Підвищення достовірності результатів вогневих випробувань при оцінюванні межі вогнестійкості несучих стін - Автореферат

Зважаючи на це, одним із важливих аспектів забезпечення пожежної безпеки у наш час є застосування будівельних конструкцій, зокрема несучих стін із відповідною межею вогнестійкості. Ідея роботи полягає у підвищенні достовірності визначення значень меж вогнестійкості несучих стін будівель шляхом проведення випробувань у вогневих печах з обґрунтованими параметрами за запропонованим алгоритмом, який враховує закономірності впливу дисперсії температур по їх обігрівній поверхні. провести експериментальні дослідження процесів теплообміну та розподілу температур у вогневих печах під час стандартних випробувань несучих стін на вогнестійкість; При цьому: - уперше встановлено, що значення межі вогнестійкості несучих стін, визначене за стандартного температурного режиму пожежі, має поліноміальну залежність від дисперсії температур () по обігрівній поверхні, а їх похибки описуються у вигляді поліноміальної регресії третього порядку: вогнестійкість несучий стіна уперше виявлено, що кількість пальників і отворів для відведення продуктів згоряння та місця їх розташування у вогневих випробувальних печах впливають на рівномірність розподілу температур по обігрівній поверхні вертикальних огороджувальних конструкцій, що дозволило обґрунтувати параметри удосконаленої печі, які забезпечують мінімізацію дисперсії температур і підвищення достовірності визначення значення межі вогнестійкості несучих стін;У першому розділі проведено аналіз стану нормативної бази та наукових розробок щодо випробувань з визначення меж вогнестійкості несучих стін та виявлено шляхи підвищення їх ефективності. Було вивчено конструкції та вплив параметрів вогневих печей на точність визначення межі вогнестійкості досліджуваних конструкцій і проаналізовано джерела похибок, які впливають на їх результати. Визначено, що випробування на вогнестійкість та параметри сучасних випробувальних установок далекі від досконалості через похибки, внаслідок того, що управління паливною системою та конфігурація вогневих печей не забезпечують повну відповідність умов проведення експерименту вимогам стандартів у цій галузі. Якщо йдеться про час, що визначає настання граничного стану, а це фактично час, який потрібен для евакуації людей та матеріальних цінностей, то для REI 60 відхилення може складати близько 20 хвилин, REI 120 - 40 хвилин, REI 150 - 50 хвилин. Розрахунки показали, що для підвищення ефективності випробувань необхідно виявити залежності значень межі вогнестійкості несучих стін від дисперсії температур на їх обігрівальних поверхнях.У дисертаційній роботі розвязано актуальне наукове завдання щодо виявлення закономірностей залежностей межі вогнестійкості несучих стін та її похибки від дисперсії температур на обігрівальних поверхнях стін, підданих стандартним вогневим випробуванням, як наукового підґрунтя підвищення точності та достовірності результатів стандартних випробувань на вогнестійкість несучих стін. Зясовано, що під час випробувань несучих стін за стандартним температурним режимом пожежі отримуються результати, які мають похибку до 30 %, залежну від дисперсії температур по обігрівній поверхні, що, у тому числі, залежить від конструктивних параметрів вогневої печі, де відбуваються випробування. З використанням засобів обчислювальної термогазодинаміки побудовано математичні моделі, які описують процес тепломасообміну у випробувальних вогневих печах під час визначення вогнестійкості несучих стін, та проведено обчислювальні експерименти із їх використанням, за допомогою яких отримані закономірності зміни дисперсії по обігрівній поверхні несучих стін при ї випробуванні у вогневих печах різної конструкції. Виявлено, що дисперсія температури у діючих установках для вогневих випробувань може становити 200 ?С та більше, що позначається на точності результатів випробувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі розвязано актуальне наукове завдання щодо виявлення закономірностей залежностей межі вогнестійкості несучих стін та її похибки від дисперсії температур на обігрівальних поверхнях стін, підданих стандартним вогневим випробуванням, як наукового підґрунтя підвищення точності та достовірності результатів стандартних випробувань на вогнестійкість несучих стін. При цьому отримані такі найбільш суттєві науково-практичні результати.

Проаналізовано стан нормативної бази та наукових розробок щодо оцінювання вогнестійкості несучих стін. Зясовано, що під час випробувань несучих стін за стандартним температурним режимом пожежі отримуються результати, які мають похибку до 30 %, залежну від дисперсії температур по обігрівній поверхні, що, у тому числі, залежить від конструктивних параметрів вогневої печі, де відбуваються випробування.

З використанням засобів обчислювальної термогазодинаміки побудовано математичні моделі, які описують процес тепломасообміну у випробувальних вогневих печах під час визначення вогнестійкості несучих стін, та проведено обчислювальні експерименти із їх використанням, за допомогою яких отримані закономірності зміни дисперсії по обігрівній поверхні несучих стін при ї випробуванні у вогневих печах різної конструкції. Виявлено, що дисперсія температури у діючих установках для вогневих випробувань може становити 200 ?С та більше, що позначається на точності результатів випробувань.

