CC BY
59
В настоящее время создан целый ряд компьютерных программ, реализующих полевой метод моделирования, которые достаточно точно описывают поля скоростей, температур и концентраций на начальной стадии пожара.
2. Вероятностные математические модели
Вероятностная модель - модель, которая в отличие от детерминированной модели содержит случайные элементы. Таким образом, при задании на входе модели некоторой совокупности значений, на ее выходе могут получаться различающиеся между собой результаты в зависимости от действия случайного фактора.
С помощью вероятностного моделирования и программ вероятностного анализа безопасности возможно подсчитать вероятность риска пожаров с учетом человеческого фактора, определять приоритетные направления уменьшения величины риска пожаров. Представляется возможным учесть все важные причины пожаров и факторы, которые оказывают содействие распространению или усложняют тушение пожара, и, путем создания и изучения модели, выявлять дефициты пожарной безопасности по аналогии с моделированием безопасности сложных систем.
3. Смешанные (детерминированные - вероятностные) математические модели
В последнее время в безопасности жизнедеятельности все шире стали применять детерминировано-вероятностные модели катастроф, а также комплексный физико-математический метод исследования катастроф с использованием современной компьютерной техники и оригинальных лабораторных установок. Детерминированно-вероятностная модель прогноза пожаров учитывает сценарий совместного появления антропогенной нагрузки и грозовой активности, метеорологические условия.
4. Имитационные математические модели
Имитационное моделирование представляет интерес в исследовании сложных систем при априорной неопределенности. В модели может быть задано вероятное протекание пожара, вероятные законы распределения и распространения тепловых потоков, имитируется процесс работы конструкций.
Моделирование пожара в помещении и оценка его воздействия на строительные конструкции состоит из следующих основных этапов:
-анализ конструктивно-планировочных характеристик помещения;
-определение вида, количества и размещения пожарной нагрузки;
-определение вида возможного пожара и его базовых параметров;
-выбор метода расчета и проведение расчета, оценка вероятностных характеристик пожара;
-анализ огнестойкости конструкций, определение эквивалентной продолжительности стандартного испытания.
Заключение
Математическое моделирование позволяет спрогнозировать динамику пожара в помещениях зданий различного назначения, а следовательно позволяет вывести исследование пожарной опасности объектов на качественно новый этап развития, обеспечить переход от сравнительных методов к прогнозным, учитывающим условия эксплуатации объекта. Это можно считать ещё одним шагом на пути решения проблемы обеспечения пожарной безопасности здания или сооружения в целом, и строительных конструкций в частности.
Литература
1. Клуб студентов «Технарь». Конспекты по математическим моделям [Электронный курс] URL: http://www.c-stud.ru (дата обращения 10.03.2015)
2. Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989. - 22 с.
3. Методические рекомендации «Применение полевого метода математического моделирования пожара в помещениях.
4. ГОСТ 12.1.004-91* Пожарная безопасность. Общие требования.
5. СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений.
References
1. Club of students "Technician". Abstracts on mathematical models [An electronic course] of URL: http://www.c-stud.ru (date of the address 10.03.2015)
2. Calculation of necessary time of evacuation of people from rooms at the fire: Recommendations. - M.: VNIIPO MVD USSR, 1989. -
22 s.
3. Methodical recommendations "Application of a field method of mathematical modeling of the fire in rooms.
4. GOST 12.1.004-91 * Fire safety. General requirements.
5. SNiP 21-01-97 * Fire safety of buildings and constructions.
Александренко М.В.1, Акулова М.В.2, Ибрагимов А.М.3
'Студент, 2доктор технических наук, Советник РААСН,3 Доктор технических наук, Советник РААСН,
Ивановский государственный политехнический университет СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Аннотация
В статье рассмотрено - проведение и анализ эксперимента по определению минимальной температуры нагрева силикатного кирпича, чтобы после резкого охлаждения в воде нарушалась его целостность и в теле кирпича появились трещины. Потребность в глубоком исследовании влияния высокотемпературных воздействиях на конструкции из силикатного кирпича вызвана необходимостью в более точном прогнозировании состояния конструкций из силикатного кирпича после пожара, а так же в прогнозировании дальнейшей эксплуатации конструкций.
Ключевые слова: силикатный кирпич, пожар, термостойкость.
