практике проектирования крупных взрывоопасных объектов площадь покрытая ЛСК часто оказывается больше, чем требуется площадь остекления для удовлетворения санитарных норм (уровень освещения). В результате проектировщики прибегают к устройству ЛСК из облегченных панелей расположенных в покрытии или в боковых ограждающих конструкциях. Важным, и совершенно не принятым во внимание, является вопрос о креплении таких панелей, что определяет начало их вскрытия. Требования к этим креплениям не разработаны. Испытания таких креплений носят частный характер и в литературе данные о таких испытаниях отсутствуют.

Использование ЛСК при внутренних взрывах для защиты зданий от разрушения наиболее эффективно при квазистационарном характере изменения давления. Квазистационарность нарушается по следующим причинам: 1) выделение энергии происходит с большой скоростью и формируется волна; 2) в результате вскрытия проемов и истечения газов происходит резкое изменение этой скорости; в момент когда резко уменьшается плотность истекающих газов, начинают истекать продукты сгорания, в результате внутрь помещения распространяется волна разрежения; 3) фронт пламени достигает поверхности ограждающих конструкций, и его площадь резко сокращается, что приводит к движению волны разрежения от места контакта пламени с ограждающей конструкцией.

Влияние условий газообмена и начальной температуры на формирование ОФП на начальной стадии развития пожара

Наоборот, наиболее характерными случаями являются истечения с нижних уровней помещения (через двери, через нижние неплотности) и с верхних уровней (через фонари, расположенные на крыше).

Оценим время наступления критических значений ОФП при истечении газов с различных уровней с использованием коэффициента теплопотерь для «сэндвич-панелей». Предполагаем, что: 1) истечение происходит с нижних уровней помещения; истекает воздух с начальными параметрами. 2) истечение происходит на уровне потолка при условии, что истекают газы с максимальным значением ОФП.

Определение параметров истекающих газов при пожаре для интегральной модели на начальной стадии развития пожара в помещении регламентировано формулой [28]: Фкр Ф =Zexpfi.4 n Фп.д-Фо U I hJ) Z = exp 1.4 1 - безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения. где у - координата рабочей зоны, отсчитываемая от поверхности пола, м; 0 у h h - высота помещения, м; Эта формула даёт связь между локальным значением параметра на уровне рабочей зоны (высота этой зоны не ограничена) со среднеобъемным значением этого параметра кр . Локальное значение на высоте у = - (половина высоты помещения), согласно приведенному выражению соответствует среднеобъемному значению этого параметра. Если обозначить среднеобъемное значение Фт а локальное значение фу. Связь между ф » и фу обеспечивает регламентируемое критическое значение ОФП при его предельно допустимом значении на высоте рабочей зоны. Однако, такое распределение значений ОФП по высоте не обеспечивает сохранения количества ОФП в объеме помещения, так как интеграл по высоте с учетом предложенного распределения на 33% превышает общее содержание рассматриваемого ОФП в помещении, а для парциальной плотности кислорода возможно её отрицательное значение на высоте h4 . Чтобы устранить существующие недостатки распределения значений ОФП по высоте, необходимо провести его коррекцию [29].

Коррекция заключается в том, что до высоты 0.65h параметры ОФП определяются выражением: Уравнение (2.19) интегрируется и с учетом связи ртТт=р0Т0, которая является следствием условия постоянства давления в помещении, m среднеобъёмная температура в помещении, о К, р0 - начальная плотность воздуха в помещении, кг/м 3 , Т0 -начальная температура в помещении, о К).

Время достижения критической температуры при пожаре в случае истечения холодных газов равно: Аналогично получаются выражения критических времен для достижения критических значений парциальной плотности кислорода, парциальной плотности токсичных газов и оптической плотности дыма. 1 Г Тп Т.Г. A Рп.д..- предельно допустимое значение парциальной плотности токсичного газа, кг/м3. ІІ.Г. - выделение токсичного газа при сгорании горючего материала, кг/кг; J 2.38/Lп . вVZ-1 I дымообразующая способность горючего материала, Нп м2/кг; Lпв - предельно допустимая дальность видимости, м.