Проведено експериментальні випробування залізобетонної несучої стіни на вогнестійкість за стандартним температурним режимом. У результаті досліджень виявлені експериментальні залежності дисперсії температури по обігрівній поверхні випробовуваної стіни від часу випробувань у реальній вогневій печі. Виявлено, що дисперсія температури збігається з теоретично визначеною, оскільки середня похибка при визначенні дисперсії не перевищує 5 %.

Доведена адекватність результатів побудованих математичних моделей тепломасообміну у вогневих печах шляхом їх порівняння із експериментальними даними, оскільки розраховані критерії адекватності (t-критерій Стьюдента, Q-критерій Кохрена, F-критерій Фішера) не перевищують допустимих значень.

На основі отриманих закономірностей зміни дисперсії температур у залежності від часу випробувань обґрунтовано параметри вертикальної випробувальної вогневої печі, завдяки чому досягнуто зменшення значення дисперсії температур у 3 рази в порівнянні із діючою установкою, що дозволяє зменшити похибку визначення вогнестійкості у 2 рази.

Шляхом обчислювальних експериментів із використанням розроблених математичних моделей виявлені залежності межі вогнестійкості та похибки її визначенні при стандартних вогневих випробуваннях залізобетонної несучої стіни від дисперсії температур на її обігрівній поверхні.

Встановлено, що значення межі вогнестійкості несучих стін, визначене за стандартного температурного режиму пожежі, має поліноміальну залежність від дисперсії температур ( ) по обігрівній поверхні, а похибки оцінювання межі вогнестійкості описуються регресійної залежністю від дисперсії температур ( ) у вигляді поліному третього порядку: ;

Розроблений алгоритм визначення межі вогнестійкості несучих залізобетонних стін, заснований на врахуванні впливу дисперсії температур на обігрівній поверхні на похибку визначення межі вогнестійкості, що дозволив підвищити точність експериментальної оцінки вогнестійкості на 20 %.

У наукових фахових виданнях: Сідней С. О. Методи математичного моделювання теплових процесів при випробуваннях на вогнестійкість залізобетонних будівельних конструкцій / С. О. Сідней, О. М. Нуянзін, С. В. Поздєєв [та ін.] // Монографія. - Черкаси: ЧІПБ імені Героїв Чорнобиля НУЦЗ України, 2015. - 120 с.

Сідней С. О. Аналіз існуючих математичних моделей тепломасообміну у камерах вогневих печей установок для випробувань на вогнестійкість несучих стін / С. О. Сідней, О. М. Нуянзін, С. В. Поздєєв [та ін.] // Пожежна безпека : теорія і практика : зб. наук. праць. - Черкаси: ЧІПБ імені Героїв Чорнобиля НУЦЗ України, 2014. - № 18. - С. 93 - 101.

Сидней С. А. Влияние дисперсии температур на обогреваемых поверхностях горизонтальных железобетонных строительных конструкций назначение их предела огнестойкости во время испытаний этих конструкций в огневых печах. / А. М. Нуянзин, С. А. Сидней, С. В. Поздеев // Международный научно-практический журнал : Чрезвычайные ситуации образование и наука. - Гомель Республики Беларусь: ГИИ МЧС, 2015. - Том 10 №1. - С. 162 - 167.

Сідней С. О. Вплив конструктивних особливостей вогневих печей на достовірність результатів випробувань стін на вогнестійкість / О. М. Нуянзін, С. В. Поздєєв, С. О. Сідней // Науковий вісник Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки. - Київ: НДІЦЗ, 2015. - № 1 (31). - С. 4 - 12.

Сідней С. О. Чисельне дослідження ефективності випробувань на вогнестійкість несучих стін у вогневих печах різної конфігурації // Пожежна безпека : теорія і практика : зб. наук. праць. - Черкаси: ЧІПБ імені Героїв Чорнобиля НУЦЗ України, 2015. - № 19. - С. 106 - 111.

Sidney Stanislav. Investigation of fire influence on reinforced concrete walls using finite elements method / Stanislav Sidnei, Serhii Pozdieiev, Yuriy Otrosh [ets.] // Logistyka - nauka : scince journal. - Warsaw: Main School of Fire Service in Warsaw, 2015. - №5/2015. - P. 1265 - 1272.

Сидней С. О. Исследование адекватности результатов математического моделирования динамики пожара в помещении с помощью программного комплекса FDS / С. Э. Трошкин, С. А. Сидней, Е. А. Тищенко, О. В. Некора // Пожежна безпека : теорія і практика : зб. наук. праць. - Черкаси: ЧІПБ імені Героїв Чорнобиля НУЦЗ України, 2015. - № 20. - C. 104 - 109.

Сидней С. А. Влияние конструкции испытательных установок огневых печей на адекватность результатов испытаний несущих стен на огнестойкость / А. М. Нуянзин, С. А. Сидней, И. В. Федченко // Вестник командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. - Минск: КИИ МЧС Республики Беларусь. - № 1( 23). - 2016. - С. 28 - 37.

Размещено на .ru