Научная статья на тему 'Расчет температурных полей несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия для оценки огнестойкости'

Расчет температурных полей несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия для оценки огнестойкости Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
144
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
критическая температура / предел огнестойкости / приведенная толщина / несущая способность / программный комплекс / critical temperature / fire resistance limit / reduced thickness / load-bearing capacity / software package

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Симонова Марина Александровна, Романов Николай Николаевич, Пермяков Алексей Александрович, Федоров Александр Валентинович, Кораблев Владимир Антонович

Рассматриваются и обсуждаются результаты расчета прогрева несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия. Достоверность получаемых результатов теплотехнических расчетов определяет точность и надежность оценки огнестойкости строительных конструкций. Для проведения оценки огнестойкости несущих конструкций предложен численный расчет температурных полей металлических элементов конструкций с функциональными возможностями разработанного программного комплекса. Данный программный комплекс позволяет автоматизировать расчет фактического предела огнестойкости как незащищенных, так и с огнезащитой металлических элементов строительных конструкций во времени с учетом переменных высокотемпературных воздействий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Симонова Марина Александровна, Романов Николай Николаевич, Пермяков Алексей Александрович, Федоров Александр Валентинович, Кораблев Владимир Антонович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Method of engineering calculation of the fire resistance limit for load-bearing metal structures

The results of the calculation for heating of load-bearing metal structures under conditions of high-temperature exposure are considered and discussed. The reliability of the obtained results of heat engineering calculations determines the accuracy and reliability of the assessment fo fire resistance of building structures. To assess the fire resistance of load-bearing structures, a numerical calculation of the temperature fields for metal structural elements with the functionality of the developed software package is proposed. The software package allows you to automate the calculation of the actual fire resistance limit for both unprotected and fire-protected metal elements of building structures in time, taking into account variable high-temperature influences.

Текст научной работы на тему «Расчет температурных полей несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия для оценки огнестойкости»

УДК 536.1

Расчет температурных полей несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия для оценки огнестойкости

Канд. техн. наук М. А. СИМОНОВА1, канд. техн. наук Н. Н. РОМАНОВ2, канд. пед. наук А. А. ПЕРМЯКОВ2, д-р техн. наук А. В. ФЕДОРОВ3,

канд. техн. наук В. А. КОРАБЛЕВ3, канд. техн. наук Д. П. ВОЛКОВ3 1 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого 2Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы МЧС России

3Университет ИТМО E-mail: [email protected]

Рассматриваются и обсуждаются результаты расчета прогрева несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия. Достоверность получаемых результатов теплотехнических расчетов определяет точность и надежность оценки огнестойкости строительных конструкций. Для проведения оценки огнестойкости несущих конструкций предложен численный расчет температурных полей металлических элементов конструкций с функциональными возможностями разработанного программного комплекса. Данный программный комплекс позволяет автоматизировать расчет фактического предела огнестойкости как незащищенных, так и с огнезащитой металлических элементов строительных конструкций во времени с учетом переменных высокотемпературных воздействий.

Ключевые слова: критическая температура, предел огнестойкости, приведенная толщина, несущая способность, программный комплекс.

Информация о статье:

Поступила в редакцию 14.04.2021, принята к печати 20.05.2021 DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-88-97 Язык статьи — русский Для цитирования:

Симонова М. А., Романов Н. Н., Пермяков А. А., Федоров А. В., Кораблев В. А., Волков Д. П. Расчет температурных полей несущих металлических конструкций в условиях высокотемпературного воздействия для оценки огнестойкости // Вестник Международной академии холода. 2021. № 2. С. 88-97. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-88-97

Method of engineering calculation of the fire resistance limit for load-bearing metal structures

Ph. D. M. A. SIMONOVA1, Ph. D. N. N. ROMANOV2, Ph. D. A. A. PERMYAKOV2, D. Sc. A. V. FEDOROV3,

Ph. D. V. A. KORABLEV3, Ph. D. D. P. VOLKOV3

1Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University

2Saint-Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia

3ITMO University

E-mail: [email protected]

The results of the calculation for heating of load-bearing metal structures under conditions of high-temperature exposure are considered and discussed. The reliability of the obtained results of heat engineering calculations determines the accuracy and reliability of the assessmentfo fire resistance of building structures. To assess the fire resistance of load-bearing structures, a numerical calculation of the temperature fields for metal structural elements with the functionality of the developed software package is proposed. The software package allows you to automate the calculation of the actual fire resistance limit for both unprotected and fire-protected metal elements of building structures in time, taking into account variable high-temperature influences.