Выражения (2.20 - 2.23), являются формулами для расчета времени наступления критических значений ОФП при истечении холодного воздуха через нижние проемы помещения.

На рис.2.4 и рис.2.5 показано изменение температуры и плотности О2 до критического значения в зависимости от места истечения газов.

При изменении начальной температуры в помещении изменяется не только разница температур между значениями нижних и верхних уровней помещения, но и критическое значение параметра ОФП. ISO 200

Достижение критического значения плотности О2 в зависимости от высоты истечения из помещения ( а -начальная температура воздуха в помещении - 253 0К, b - начальная температура воздуха в помещении - 293 0К,). В Таблице №2.6 показано время достижения критического значения температуры и плотности кислорода для случаев разной высоты истечения газов. теплофизические свойства трехслойных сэндвич – панелей сильно отличаются от свойств кирпича; на начальной стадии пожара прогревается только внутренний лист панели; его прогрев равномерен по толщине; общая теплоемкость внутренних листов сэндвич – панели уменьшается по отношению к общей теплоемкости газов внутри помещения с увеличением объема помещения; теплоемкость кирпичных стен значительно превышает теплоемкость газов внутри помещений для всех существующих объемов последних; получены выражения для определения коэффициента теплопотерь при пожаре для интегральной и зонной моделей его описания в случае ограждающих конструкций из сэндвич – панелей и других строительных материалов (на примере гипсокартона); получены зависимости наступления критических времен опасных факторов пожара с учетом параметров истекающих газов; выявлено, что коэффициент теплопотерь на начальной стадии пожара в случае ограждающих конструкций из сэндвич – панелей меньше, чем в случае кирпичных стен, что уменьшает требуемое время для эвакуации; наиболее выражено уменьшение времени эвакуации для помещений большего объема и пожарных нагрузок с меньшей скоростью тепловыделения (до 30%). истечение газов из более низких уровней помещений, то есть с пониженным содержанием ОФП, также приводит к уменьшению критических времен формирования ОФП по сравнению с принятым предложением об истечении газов со среднеобъемными показателями При изучении внутренних взрывов в помещении, необходимо следить за динамикой изменения давления с учетом развития очага взрыва и истечения газов через проёмы в ограждающих конструкциях. Этой проблеме посвящены работы [64,44,45,46,47]. В работах Г.Г. Орлова [64,44] приоритет отдается экспериментальным результатам и, развиваемая модель явления, следуя за данными экспериментов, оставляет вне поля зрения основные физические приближения, при выполнении которых модель справедлива. В работах Л.П. Пилюгина большой успех достигнут в описании процессов вскрытия проемов, закрытых предохранительными конструкциями: стеклами остекления и инерционными панелями. Большой вклад работы Пилюгина Л.П. внесли в понимание динамики вскрытия проемов, в формирование пиков давления. В [45,46] впервые предложены выражения для определения коэффициентов вскрытия, при оценке эффективности вскрытия ЛСК.

В работе [97] обнаружено, что при формировании второго пика давления необходимо учитывать развитие неустойчивости пламени при смене плотности истекающих газов. И это обстоятельство сильнее проявляется при больших объемах. Далее предполагаем, что взрыв носит квазистатический характер, т. е. давление одинаково во всех точках объёма и изменяется со временем.

Газы из помещения могут истекать соответственно через площади F1 (холодные) и F2 (горячие). Давление в системе увеличивается из-за взрывного горения газов и уменьшается за счет их истечения из объема взрыва.