Alexandrenko M.V.1, Akulova M.V.2, Ibragimov A.M.3
'Student, 2Doctor of Technical Sciences, Advisor RAASN, 3Doctor of Technical Sciences, Advisor RAASN, Ivanovo State Polytechnic
University
SILICATE BRICK IN THE CONDITIONS OF HIGH-TEMPERATURE INFLUENCES
Abstract
The article considers carrying out and the analysis of experiment by determination of the minimum temperature of heating of a silicate brick that after sharp cooling in water its integrity was broken and in a body of a brick there were cracks. The need for in-depth study of influence high-temperature impacts on designs from a silicate brick is caused by need for more exact forecasting of a condition of designs from a silicate brick after the fire, and also in forecasting offurther operation of designs.
Keywords: silicate brick, fire, thermal stability.
29
В настоящее время значительную часть жилого фонда и гражданских зданий составляют здания со стенами из мелкоразмерных элементов. В частности, широко распространена кладка из силикатного кирпича. Из него изготавливают несущие и ограждающие конструкции.
Силикатный кирпич обладает несомненными достоинствами: высокой прочностью на сжатие, меньшей себестоимостью по сравнению с другими мелкоразмерными строительными материалами, однако, он разрушается под длительным действием влаги, ветра, низкой температуры (морозостойкость) и высокой температуры (термостойкость).
Пожары - явление довольно частое, поэтому проблема влияния высоких температур на конструкции из силикатного кирпича весьма актуальна.
По техническим требованиям для силикатного кирпича максима-льная температура применения не должна превышать 550°С. Зачастую ликвидировать пожар в кратчайший срок не представляется возможным - это зависит как от объективных так и субъективных факторов. Во время пожаров температура в помещении может превышать 1000-1500С и зависит от пожарной нагрузки, диффузии, теплообмена, длительности воздействия огня, теплопроводности, конвективных процессов и т. д. Таким образом, при пожарах велика вероятность превышения нормативной температуры применения силикатного кирпича. При длительном воздействии высоких температур на кирпичную кладку происходит дегидратация гидросиликата кальция и гидрата окиси кальция, которые связывают зёрна песка, происходит разрушение кирпича в виде волосяных трещин. Эти трещины появляются как поперёк кладки, так и вдоль неё и могут распространяться довольно глубоко в тело кладки. В результате пересечения трещин происходит дробление кирпичной кладки на лещадки, вследствие этого может происходить частичное обрушение кладки в зонах её повреждения. А если это происходит с несущей стеной, работающей под нагрузкой от вышележащей кирпичной кладки и перекрытий, ситуация усугубляется ещё больше. В этом случае образовавшиеся трещинным могут раскрываться и будут носить уже силовой характер. Как показали исследования [1], если силовые трещины проходят через четыре (и даже три) ряда кирпичной кладки из силикатного кирпича, то это указывает на её аварийное состояние. Кроме этого возникает опасность разрушения кирпичной кладки во время тушения пожара. В настоящее время для тушения пожара в основном используют воду в силу её доступности и дешевизны. Температура воды гораздо ниже чем температура в горящем помещении и тела самой кладки. При резком охлаждении поверхности кирпича температурные деформации приводят к появлению трещин и разрушение кладки может произойти при температуре ниже нормативной температуры применения силикатного кирпича. Чем выше температура кладки, тем на большую глубину происходит разрушение слоя, то есть уменьшается площадь опирания несущих железобетонных конструкций, что может привести к их обрушению.
На данном этапе исследования был поставлен и проведён эксперимент по определению минимальной температуры, до которой надо нагреть кирпич, чтобы после его резкого охлаждения в воде нарушалась его целостность и в теле кирпича появились трещины. Для эксперимента было отобрано шесть партий кирпича: партия 1 - силикатный кирпич, изъятый из тела кладки, партии 2-6- свежеизготовленный полнотелый силикатный кирпич, отобранный на заводе ООО «Ивановский силикатный завод» с поддонов.
Согласно ГОСТ 379-95 была определена марка кирпича каждой партии: партия 1-М75, партия 2-М100, партия 3-М125, партия 4-М175, партия 5-М150, партия 6-м75.
Особенностью испытания явилась замена растворных швов прокладкой из микропористой резины (см. рис. 1). Адекватность такой замены доказана в [1].
Рис. 1 - Замена растворных швов прокладкой из микропористой резины
Последовательность проведения эксперимента на термостойкость:
- место проведения эксперимента было оборудовано в соответствии с техникой безопасности;
- перед проведением эксперимента образцы каждой партии были тщательно осмотрены для выявления трещин и дефектов. Обнаруженные дефекты и трещины были соответствующим образом помечены на образцах и фиксировались в протоколе испытаний;
- после проверки и установки нужной температуры на шкале муфельной печи образец помещался в печь, время проведённое кирпичом в печи, замерялось секундомером и заносилось в протокол испытаний;
- после того как температура в печи достигала установленного значения, производился замер температуры поверхности кирпича, а затем образец погружался в ёмкость с водой, которая имела начальную температуру 20С;
- после того, как температура погруженного в воду кирпича становилась равной температуре воды в ёмкости, производилась её фиксирование в протоколе;
- после охлаждения образца вновь производился его осмотр на наличие трещин, которые фиксировались соответствующим образом на поверхности кирпича;
- производилась корректировка температуры на шкале печи в большую сторону и в печь помещался следующий образец;
- для определения остаточной несущей способности образцов, подвергшихся термическим воздействиям, было проведено их повторное испытание на прочность;
- в ходе эксперимента температура в печи повышалась ступенями с шагом 100С (температура термостойкости образцов уточнялась методом последовательных приближений);
- кирпичи всех партий прошли испытания, и полученные данные по эксперименту были занесены в таблицу протокола (см. табл. 1) и представлены в виде графика (см. рис. 2).
30
Таблица
Партия До термических испытаний Темпе- ратура разру- шения После термических испытаний
а, МПа Марка а, МПа Марка
1 7,27 75 470 5,33 50
2 9,41 100 500 7,06 70
3 12,52 125 570 9,52 100
4 17,65 175 670 14,12 150
5 15,24 150 620 11,89 125
6 7,52 75 480 5,31 50
В рамках эксперимента была построена дериватограмма силикатного кирпича партии 1 (см. рис. 3).
Кривая ТГА отражает изменение массы образца подвергающегося испытанию. Кривая ДТГА отражает скорость изменения массы. Кривая ДТА определяет эндо и экзо эффекты (определение концентрации реагирующего компонента смеси или энтальпии химических и физических превращений).
Анализ результатов полученных экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы:
31
1. Чем выше марка полнотелого кирпича, тем он более термоустойчив.
2. Декларируемая нормативными документами [2], максимальная температура применения силикатного кирпича составляет
550°С, что никак не связано со сроками эксплуатации и справедливо лишь для кирпича марки М125.
3. После термических воздействий марка кирпича снижается в среднем на 20-30%. Чем выше марка, тем меньше потери прочности.
4. Согласно дериватограмме при 300°С образец теряет 10-12% веса, при 400°С теряет 14-16%, при 500°С 17-19%, при 600°С 20%. После 600°С образец теряет в весе на каждые 10°С 1,5%. При достижении 960°С наступает полная деструкция и вес образца составляет 10% от первоначального. Вода полностью была удалена из образца при температуре 170-175С и её доля составила 1718% первоначального веса. Структурные изменения в силикате начинаются при температуре 418-420С.
Дальнейшие детальные исследования нацелены на проведение натурного эксперимента для выявления характера поведения силикатного кирпича в теле кладки при пожаре и после него.
Литература
1. Гнедина Л. Ю. Экспериментальное определение прочностных характеристик различных видов кирпича и кирпичной кладки при центральном сжатии // Строит. материалы.- 2007 - №12. С 18-19.
2. ГОСТ 379-2007 Кирпич и камни силикатные. Технические условия.
3. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции.
References
1. Gnedina L. Yu. Experimental definition of strength characteristics of different types of a brick and bricklaying at the central compression/ZBuilds. materials. - 2007 - №12. S 18-19.
2. GOST 379-2007 Brick and stones silicate. Specifications.
3. Joint venture 15.13330.2012 Stone and armokamenny designs.
Альсова О.К.1, Ларькова Е.В.2 'Кандидат технических наук, доцент; 2магистрант,
Новосибирский государственный технический университет МЕТОДИКА СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ И СЕЗОННОСТИ ИНФЕКЦИОННОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПО ГОРОДАМ РОССИИ
Аннотация
В статье предложена методика статистического анализа структуры и сезонности инфекционной заболеваемости на примере города Барнаул. Исходные данные для исследования взяты из банка данных (БнД) CliWaDIn (Climate.Water.Diseases.Infections./Климат.Вода.Болезни.Инфекции), в котором представлены ежедневные сведения об инфекционной заболеваемости по 6-ти городам Зауралья России. Методика основана на использовании методов описательной статистики, графического анализа данных, построении гармонических моделей и может быть применена для более углубленного анализа инфекционной заболеваемости по различным группам населения, а также, для описания инфекционной заболеваемости в других городах России.
Ключевые слова: инфекционная заболеваемость, структура, сезонность, гармоническая модель
Alsova O.K. 1, Larkova E.V.2
'Candidate of Science, assistant professor; 2Candidate for a Master’s Degree, Novosibirsk State Technical University STATISTICAL ANALYSIS TECHNIQUE OF STRUCTURE AND SEASONALITY OF INFECTIOUS DISEASES IN RUSSIA CITIES
Abstract
The paper proposes a statistical analysis technique of the structure and seasonality of infectious diseases on the example of the Barnaul city. Initial data for the study were taken from the database CliWaDIn (Climate.Water.Diseases.Infections), which presents daily information about infectious diseases in 6 Russia cities. The technique is based on the use of descriptive statistics methods, graphical analysis, building harmonic models and can be used for more in-depth analysis of infectious diseases in different population groups, as well as to describe infectious diseases in other Russian cities.
Keywords: infectious diseases, structure, seasonality, harmonic model.
Инфекционная заболеваемость (ИнЗ) - один из основных медико-статистических показателей состояния здоровья населения. Анализ этого показателя за ряд лет позволяет сделать выводы о частоте возникновения и динамике заболеваемости, а также об эффективности комплекса социально-гигиенических и лечебных мероприятий, направленных на её снижение.
В работе исследуется структура и сезонность ИнЗ на примере города Барнаула. В качестве исходных были выбраны данные из БнД CliWaDIn [2-3], описывающие заболеваемость в Барнауле за 2008-2011 гг. Случаи инфекционных заболеваний зафиксированы ежедневно по дате регистрации, закодированы согласно Международной Классификации Болезней (МКБ-10, ICD-10). В БнД представлены заболевания следующих диагностических групп: А00-В99 (Certain infectious and parasitic diseases).
Всего за период с 2008 по 2011 гг. в городе Барнаул зарегистрировано 19787 случая инфекционных заболеваний. Прежде всего, чтобы учесть различия в количестве постоянных жителей города по годам и проанализировать динамику изменения ИнЗ, была выполнена нормировка данных с учетом демографических показателей в расчете на 100 тыс. населения: число случаев заболеваний за год делилось на среднегодовую численность населения по данным Росстата и умножалось на 100000 (относительная заболеваемость).
Далее для каждой группы инфекций (МКБ) были вычислены: абсолютная заболеваемость в год, относительная заболеваемость в год, процент случаев данной группы инфекций от общего числа зарегистрированных случаев. Были выделены диагностические группы инфекций, доля которых составляет 1% и более в общей структуре заболеваемости, группы инфекций менее 1% учитывались в группе «другие» (Other Codes).
На рис. 1-2 приведены структурные диаграммы ИнЗ в Барнауле за 2008-2011 гг., отражающие основные закономерности и тенденции в изменении ИнЗ. На них представлены группы, составляющие более 1% от общей ИнЗ и группа Other Codes, при этом группы А04.8 и А04.9 (ОКИ неустановленной этиологии), А02.8 и А02.9 (сальмонеллез) объединены, как родственные.
Проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы о структуре и динамике изменения ИнЗ в Барнауле:
- основные группы инфекций, вносящие вклад в общую структуру ИнЗ в среднем за 2008-2011 гг.: А04.8+А04.9 (66,8%), А02.8+А02.9 (7,1%), А08.0 (ротавирусный энтерит, 15,85%), А05.0 (стафилококковое пищевое отравление, 2%), причем, структура ИнЗ и вклад каждой группы инфекций отличается по годам;
32