Keywords: critical temperature, fire resistance limit, reduced thickness, load-bearing capacity, software package.

Article info:

Received 14/04/2021, accepted 20/05/2021 DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-88-97 Article in Russian For citation:

Simonova M. A., Romanov N. N., Permyakov A. A., Fedorov A. V., Korablev V. A., Volkov D. P. Method of engineering calculation of the fire resistance limit for load-bearing metal structures. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No 2. p. 88-97. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-88-97

Введение

Высокотемпературное воздействие греющей среды на строительную конструкцию может привести к наступлению одного или нескольких предельных состояний: потери несущей способности, целостности или потери теплоизолирующей способности. Время до наступления одного из предельных состояний для данной конструкции называется пределом огнестойкости и является важнейшей характеристикой строительной конструкции с точки зрения пожарной безопасности.

Требования пожарной безопасности считаются выполненными в том случае, если фактический предел огнестойкости конструкции выше, чем требуемый:

Тф > тТр (1)

где Тф — фактический предел огнестойкости конструкции; ттр — требуемый предел огнестойкости конструкции.

Требуемый предел огнестойкости устанавливается нормативными правовыми актами и нормативными документами по пожарной безопасности, а фактический предел огнестойкости определяется либо путем натурных испытаний или путем расчета.

В практике современного строительства металлические элементы конструкций имеют широкое распространение. При этом металлические конструкции очень чувствительны к нагреву — под воздействием высокой температуры со стороны нагретых газов при пожаре металл быстро теряет прочность и упругость, стремительно развиваются пластические и температурные деформации. Фактический предел огнестойкости незащищенных металлических конструкций составляет, как правило, не более 15 минут (Ю5) и зависит от марки металла, вида и размеров конструкции, схемы опирания и рабочей нагрузки.

В качестве защиты металлических конструкций, и следовательно, увеличения предела огнестойкости используются такие способы как:

— конструктивная защита в виде: облицовки плитными, листовыми и другими огнеупорными материалами; нанесения штукатурки; применения различных толстослойных напыляемых составов и т. д.;

— нанесение тонкослойных огнезащитных покрытий, которые под воздействием высоких температур вспучиваются и создают на поверхности теплоизолирующий слой, позволяющий увеличить огнестойкость до значений Я45-Я60. Однако, расчет предела огнестойкости конструкций, защищенных тонкослойным вспучивающимся покрытием, осложняется необходимостью определения в нестационарном режиме коэффициента теплопроводности вспученного слоя.

Разработка инженерных методов расчета огнестойкости основных несущих элементов имеет большое

значение на стадии проектировании строительных конструкций различного назначения. Однако процесс расчета не только трудоемкий, но и имеет ряд особенностей, учет которых обязателен и вызывает определенные сложности. Во-первых, сложность расчетов обусловлена разнообразием металлических профилей современных строительных конструкций; во-вторых, в условиях воздействия высоких температур изменяются теплофи-зические свойства непосредственно самих несущих металлических элементов конструкций, а также огнезащитных материалов. Таким образом, создание инженерных методов расчетов на основании простых расчетных формул и несложных вычислений дают результаты с не достаточной для практики точностью. Поэтому одним из способов решения данной проблемы может являться применение методов моделирования в строительной теплофизике [1, 2, 3] и использование вычислительной техники.

Постановка задачи

Расчетный метод определения предела огнестойкости строительной конструкции на основе исходных данных используется, как правило, в ситуациях, когда проведение огневых испытаний не представляется возможным.

Расчет включает в себя две части: статическую (прочностную) и теплотехническую задачи.

При решении статической задачи определяют критическую для данной конструкции температуру 4р, при которой конструкция теряет способность сопротивляться нагрузке.

При теплотехническом расчете определяется время прогрева конструкции до заданной критической температуры.

Рис. 1. Схема расчета предела огнестойкости Fig. 1. Fire-resistance limit calculation

Рис. 2. Расчет коэффициентов ytem и уе, в зависимости от условий применения конструкции Fig. 2. Calculation of coefficients ytem and ye, depending on the conditions of structure usage

Решение прочностной задачи (нахождение критической температуры) осуществляется в зависимости от профиля металлического элемента, его геометрических размеров, формы, площади поперечного сечения, схемы и периметра обогрева сечения элемента, метода крепления, условий работы, величины нормативной нагрузки и марки стали [4].