Зависимость пиков давления при внутреннем взрыве от свойств газовой смеси, параметров ЛСК и от свойств скорости взрывного горения

Цель настоящей работы – усовершенствовать существующие нормативные документы определяющие времена формирования критических величин опасных факторов пожара при пожарах в зданиях с сэндвич – панелями в качестве ограждающих конструкций и открыть возможность рассчитывать площадь легкосбрасываемых конструкций в этих зданиях при внутреннем взрыве в них. Использование закономерностей формирования ОФП, выведенных для зданий из кирпича и бетона является необоснованным и ошибочным, для зданий из сэнжвич – панелей, так как теплофизические характеристики сэндвич – панелей отличаются от теплофизических характеристик кирпичных стен, а разрушение самих ограждающих конструкций из сэндвич – панелей при внутреннем взрыве происходит при меньших нагрузках при равных пролетах с кирпичными стенами.

Для достижения первой цели необходимо было изучить прогрев панели в условиях начальной стадии пожара и определить долю тепла, выделившегося при пожаре, которая уйдет на нагрев сэндвич – панелей, а следовательно и на нагрев объема газов в помещении. Современные отечественные нормы не учитывают теплофизических свойств ограждающих конструкций, используя только свойства пожарной нагрузки. Учет теплофичических свойств сэндвич – панелей позволил усовершенствовать методику определения времен наступления критических значений ОФП.

Экспериментальное изучение закономерностей разрушения узлов крепления сэндвич – панелей дает возможность рассчитывать давления на его пиках во время вскрытия и в момент максимальной мощности взрывного горения в условиях квазистатического взрыва.

Анализ времен, характеризующих основные процессы при развитии пожара на его начальной стадии способствовал более глубокому пониманию физических процессов, происходящих в этот период времени.

Экспериментальное исследование процесса разрушения узлов крепления сэндвич – панели показало, что при разрушении самой панели (саморез остается в месте крепления к конструкции) наблюдается сложная деформация с локальным изгибом листа и шайбы, а затем срезом листа. При вылете самореза из места крепления, часть энергии затрачивается на локальный изгиб листа без последующего среза.

Достоверность полученных результатов обеспечена на детальном анализе тепловых процессов начальной стадии пожара и измерением давления и видеосъемкой сертифицированным оборудованием.

В результате проведенных исследований сделаны следующие выводы: В соответствии с поставленной в диссертации целью: - определен коэффициент теплопотерь на начальной стадии развития пожара для зданий из трехслойных сэндвич-панелей для зонной и интегральной моделей; - выявлено влияние высоты места истечения газов на режим формирования ОФП; - давление вскрытия сэндвич - панели зависит от способа крепления и соответствует нагрузке на 1 саморез (при креплении в конструкцию толщиной 5 мм): 2 кН - при креплении штатным саморезом, 1,2 кН - при креплении саморезами без шайб и меньше 1 кН - при креплении с надрезом металлического листа панели. При уменьшении толщины конструкции происходит изменение характера разрушения узла крепления, в результате чего нагрузка на 1 саморез снижается; - получено выражение для максимального давления взрыва после вскрытия сэндвич - панели. результаты исследований приспособлены к внедрению в действующие нормативные документы. На основании проведенных исследований выработаны следующие рекомендации: 1. для определения времени необходимого для эвакуации людей из зданий с сэндвич - панелями в качестве ограждающих конструкций, необходимо использовать выражения для коэффициента теплопотерь, учитывающие теплофизические свойства панелей. Особенно это важно при горении горючих жидкостей в зданиях нефтегазового комплекса, когда площадь горения постоянная. 2. При креплении сэндвич – панелей к конструкции толщиной 5 мм и более целесообразно уменьшать контакт головки самореза с листом (убирать шайбу), делать надрез листа в месте крепления, на одной стороне листа. 3. Для защиты от взрыва ограждающих конструкций из сэндвич – панелей в качестве ЛСК применять ЛСК больших размеров и меньшей толщиной листа.

Похожие диссертации на Динамика развития опасных факторов в зданиях с ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах