МИНАЙЛОВ Денис Александрович, заместитель начальника. ResearcherID: AAI-2064-2020; Scopus Author ID: 57207307581
236010, г. Калининград, ул. Бассейная, д. 35а
Denis A. MINAILOV, Deputy Chief, Forensic Institutions Federal Fire Service “Fire testing laboratory”. ResearcherID: AAI-2064-2020; Scopus Author ID: 57207307581
236010, Kaliningrad, Basseynaya St., 35 a
Введение. В процессе проектирования складских зданий требуется оценить соответствие фактических пределов огнестойкости строительных конструкций требуемым пределам огнестойкости с учетом принятых проектных решений. Определение пределов огнестойкости (фактических) строительных конструкций производится в условиях воздействия «стандартного» температурного режима, применение которых может привести к закладыванию в проект завышенного запаса по огнестойкости и к недооценке теплового воздействия в условиях реального пожара.
Цели и задачи. Цель исследования — оценка сходимости «стандартного» температурного режима и возможных «реальных» температурных режимов пожаров в современных складских зданиях, а также соответствия фактических пределов огнестойкости воздействию реальных пожаров. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: проведено математическое моделирование развития реального пожара полевым методом в складском здании при различной пожарной нагрузке, а также моделирование прогрева несущих конструкций покрытия при «стандартном» температурном режиме и полученных в процессе моделирования «реальных» температурных режимах пожара; определены требуемые пределы огнестойкости несущих строительных конструкций покрытия через эквивалентную продолжительность пожара.
Методы. В качестве объекта исследования было выбрано складское здание типовой формы размерами 12×12×6,5 м. В здании предусмотрены ворота размером 4×4 метра в количестве 2 шт. и входная дверь размером 1×2 м. В стенах здания размещены 32 окна размерами 0,7×1 м. Покрытие — беспрогонная плоская кровля на металлических фермах покрытия. Параметры пожарной нагрузки при математическом моделировании принимались по справочным данным Ю.А. Кошмарова. Рассмотрено 12 видов типовой пожарной нагрузки. Для математического моделирования «реальных» температурных режимов пожара использовался программный комплекс Fire Dynamics Simulator (FDS), реализующий полевую (дифференциальную) математическую модель. Для математического моделирования процесса прогрева стальных строительных конструкций применялся конечно-разностный метод решения уравнения теплопроводности Фурье при внешней и внутренней нелинейности, реализованный в программном комплексе ANSYS Mechanical. результаты и обсуждение. Результаты математического моделирования в программном комплексе FDS показывают, что температурное воздействие, оказываемое на конструкцию при «стандартном» температурном режиме и таких пожарных нагрузках, как кабели и провода, индустриальное масло, этиловый спирт, оказалось ниже, что указывает на недооценку теплового воздействия на конструкцию. Результаты моделирования прогрева конструкций продемонстрировали, что время прогрева фермы покрытия до 400…700 °С для указанных пожарных нагрузок (кабели и провода, индустриальное масло, этиловый спирт) меньше времени, полученного в результате стандартных испытаний, что указывает на изначальное занижение фактической огнестойкости стальных конструкций покрытия при проектировании складских зданий.
Заключение. Предположение о недооценке теплового воздействия при «стандартном» температурном режиме на стальные конструкции современных складских комплексов подтвердилось для 3 из 12 рассмотренных пожарных нагрузок, а именно: кабелей и проводов, индустриального масла, этилового спирта.
Aims and purposes. The purpose of the study is to assess the convergence of the “standard” temperature regime and possible “real” temperature regimes of fires in modern warehouse buildings, as well as the correspondence of actual fire resistance limits to the effects of “real” fires. To achieve this goal, the following tasks were solved: mathematical modeling of the development of a “real” fire by the field method in a warehouse building at different fire loads was carried out, as well as modeling of heating of the supporting structures of the coating according to the standard temperature regime and the “real” temperature conditions of the fire obtained during the simulation; the required fire resistance limits of the bearing building structures of the coating are determined through the equivalent duration of the fire.
Methods. A storage building of a standard form with dimensions of 12×12×6.5 m was chosen as the object of the study. The building has a 4×4 meter gate in the amount of 2 pieces and an entrance door of 1×2 meter size. Within the walls of the building are 32 windows measuring 0.7×1 meter. Coverage — an impassable flat roof over metal trusses. The parameters of the fire load during mathematical modeling were taken according to the reference data of Yu.A. Koshmarov 12 types of typical fire load stored in warehouse buildings are considered. For mathematical modeling of “real” temperature fires, the “Fire Dynamics Simulator” (FDS) software package was used, which implements a field (differential) mathematical model. For mathematical modeling of the heating process of steel building structures, the finite-difference method for solving the Fourier heat equation with external and internal nonlinearity was used, implemented in the ANSYS Mechanical software package. results and discussion. The results of modeling in the FDS software package show that the temperature impact on the structure according to the standard temperature regime for fire loads: cables+wires, industrial oil, ethyl alcohol was less, which indicates an underestimation of the thermal impact on the structure. The results of modeling the heating of structures showed that the heating time of the coating truss is up to 400–700 °C for fire loads: cables+wires, industrial oil, ethyl alcohol less than the time obtained from standard tests, which indicates an initial underestimation of the actual fire resistance of steel structures of the coating when designing warehouse buildings.
Conclusions. The assumption that the thermal impact of the standard temperature regime on the steel structures of modern warehouse complexes was underestimated was confirmed for 3 of the 12 fire loads considered, namely: cables+wires, industrial oil, ethyl alcohol.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.