В формулах, представленных в блок-схеме, параметры означают: уеет — коэффициент учитывающий изменение нормативного сопротивления Rn стали; уе — коэффициент учитывающий изменение модуля упругости Е стали; Мп — максимальный изгибающий момент от действия нормативной нагрузки, кгсм; Ып — нормативная нагрузка, кг; Ш — момент сопротивления сечения, см3; е — эксцентриситет приложения нормативной нагрузки, см; Jmln — наименьший момент инерции сечения элемента, см4; — площадь поперечного сечения элемента, см2; I — длина элемента, см; 10 — расчетная длина элемента, см.

Расчетная длина элемента 10 рассчитывается по формуле [4]:

1о=С ■ I (2)

Здесь коэффициент С в зависимости от способа крепления принимается равным: при жестком опирании (защемление по концам) — С=0,5; при жестком опирании одной опоры и шарнирное опирание другой — С=0,7; в случае когда, один конец защемлен, другой свободен (консольное) — С=2; при шарнирном опирании сжатого элемента (по концам) — С= 1.

При известных значениях ует и уг критическая температура определяется с помощью линейной интерполяции из табл. 1.

В основе теплотехнического расчета лежат уравнения нестационарной теплопроводности твердого тела [5].

Если строительная конструкция представляет собой незащищенную металлическую конструкцию или конструкцию с тонкослойным огнезащитным покрытием, то уравнение для расчета прогрева имеет вид

c( t )Р5 пр^Г =

Э* = tf ( t ) -1 ( t ) Эт" "

R

(3)

Здесь R — термическое сопротивление между греющей средой и непосредственно металлической конструкцией, которое определяется по формулам:

— в случае незащищенной металлической конструкции:

1

R =

a(t ) '

(4)

— в случае конструкции с тонкослойными огнезащитными покрытиями:

Таблица 1

Значения коэффициентов ytem и ye, учитывающих изменения нормативного сопротивления и модуля упругости стали в зависимости от температуры

Table 1

The values of coefficient's ytem and ye, which take into account the changes of steel characteristic resistance и and steel elasticity modulus depending on the temperature

t "С Item le

20 1,0 1,0

100 0,99 0,96

150 0,93 0,95

200 0,85 0,94

250 0,81 0,92

300 0,77 0,90

350 0,74 0,88

400 0,70 0,86

450 0,65 0,84

500 0,58 0,80

550 0,45 0,77

600 0,34 0,72

650 0,22 0,68

700 0,11 0,59

R = -

a (t)

l z (t)

(5)

таллической конструкции t =

tz (t) +1 (t) 2 ■

S 5 5пр = и

tf (t) +1 (t) 2

°С; Tm=273 + tm, K; Tf (х) = 273+/> (т), K;

Использование неявной разностной схемы позволяет осуществить решение поставленной задачи с помощью решения системы линейных алгебраических уравнений.

Здесь а (т), Вт/ (м2 ■ °С) — коэффициент теплообмена между конструкцией и продуктами горения; ^ (т), °С — среднеинтегральная температура греющей среды; t (т), °С — температура металлической конструкции в момент времени; т — теплоемкость материала металлической конструкции, Дж/ (кг-°С); р — плотность материала конструкции, кг/м3; 5пр — приведенная толщина металлической конструкц ии, м; 5г — толщина огнезащитного покрытия, м; 1 г (1) — коэффициент теплопроводности огнезащитного покрытия, Вт/ (м • °С); 1 , °С — средняя температура между температурой на внешней поверхности огнезащитного покрытия (т) и температурой ме-

tz (1,t )=

a(t) +

2 Ax

tf (t) + AM2, t)

a(t) + —

2 Ax

tz (2,t )=tz (2, t-1) + az \tz (1,t )+tz (3,t)]; (8)

' Ax

tz (n,t )=tz (n, t-1) + az A^ \tz (n - 1,t )+t( t)];

t (t )=

J^tz ( n,t) + с .p. 5 • t (t-1)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

\

2 Ax

+с.p.5

В качестве приведенной толщины металлической конструкции 5пр выбирается величина, определяемая по формуле:

(6)

Здесь — площадь поперечного сечения конструкции, м2; и — обогреваемыйпериметр сечения металлической конструкции, м.

При определении периметра обогрева и рассматриваются только поверхности конструкции, которые непосредственно контактируют с греющей средой.

Формулы для расчета 5 и и некоторых наиболее распространенных сечений конструкций с учетом обогрева приведены в табл. 2.

Коэффициент теплообмена а (т) между поверхностью конструкции и продуктами горения, согласно [6], рассчитывается по формуле:

а(т) = 11,63 .е°-002%(^ (7)

Здесь

т — средняя температура между продуктами горения и поверхностью конструкции в момент времени т,

Здесь tz (1, т), tz(2, т), ..., tz(n, т) — распределение температур по толщине огнезащитного покрытия в момент времени т, а 4(1, т - 1), tz(2, т - 1), ., tz(n, т - 1) — распределение температур в предыдущий момент времени, t (т) — изменение температуры во времени металлического элемента.

Ввиду того, что в условиях пожара изменение температур происходит в широком диапазоне значений, то при расчетах все теплофизические свойства материалов конструкций вычисляются по соответствующим средним температурам пространственных слоев для каждого временного интервала.

Формулы для расчета приведенной толщины металла

Formulae for calculating mass factor

Таблица 2

Table 2

Т (т)=273+^т), К; — степень черноты греющей среды (в! =0,85); в2 — степень черноты обогреваемой поверхности конструкции.

Если же в качестве огнезащиты металлических конструкций применяется один из видов конструктивной защиты (облицовка, толстослойное огнезащитное покрытие), то решение задачи по оценке огнестойкости означает найти распределения температуры металлического элемента во времени, с учетом изменения температуры по толщине огнезащиты.

Для этого, данная задача решается методом конечных разностей, применение которого возможно для тел любой конфигурации, неоднородных с изменяющимися температурой греющей среды и теплофизических свойств материалов конструкций. При этом, огнезащитное покрытие толщиной Ах, а сечение металлического элемента представляется как единое целое толщиной 5пр.

l

z

Исходя из этого, необходимо выполнение определенного условия разбиения навременные интервалыДт и пространственные слои Ах, для ынаышенна точноета расчета.

ЗначенияДт иук должны определяться вданной задаче из условия устойчивости:

0,5

Ат<-

(9)

рг • сг - Ах2 Рг • сг-Ах

В этом неравенстве а^ максимахьно возможное значение коэффици ента теппхо бмена.

Для проверкх ааекватности данное хасчетной ехемы теплотехническогох асчета, было проведено сопоставление результатов численного моделирования с данными работ ы[7 ], полуплнн ые при температу]оно м режиме, со-ответса0юще^;х^^жиму слсхл артных ооневых иеаыта-ний на огнестойкость, т. е.:

//=345-lg(8x+ ()+t0.

10)

Здесь т — к0 — температураоктужаю-

щй среды до возникновения пожара, °C.

Результаоы сопостаеоения преыставленыаа рис. М-Ы и ы табл. 3-Л0.

Анализ ризультааевлопоставления показал, что расхождение значений не превышает Ю-20%, чтопод-понрждает возмажпость исияаьзования даннай раьч етной схемы для расчета предела огнестойкости как г^ес^з^ш^их везащищлнных, так т защищенные металлических конструкций тхзвестнхши переменными от температуры теплоемкости и коэффициента теплопроводности мате-риалтв ог ссзащиты.

Для автоматизеыди расчтеов по определению ог-нетт ойко сти несущихмет аллическхх конструкций был разе аботых прогроммный кемплекс, включающий вхебя стандоетную методику решения прочностной задачи и предложенную методику теплотехнического растета. Кроме того[В неы предусмотрена возможность ввода исходхсй информа циыдеарасчетеде только «вдучном рожиме», сои испо льзя вание оорт амента металлических элементов [С]-[10], представляющий собой совокупность геометрических характеристи к, соеоветствующих гостдахственнош етандартсм и форм профиля.

t, 0с 1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

10

20

30 40 50

Время прогрева, мин

—х— 5 (эксп.) Д 15 (эксп.) □ 30 (эксп.) —Х- - 5 расч. Д 15 расч. О 60 (эсп.) —о- - 30 расч. О 60 расч.

"стандартный" режим

Puc.3. Conocmaaemte aebyabmamoc HucncHHOPaModnnupocaHucc daaacMupa6ombi [7] npoopeeauneMeHmoe

emailbHou KOHcmpyKijuu omopUBedmuou mon^uHbiMemama uepeMem Fig. 3. Comparison of numerical modelling results with the data from [7] for the heating of steel structure elements

depending on mats factor andtime

t, 0C

1200 1000 800 600 400 200 0

30 60 90 120 150

Время прогрева, мин

5 (эксп.) 15 (эксп.) 30 (эксп.)

X 5 расч. Д 15 расч.

-О-60 (эсп.)

О 60 расч. --О - 30 расч.

■ стандартный режим

а

0

0

Рис. 4. Сопоставление результатов численного моделирования с данными работы [7] прогрева элементов стальной плиты с огнезащитой из сухой штукатурки толщиной 16 мм от приведенной толщины металла и времени Fig. 4. Comparison of numerical modelling results with the data from [7] for the heating of steel plate elements with fire protection of 16

mm gypsum board depending on mass factor and time

Таблица 3

Изменение температуры прогрева элементов стальной конструкции от приведенной толщины металла и времени, согласно [7]

Table 3

The changes of heating temperature for steel structure elements depending on mass factor and time according to [7]

5пР, мм Время, мин

5 10 15 20 25 30 35 40 45

5 212 495 626 709 743 — — — —

10 150 342 519 647 718 778 — — —

15 116 276 431 552 656 722 773 817 —

20 98 217 352 473 571 660 724 774 813

30 72 181 287 394 473 544 615 690 729

40 65 148 234 318 398 433 524 584 626

60 51 107 172 242 302 354 407 468 520

Таблица 4

Результаты численного моделирования прогрева элементов стальной конструкции

Table 4

Numerical modelling results for the heating of steel structure elements

5пр, мм Время, мин

5 10 15 20 25 30 35 40 45

5 182 480 644 726 770 — — — —

10 150 342 519 647 718 778 — — —

15 122 290 453 580 689 758 806 834 —

20 105 232 377 506 611 706 775 828 870

30 76 190 301 414 497 571 646 725 765

40 65 148 234 318 398 433 524 584 626

60 55 116 186 261 326 382 440 505 562

Таблица 5

Изменение температуры прогрева стальной плиты

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

с огнезащитой из сухой штукатурки толщиной 16 мм от приведенной толщины металла и времени, согласно [7]

Table 5

The changes of heating temperature for a steel plate with protection of 16 mm gypsum board depending on mass factor and time according to [7]

Таблица 6

Результаты численного моделирования прогрева элементов стальной плиты с огнезащитой из сухой штукатурки толщиной 16 мм

Table 6

Numerical modelling results for the heating of a steel plate with fire protection of 16 mm gypsum board

5пР, мм Время, мин

0 30 60 90 120 150

5 20 510 752 886 959 1030

10 20 374 618 780 867 984

15 20 284 509 697 808 901

20 20 225 418 608 712 834

30 20 170 332 496 610 746

40 20 114 244 390 516 614

60 20 102 196 301 408 492

5пр, мм Время, мин

0 30 60 90 120 150

5 20 469 692 815 882 948

10 20 374 618 780 867 984

15 20 267 478 655 760 847

20 20 241 447 651 762 892

30 20 163 319 476 586 716

40 20 114 244 390 516 614

60 20 106 204 313 424 512

Таблица 7

Изменение температуры прогрева стальной плиты с огнезащитой из сухой штукатурки толщиной 32 мм от приведенной толщины металла и времени, согласно [7]

Table 7

The changes of heating temperature for a steel plate with protection of 32 mm gypsum board depending on mass factor and time according to [7]

Таблица 8

Результаты численного моделирования прогрева элементов стальной плиты с огнезащитой из сухой штукатурки толщиной 32 мм

Table 8

Numerical modelling results for the heating of a steel plate with fire protection of 32 mm gypsum board

5пР, мм Время, мин

0 30 60 90 120 150

5 20 342 555 751 871 986

10 20 152 352 555 709 847

15 20 124 300 446 606 732

20 20 110 228 386 508 621

30 20 76 170 289 391 529

40 20 59 135 231 332 415

60 20 46 121 198 274 381

5пр, мм Время, мин

0 30 60 90 120 150

5 20 318 516 698 810 917

10 20 152 352 555 709 847

15 20 118 285 424 626 754

20 20 118 244 413 544 664

30 20 82 184 312 422 571

40 20 59 135 231 332 415

60 20 53 139 228 315 438

Таблица 9

Изменение температуры прогрева стальной плиты с облицовкой из красного кирпича толщиной 65 мм от приведенной толщины металла и времени, согласно [7]

Table 9

The changes of heating temperature for a stool plate with protection of 65 mm width red brick depending on mass factor and time according to [7]

Таблица 10 Результаты численного моделирования прогрева элементов стальной плиты с огнезащитой из красного кирпича толщиной 65 мм

Table 10

Numerical modelling results for the heating of a steel plate with fire protection of 65 mm width red brick

V мм Время, мин.

0 30 60 90 (У0 (50

7 20 66 16U 364 49У 6U0

(0 20 70 109 006 399 701

17 У0 71 (06 017 U01 444

mo У0 45 91 (90 У97 390

30 У0 40 59 10U У04 U00

40 У0 U7 49 (06 (60 У43

то У0 mo 44 90 (39 У0(

5пр мм Время, мин

0 30 60 90 (У0 (50

7 У0 61 170 UU9 459 599

(0 У0 70 109 006 399 701

17 У0 49 (0( У04 305 4УУ

У0 У0 49 97 19U 307 407

30 У0 43 6U 1UU УУ0 349

40 У0 U7 49 (06 (60 У43

60 У0 U0 71 (04 179 0U1

t, 0c 1200

90 120 150

Время прогрева, мин.

5 (эксп.)

Д 15 (эксп.)

□ 30 (эксп.)

X 5 расч.

--*-- 15 расч.

- 60 (эсп.)

- -О- - 60 ра сч.

- - - - 30 ра сч.

■ стандартный режи м

Рис. 5. Сопоставление результатовчисленного моделирования с данными работы [7] прогрева элементов стальной плиты с огнезащитой из сухой штукатуоки толщин ой 32 ммот прив(дет ной толщи ны метата и времени Fig. 5. Comparison of numerical moddOing resultswith the data from [7] for the heoOing of stKHlplateelemm ts with fire protection of 32

mm gypsum board depending onmass factorand time

1000 800 600 400 200 0

5 (эксп.) 15 (эксп.) - 30 ( эксп.)

30 60 90 120 150

Время прогрева, мин

X 5 расч. Д 15 расч. —О—60 (эсп.)

- -О- - 60 расч.

— - - 30 расч.

-"стандартный" режим

Рис. 6. Сопоставление результатокчисленного моденкрованилт данньемн работы [7] проорева элементов стальной плиты с огнезащитой из красного кирточа толгриной 65 лш от пригеденнтйтолщитометалла и времени Fig. 6. Comparison of numeoical moyo Iling reoolts with foe data from [7] fmoth e heating of steel plate elements with fire pratection oH05 mm width red bowk depending on mass factmoand time

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

800

600

400

200

0

0

30

60

0

Выбор профиля, условий опирания и работы металлического элемента

Профиль Схема сечения элемента Условие опирания элемента Условие работы элемента Хар-кн элемента

ас □

Г" ПЕ Щарнирное опирание сжатого элемента (по концам) Центральное сжатие □

х п

х □

с п

с п

с □

с п

[ п= □

0= □

О о □

Рис. 7. Выбор профиля, условий опирания и работы металлической конструкции Fig. 7. Selection ofprofile, supporting and operation conditions of metal structure

Рис. 8. Ввод исходных данных и результаты расчетов Fig. 8. Initial data input and calculation results

На рис. 7, 8 представлена визуализация отображений, порождаемых программой для ЭВМ:

Выводы

Результатом проведенного исследования явились автоматизация и оптимизация расчета фактического пре-

дела огнестойкости несущих металлических конструкций, что при практическом использовании данного программного модуля упрощает и ускоряет возможность использования в профессиональной сфере для прогнозирования поведения несущих конструкций в условиях реального пожара, выбора материала и типа конструкций.

Литература

1. Roitman V. M. Fire testing of Bilding Materials in View of the Moisture Factor. First European Symposium of Fire Safety Science (Abstracts). Zurich. ETH. 1995. P. 135-136.

2. Abdrakhimov V., AbdrakhimovaE., Semenychev V. Study of heat and mass transfer during firing of heat insulation objects based on burntrocks and beidellite clay. Refractories and Industrial Ceramics, 1 July 2011. Vol. 52, No. 2. Pp. 133-135, doi:10.1007/ s11148-011-9381-2

3. Романов Н. Н., Кузьмин А. А., А. А. Пермяков, Федоров А. В., СимоноваМ. А. Методика расчета режимов прогрева строительных конструкций в условиях внутреннего пожара // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 84-93. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-84-93

4. Руководство по проектированию и устройству конструктивной огнезащиты строительных конструкций. М.: Изд-во ВНИИПО МЧС России. 2017. 112 с.

