firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.06.69-78firesmi-1296Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВSAFETY OF BUILDINGS, STRUCTURES, OBJECTSОсобенности разрушаемых элементов предохранительных конструкций, используемых для минимизации последствий взрывных аварий в помещенияхDestructible elements of safety structures used to minimize the consequences of explosive accidents in premiseshttps://orcid.org/0000-0002-1383-574XКорольченкоА. Д.KorolchenkoA. D.

КОРОЛЬЧЕНКО Антон Дмитриевич, заведующий сектором испытаний научно-исследовательского центра «Взрыво­безопасность» Института комплексной безопасности в стро­­ительстве, преподаватель кафедры комплексной безопасности в строительстве, соискатель на уч. ст. канд. техн. наук

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

РИНЦ ID: 890113; Scopus AuthorID: 57215919375; ResearcherID: E-3295-2017

Anton D. KOROLCHENKO, Head of Testing Sector of Explosion Safety Research Center, Institute of Integrated Safety in Construction, Lecturer of Department of Integrated Safety in Construction

Yaroslavskoe Shosse, 26, Moscow, 129337

ID RISC: 890113; Scopus AuthorID: 57215919375; ResearcherID: E-3295-2017

Anton.Korolchenko@ikbs-mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9685-0880ГромовН. В.GromovN. V.

ГРОМОВ Николай Викторович, канд. техн. наук, заместитель директора Института комплексной безопасности в строительстве, старший преподаватель кафедры комплексной безопасности в строительстве

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

РИНЦ ID: 550242; Scopus AuthorID: 57192376754; ResearcherID: AAO-5120-2021

Nikolay V. GROMOV, Cand. Sci. (Eng.), Deputy Head of Institute of Integrated Safety in Construction, Senior Lecturer of Department of Integrated Safety in Construction

Yaroslavskoe Shosse, 26, Moscow, 129337

ID RISC: 550242; Scopus AuthorID: 57192376754; ResearcherID: AAO-5120-2021

N.Gromov@ikbs-mgsu.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияNational Research Moscow State University of Civil EngineeringRussian Federation2023151220233266978Copyright © Корольченко А.Д., Громов Н.В., 20232023Корольченко А.Д., Громов Н.В.Korolchenko A.D., Gromov N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1296Введение

Введение. Актуальность настоящей публикации обусловлена тем, что при разработке конструктивных решений предохранительных запорных устройств (ПЗУ) проектировщики часто используют элементы и материалы, которые принципиально не применимы для этих целей. Проанализированы особенности предохранительных конструкций (ПК) и легкосбрасываемых конструкций (ЛСК), используемых в зданиях и помещениях, где возможен внутренний аварийный взрыв. Приведены результаты экспериментальных исследований по тестированию работоспособности реальных конструкций.

Цель

Цель. Определение возможности применения ПК и ЛСК на взрывоопасных объектах, а также ограничений на их крепежные элементы и используемые материалы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследования ЛСК, фиксируемых ПЗУ, проводились путем их испытаний на воздействие внутреннего аварийного взрыва и на сопротивление механической и ветровой нагрузкам (по ГОСТ 26602.5). Взрывные испытания проводились в кубической камере с использованием пропановоздушной смеси стехио­метрического состава. Взрывное давление фиксировалось датчиками избыточного давления. Видеосъемка процесса взрыва производилась скоростными камерами.

Результаты

Результаты. Проанализированы особенности предохранительных конструкций, используемых для снижения давления, возникающего при внутренних аварийных взрывах. По результатам испытаний построены и проанализированы осциллограммы взрывного давления. Показано, что использование при тестировании ПК на работоспособность статических (ветровых или механических) нагрузок взамен взрывных может приводить к существенному искажению результатов тестирования. Экспериментально установлено, что тестирование образцов предохранительных конструкций на их работоспособность следует проводить только путем моделирования взрывной нагрузки.