5. Федоров А. В., Романов Н. Н., Кузьмин А. А., Минкин Д. А. Метод оценки эффективности огнезащиты стальных конструкций на объектах нефтегазового комплекса в условиях открытого пожара // Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России. 2017. № 2.

6. Зайцев А. М., Бологов В. А. Численное моделирование прогрева строительных конструкций для определения коэффициента теплоотдачи при пожарах. // Вестник Воронежского института ГПСМЧС России. 2015. № 1. с. 19-26.

7. Ройтман В. М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. Ассоциация «Пожарная безопасность и наука», 2001. 382 с.

8. ГОСТ Р 53295-2009. Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности. URL: http://docs.cntd.ru/ document/1200071913

9. ГОСТ 8239-89. Двутавры стальные горячекатаные. Сортамент. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200004409

10. Мосалков И. Л., Плюснина Г. Ф., Фролов А. Ю. Огнестойкость строительных конструкций. М.: Спецтехника, 2001.

11. Справочник по огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций, пожарной опасности строительных материалов и огнестойкости инженерного оборудования зданий (в помощь инспектору государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 1999.

12. Гравит М. В., Недрышкин О. В., Вайтицкий А. А., Шпако-ва А. М., Нигматуллина Д. Г. Пожарно-технические характеристики строительных материалов в европейских и российских нормативных документах. Проблемы гармонизации методов исследования и классификации. // Пожаровзрыво-безопасность. 2016. Т. 25. № 10. С. 16-29.

13. Пожнин А. П., Шиняева Т. Б. Огнезащитные покрытия для металлических конструкций на основе минерального сырья // Труды ЛИСИ (Строительные материалы и изделия из техногенного сырья). Л.: ЛИСИ, 1991. 25 с.

14. Еналеев Р. Ш. Огнестойкость элементов конструкций при пожарах на предприятиях нефтегазового комплекса / Р. Ш. Еналеев, Э. Ш. Теляков, О. А. Тучкова, Л. Э. Осипова // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2010. № 11-12. С. 23-34.

References

1. Roitman V. M. Fire testing of Bilding Materials in View of the Moisture Factor. First European Symposium of Fire Safety Science (Abstracts). Zurich. ETH. 1995. P. 135-136.

2. Abdrakhimov V., Abdrakhimova E., Semenychev V. Study of heat and mass transfer during firing of heat insulation objects based on burntrocks and beidellite clay. Refractories and Industrial Ceramics, 1 July 2011. Vol. 52, No. 2. Pp. 133-135, doi:10.1007/s11148-011-9381-2

3. Romanov N. N., Kuzmin A. A., Permyakov A. A., Fedorov A. V., Simonova M. A. Methodology for calculating heating modes of building structures in an internal fire. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No 1. p. 84-93. DOI: 10.1758 6/1606-4313-2021-20-1-84-93 (in Russian)

4. Guidelines for the design and installation of structural fire protection of building structures. Moscow: VNIIPO EMERCOM of Russia Publishing House. 2017. 112 p. (in Russian)

5. Fedorov A. V., Romanov N. N., Kuzmin A. A., Minkin D. A. Method for evaluating the effectiveness of fire protection of steel structures at oil and gas complex facilities in open fire conditions. Vestnik Sankt-Peterburgskogo univer-siteta SBS EMERCOM of Russia, 2017. no. 2. (in Russian)

6. Zaitsev A. M., Bologov V. A. Numerical simulation of heating of building structures for determining the heat transfer coefficient in fires. Bulletin of the Voronezh Institute of SPSMCHS of Russia. 2015. No. 1. pp. 19-26. (in Russian)

7. Roitman V. M. Engineering solutions for assessing the fire resistance of designed and reconstructed buildings. Association «Fire Safety and Science», 2001. 382 p. (in Russian)

8. State standard R 53295-2009. Fire protection equipment for steel structures. General requirements. Method for determining the flame retardant efficiency. URL: http://docs.cntd.ru/docu-ment/1200071913 (in Russian)

9. State standard 8239-89. Hot-rolled steel I-beams. Assortment. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200004409 (in Russian)

10. Mosalkov I. L., Plyusnina G. F., Frolov A. Yu. Fire resistance of building structures. Moscow: Spetstekhnika, 2001. (in Russian)

11. Handbook on fire resistance and fire hazard of building structures, fire hazard of building materials and fire resistance of engineering equipment of buildings (to help the inspector of the state fire service). Moscow: VNIIPO, 1999. (in Russian)