Выводы

Выводы. Замена при испытании ПК взрывных нагрузок на статические может привести к их несрабатыванию при аварийном взрыве в реальных условиях, что может повлечь за собой обрушение строительных конструкций и человеческие жертвы. Таким образом, тестирование образцов предохранительных конструкций на их работоспособность следует проводить только путем моделирования взрывной нагрузки.

Introduction

Introduction. The relevance of the present publication is caused by the fact that during the development of constructive decisions of safety locking devices (SLD) designers often use elements and materials, which are fundamentally not applicable for these purposes. The peculiarities of safety structures (SS) and light removable structures (LRS) used in buildings and premises where internal emergency explosion is possible are analyzed. The results of experimental studies on testing the performance of real structures are given.

Objective

Objective. Determination of the possibility of SS and LRS application at explosive objects, as well as restrictions on their fastening elements and used materials.

Materials and methods

Materials and methods. Studies of LRS fixed by SLD were carried out by means of their tests on the impact of internal emergency explosion and on resistance to mechanical and wind loads (according to GOST 26602.5). Explosion tests were carried out in a cubic chamber using a propane-air mixture of stoichiometric composition. Overpressure sensors recorded explosive pressure. Video recording of the explosion process was done by speed cameras.

Results

Results. The features of safety structures used to reduce the pressure generated by internal accidental explosions were analyzed. Explosive pressure oscillograms were constructed and analyzed based on the test results. It is shown that the use of static (wind or mechanical) loads instead of explosive loads in SS performance testing can lead to significant distortion of test results. It is experimentally established that testing of specimens of safety structures for their serviceability should be carried out only by modelling of explosive load.

Conclusions

Conclusions. Substitution of explosive loads for static loads during SS testing may lead to their failure in case of emergency explosion in real conditions, which may result in collapse of building structures and human casualties. Thus, testing of specimens of safety structures for their operability should be carried out only by modelling of explosive load.

аварийный взрыввзрывные нагрузкилегкосбрасываемые конструкциипредохранительные запорные устройствавзрывозащитаemergency explosionexplosive loadslight removable structuressafety locking devicesexplosion protectionАвторы статьи выражают благодарность руководителю научно-исследовательского центра «Взрыво­безопасность» ИКБС НИУ МГСУ Александру Андреевичу Комарову за помощь при проведении анализа результатов экспериментов.The authors of the article express their gratitude to the head of the Research Centre “Explosion Safety” of the Institute of Integrated Safety in Construction of the Moscow State University of Civil Engineering (NRU MGSU) Komarov Alexander Andreevich for the help in the analysis of the experimental results.ReferencesПилюгин Л.П. Конструкции сооружений взрывоопасных производств. М. : Стройиздат, 1988. 314 с.Pilyugin L.P. Constructions of explosive production facilities. Moscow, Stroyizdat, 1988; 314. (rus).Комаров А.А. Прогнозирование нагрузок от аварийных дефлаграционных взрывов и оценка последствий их воздействия на здания и сооружения : дис. … д-ра техн. наук. М. : МГСУ, 2001. 460 с.Komarov A.A. Forecasting loads from emergency deflagration explosions and assessing the consequences of their impact on buildings and structures : Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. Moscow, MGSU, 2001; 460. (rus).Bradly D. Evolution of flame propagation in large diameter explosions // Proceedings of 2nd International Seminar on Fire-and-Explosion Hazard of Substances and Venting Deflagrations / Molkov V.V. (ed.). M. : All-Russian Research Institute for Fire Protection, 1997. Pp. 51–59.Bradly D. Evolution of flame propagation in large diameter explosions. Proceedings of 2nd International Seminar on Fire-and-Explosion Hazard of Substances and Venting Deflagrations. Molkov V.V. (ed.). Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection, 1997; 51-59.Solberg D.M. Observations of flame instabilities in large scale vented gas explosions // 18th Symposium (International) the combustion institute. 1980. Pp. 1607–1614.Solberg D.M. Observations of flame instabilities in large scale vented gas explosions. 18th Symposium (International) the combustion institute. 1980; 1607-1614.Molkov V.V., Grigorash A.V., Eber R.M. Vented gaseous deflagrations: Modelling of springloaded inertial vent covers // Fire Safety Journal. 2005. Vol. 40. Issue 4. Pp. 307–319. DOI: 10.1016/j.firesaf.2005.01.004Molkov V.V., Grigorash A.V., Eber R.M. Vented gaseous deflagrations: Modelling of springloaded inertial vent covers. Fire Safety Journal. 2005; 40(4):307-319. DOI: 10.1016/j.firesaf.2005.01.004Chen D., Wu C., Li J., Liao K. A numerical study of gas explosion with progressive venting in a utility tunnel // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 162. Pp. 1124–1138. DOI: 10.1016/j.psep.2022.05.009Chen D., Wu C., Li J., Liao K. A numerical study of gas explosion with progressive venting in a utility tunnel. Process Safety and Environmental Protection. 2022; 162:1124-1138. DOI: 10.1016/j.psep.2022.05.009Chmielewski R., Bąk A. Analysis of the safety of residential buildings under gas explosion loads // Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 43. P. 102815. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.102815Chmielewski R., Bąk A. Analysis of the safety of residential buildings under gas explosion loads. Journal of Building Engineering. 2021; 43:102815. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.102815Zhan Li, Li Chen, Qin Fang, Wensu Chen, Hong Hao, Rong Zhu, Kang Zheng. Experimental and numerical study on CFRP strip strengthened clay brick masonry walls subjected to vented gas explosions // International Journal of Impact Engineering. 2019. Vol. 129. Pр. 66–79. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2019.02.013Zhan Li, Li Chen, Qin Fang, Wensu Chen, Hong Hao, Rong Zhu, Kang Zheng. Experimental and numerical study on CFRP strip strengthened clay brick masonry walls subjected to vented gas explosions. International Journal of Impact Engineering. 2019; 129:66-79. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2019.02.013Chengjun Yue, Li Chen, Zhan Li, Yuanchao Mao, Xiaohu Yao. Experimental study on gas explosions of methane-air mixtures in a full-scale residence building // Fuel. 2023. Vol. 353. P. 129166. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.129166Chengjun Yue, Li Chen, Zhan Li, Yuanchao Mao, Xiaohu Yao. Experimental study on gas explosions of methane-air mixtures in a full-scale residence building. Fuel. 2023; 353:129166. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.129166Jialin Li, Xuebiao Wang, Jin Guo, Jiaqing Zhang, Su Zhang. Effect of concentration and ignition position on vented methane-air explosions // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2020. Vol. 68. P. 104334. DOI: 10.1016/j.jlp.2020.104334Jialin Li, Xuebiao Wang, Jin Guo, Jiaqing Zhang, Su Zhang. Effect of concentration and ignition position on vented methane-air explosions. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2020; 68:104334. DOI: 10.1016/j.jlp.2020.104334Комаров А.А., Корольченко Д.А., Громов Н.В. Экспериментальное определение эффективности остек­ления при аварийных взрывах внутри зданий // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. № 31 (6). С. 78–90. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.06.78-90Komarov A.A., Korolchenko D.A., Gromov N.V. Experimental determination of glazing efficiency in case of indoor explosions caused by accidents. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2022; 31(6):78-90. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.06.78-9 (rus).Максакова А.В. Исследование нормативной документации на тему легкосбрасываемой конструкции и предложение по его изменению // Молодежные инновации : сб. мат. сем. молодых ученых в рамках XXIII Междунар. научн. конф. М., 2020. С. 144–147.Maksakova A.V. Study of regulatory documentation on the topic of easily resettable structures and proposals for changing it. Youth Innovations : collection of materials from the seminar of young scientists within the framework of the XXIII International Scientific Conference. Moscow, 2020; 144-147. (rus).Gorev V.A. Scale model operation of formation of pressure at internal explosion // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1425. P. 012177. DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012177Gorev V.A. Scale model operation of formation of pressure at internal explosion. Journal of Physics: Conference Series. 2020; 1425:012177. DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012177Пилюгин Л.П. Обеспечение взрывоустойчивости зданий с помощью предохранительных конструкций. М. : Пожнаука, 2000. 224 с.Pilyugin L.P. Maintenance explosion proof buildings with relief designs. Moscow, Pozhnauka Publ., 2000; 224. (rus).Шлег А.М. Определение параметров легкосбрасываемых конструкций : дис. … канд. техн. наук. М. : МГСУ, 2002. 201 с.Shleg A.M. Determination of the parameters of easily dropped structures : Dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Moscow, MGSU, 2002; 201. (rus).Поландов Ю.Х., Корольченко Д.А., Евич А.А. Условия возникновения пожара в помещении при газовом взрыве. Экспериментальные данные // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 1. С. 9–21. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.01.9-21Polandov Yu.K., Korоlchenko D.A., Evich A.A. Conditions of occurrence of fire in the room with a gas explosion. Experimental data. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2020; 29(1):9-21. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.01.9-21 (rus).Корольченко О.Н., Корольченко А.Д. Определение давления вскрытия легкосбрасываемых конструкций с учетом ветровых нагрузок // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 7. С. 914–921. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.7.914-921Korolchenko O.N., Korolchenko A.D. Determining the burst pressure of vent structures with account taken of wind loads. Vestnik MGSU. 2022; 17(7):914-921. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.7.914-921 (rus).Стрельчук Н.А., Орлов Г.Г. Определение площади вышибных конструкций в зданиях взрывоопасных производств // Промышленное строительство. 1969. № 6. С. 19–22.Strel`chuk N.A., Orlov G.G. Determination of the area of ejection structures in explosive production buildings. Industrial Engineering. 1969; 19-22. (rus).Korоlchenko D., Polandov Iu.K., Evich A. On ignition of combustible material in a gas explosion in the premise // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 869. P. 052056. DOI: 10.1088/1757-899X/869/5/052056Korоlchenko D., Polandov Iu.K., Evich A. On ignition of combustible material in a gas explosion in the premise. IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020; 869(5):052056. DOI: 10.1088/1757-899X/869/5/052056Korоlchenko D., Polandov Iu.K., Evich A. Dynamic effects at internal deflagration explosions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 603. Р. 052008. DOI: 10.1088/1757-899X/603/5/052008Korоlchenko D., Polandov Iu.K., Evich A. Dynamic Effects at Internal Deflagration Explosions. IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2019; 603(5):052008. DOI: 10.1088/1757-899X/603/5/052008Комаров А.А., Корольченко Д.А., Фан Т.А. Особенности определения коэффициента динамичности при импульсных нагрузках // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2018. № 27 (2–3). С. 37–43. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.02-03.37-43Komarov A.A., Korolchenko D.A., Phan T.A. Features of determination of the dynamic amplification factor under impulse loads. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2018; 27(2-3):37-43. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.02-03.37-43 (rus).Polandov Iu., Korolchenko D. The consideration of the turbulence influence on the gas explosion expansion in non-closed areas // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 106. Art. 01040. DOI: 10.1051/matecconf/201710601040Polandov Iu., Korolchenko D. The consideration of the turbulence influence on the gas explosion expansion in non-closed areas. MATEC Web of Conferences. 2017; 106(01040):8. DOI: 10.1051/matecconf/201710601040Громов Н.В. Совершенствование технической системы обеспечения взрывоустойчивости зданий при взрывах газопаровоздушных смесей : дис. … канд. техн. наук. М. : МГСУ, 2007. 134 с.Gromov N.V. Improving the technical system for ensuring the explosion resistance of buildings during explosions of gas-steam-air mixtures : dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Moscow, MGSU, 2007; 134. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.