12. Gravit M. V., Nedryshkin O. V., Vaititsky A. A., Shpakova A. M., Nigmatullina D. G. Fire-technical characteristics of building materials in European and Russian regulatory documents. Problems of harmonization of research methods and classification. Fire and explosion safety. 2016. Vol. 25. no. 10. pp. 16-29. (in Russian)

13. Pozhnin A. P., Shinyaeva T. B. Fire-resistant coatings for metal structures based on mineral raw materials. Trudy LISI (Construction materials and products from technogenic raw materials). L.: LISI, 1991. 25 p. (in Russian)

14. Enaleev R. Sh. Fire resistance of structural elements during fires at oil and gas complex enterprises / R. Sh. Enaleev, E. Sh. Tel-yakov, O. A. Tuchkova, L. E. Osipova. Izvestiya VUZov. Energy problems. 2010. No. 11-12. pp. 23-34. (in Russian)

Сведения об авторах

Симонова Марина Александровна

К. т. н., доцент, доцент Высшей школы техносферной безопасности Инженерно-строительного института, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 1т0201, Санкт-Петербург, Политехническая улица, 2т, [email protected],

ORCID го хххх-хххм-адкс-хмыт

Романов Николай Николаевич

К. т. н., доцент Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы МЧС России, ^ШО, Санкт-Петербург, Московский пр. 10т, шк0Дтк@таП.га, ORCID ID хххх-хххьеаоы-тыаы

Пермяков Алексей Александрович

К. п. н., Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы, хтхаыо Санкт-Петербург, Московский пр. 10т, [email protected],

ORCID ID хххх-ххх2-2хС1-ЫтМЫ

Федоров Александр Валентинович

Д. т. н., доцент факультета биотехнологий Университета ИТМО, 1т1хх2, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, т, [email protected],

ORCID ID хххх-хххм-ххмх-меые

Кораблев Владимир Антонович

К. т. н., старший научный сотрудник, тьютор факультета энергетики и экотехнологий Университета ИТМО, 1т1хх2, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, т [email protected]

Волков Дмитрий Павлович

К. т. н., доцент, тьютор факультета энергетики и экотехнологий Университета ИТМО, 1т1хх2, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, т [email protected]

Information about authors

Simonova Marina A.

Ph. D., Associate Professor, Associate Professor of the Higher school of technosphere safety of the Institute of civil Engineering, Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University, Russia, 195251, St. Petersburg, Politechnicheskaya St. 29, [email protected], ORCID ID 0000-0003-2716-0349

Romanov Nikolay N.

Ph. D., Associate Professor of the Saint-Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia, Russia, 191245, St. Petersburg, Moskovsky Pr. 149, [email protected], ORCID ID 0000-0001-8254-9424

Permyakov Alexey A.

Ph. D., Saint-Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia, Russia, 191245, St. Petersburg, Moskovsky Pr. 149, [email protected], ORCID ID 0000-0002-2081-6934

Fedorov Alexander V.

D. Sc., Associate Professor of the Faculty of Biotechnology of ITMO University, Russia, 191002, St. Petersburg, Lomonosova St. 9, [email protected], ORCID ID 0000-0003-0030-3848

Korablev Vladimir A.

Ph. D., Senior researcher, Tutor of Faculty of Energy and Ecotechnology of ITMO University, 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [email protected]

Volkov Dmitry P.

Ph. D., Associate Professor, Tutor of Faculty of Energy and Ecotechnology of ITMO University, 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [email protected]

7th IIR Conference on Sustainability and the

Cold Chain

The IIR conference series on Sustainability and the Cold Chain is recognised as a cutting-edge event on the cold chain which addresses the ever-increasing demand for knowledge-sharing in this essential sector.

This prestigious biennial conference attracts international audiences of researchers and industrialists, providing an opportunity to showcase the latest developments in sustainability, retail refrigeration and the cold chain.

Start date: April OO, COCC End date: April 30, COCC Location: Newcastle, United Kingdom

• Main commissions: Refrigerating equipment; Cryobiology, cryomedicine; Food science & engineering

• Themes: Cold chain, interfaces

• Keywords: Cold chain; Sustainability

Organisers:

IOR (Institute of Refrigeration, UK) Contact:

[email protected] Official websites:

https://iifiir.org/en/events/7th-iir-conference-on-sustainability-and-the-cold-chain

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.