Применение легкосбрасываемых сэндвич-панелей для защиты производственных зданий в условиях арктического климата

Предмет исследования. Усовершенствование защиты и разработка инновационного решения с применением легкосбрасываемых конструкций из сэндвич-панелей для защиты зданий от внутренних аварийных взрывов в условиях климатического пояса Арктической зоны.
В результате исследования установлено влияние разницы температур окружающей среды снаружи здания/сооружения (от –40 °С и ниже) и внутри здания/сооружения (от +18 °С и выше) на состояние легкосбрасываемых конструкций в местах установки разрушаемых узлов крепления (РУК), а именно: выявлено образование наледи и конденсата в местах стыковочных соединениях ЛСК, а также РУК, что негативно влияет на эффективность работоспособности системы защиты здания от внутренних аварийных взрывов.

Цель. Повышение взрывоустойчивости зданий/сооружений с применением легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) из сэндвич-панелей с учетом климатических воздействий Арктической зоны в случае образования внутреннего избыточного давления.

Задачи:

• анализ производства и применения сэндвич-панелей как легкосбрасываемых конструкций в России и за рубежом;
• анализ литературных и патентных источников существующих ЛСК, применяемых в Арктической зоне;
• анализ влияния экстремально низких температур на работу ЛСК, в частности на работу РУК;
• синтезирование объектов исследования.

Аналитическая часть. Развернутое представление результатов исследования (анализа).

Выводы. Обоснована ценность полученных результатов и предложены рекомендации по их использованию. Применяемые в настоящее время ЛСК доказали свою эффективность в климатических условиях, не относящихся к Арктической зоне, однако для применения в экстремальных климатических условиях Арктики требуется дальнейшая адаптация и усовершенствование данных ЛСК.

1. Vijayan D.S., Sivasuriyan A., Patchamuthu P., Jayaseelan R. Thermal performance of energy-efficient buildings for sustainable development // Environmental Science and Pollution Research. 2022. No. 29. Рр. 51130–51142. DOI: 10.1007/s11356-021-17602-3

2. Panel Plant in Detroit Koppers Plan // Pittsburgh Post-Gazette. May 6, 1959.

3. Бэла Ляув. Кирпич против панели // Коммерсантъ Дом. 2004. № 58. С. 26. URL: https://www.kommersant.ru/doc/460272?ysclid=m2 t5cjoxda630358174

4. Global Sandwich Panels Market Size, Share, Competitive Landscape and Trend Analysis Report by Product type. By Application, By End user: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2021–2031 // Engineering, Equipment And Machinery/Jul 2022/Report Code: A17020/Pages: 221/Tables: 93/Charts: 61. URL: https://www.researchandmarkets.com/reports/5846781/global-sandwich-panels-market-size-share-and

5. Алисов Б.П. Географические типы климатов // Метеорология и гидрология. 1936. № 6.

6. Диппель И.В., Шабанов Е.А. Технологические особенности быстровозводимых зданий из металлических конструкций // XIV Всеросс. науч.-практ. конф. молодых ученых «РОССИЯ МОЛОДАЯ». 19–22 апреля 2022 г.

7. Кузнецов Д.Н., Емельянов Д.И., Павленко Т.М. Силовая сэндвич-панель поэлементной сборки // Строительная механика и конструкции. 2020. № 1 (24). С. 70–84. EDN DEMPXQ.

8. Pedro Andrade, Ove Lagerqvist, Rui Simões, Gabriel Sas. On global and local buckling response of structural angle sandwich panels // Thin-Walled Structures. 2022. Vol. 180 (11). Р. 109835. DOI: 10.1016/j.tws.2022.109835

9. Liana Ostetto, Romain Sousa, Paulo Fernandes, Hugo Rodrigues. Influence and effectiveness of horizontal diaphragms and cladding wall panels on the seismic behaviour of precast RC industrial buildings // Engineering Structures. 2023. Vol. 285. Р. 116046. DOI: 10.1016/j.engstruct.2023.116046

10. Tilak Prasad Sah, Andrew William Lacey, Hong Hao. Prefabricated concrete sandwich and other lightweight wall panels for sustainable building construction : State-of-the-art review // Journal of Building Engineering. 2024. Vol. 89. Р. 109391. DOI: 10.1016/j.jobe.2024.109391

11. Behzad Fotovvati, Navid Namdari, Amir Dehghanghadikolaei. On coating techniques for surface protection : a review // J. Manuf. Mater. Process. 2019. No. 3 (1). Р. 28. DOI: 10.3390/jmmp3010028

12. Erofeev V.I., Monich D.V. Sound insulation properties of sandwich panels // 2020 IOP Conf. Ser. : Mater. Sci. Eng. 896 012005. DOI: 10.1088/1757-899X/896/1/012005

13. Рожнятовский Г.И., Ванчугов И.М., Прокофьев В.А., Нуржиц С.И., Ишмурзин А.А. Газоперерабатыва­ющая отрасль России, анализ и перспективы ее развития // НефтеГазоХимия. Экономика и бизнес. 2020. № 2. С. 47–54. DOI: 10.24411/2310-8266-2020-10210. EDN GTGVLR.

14. Сафонова Т.Ю. Перспективы российской нефтегазодобычи в Арктике: от обвала до развития // Креативная экономика. 2020. Т. 14. № 10. С. 2569–2590. DOI: 10.18334/ce.14.10.111085

15. Орлов Г.Г., Корольченко Д.А., Корольченко А.Я. Экономическая оценка эффективности применения пред­охранительных конструкций для обеспечения взрывоустойчивости зданий и сооружений // Пожаровзрыво­безопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 6. С. 51–57. EDN UMHSHZ.

16. Сарвут Т.О. Принципы формирования среды обитания в Арктическом регионе // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 2 (113). С. 130–140. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.2.130-140. EDN YQCPRC.

17. Голушков О.В., Комаров С.Л., Янович Д.Д. Сэндвич-панели как альтернатива классическим строительным материалам и оценка их конкурентоспособности // Вестник Белорусско-Российского университета. 2015. № 3 (48). С. 127–134.

18. Кодзоев М.-Б.Х., Исаченко С.Л. Сэндвич-панель. Материалы и конструкции // Бюллетень науки и практики/Bulletin of Science and Practice. 2018. Т. 4. № 2. DOI: 10.5281/zenodo.1173216. EDN YOQMRM.

19. Кобзев Д.О. Сэндвич-панели с утеплителем в виде пенополиизоцианурата // Достижения науки и образования. 2018. URL: https://interactive-plus.ru/e-articles/444/Action444-466979.pdf

20. Коканин С.В., Цыбакин С.В. Исследование теплофизических свойств полистиролсодержащих пенопластов при их старении // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Караваево : ­Костромская ГСХА, 2013. Вып. 78. С. 57–64.

21. Mohammed Elamin, Bing Li, Tan K.T. Impact damage of composite sandwich structures in arctic condition // Composite Structures. 2018. No. 192 (5). DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.03.015

22. Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., Петухова Е.Ю. Теплоизоляционные материалы и конструкции : учеб. для средних профессионально-технических учебных заведений. М. : ИНФРА-М, 2003. 268 с.

23. Мельников В.С., Кириллов С.В., Мельников М.В., Ванин С.А., Васильев В.Г., Потемкин С.А. Минеральная вата — теплоизоляция фасадных и кровельных систем в условиях пожара пролива и тления // Интернет-­журнал «Науковедение». 2016. Т. 8. № 6. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/63TVN616.pdf

24. El Mehdi Ablaoui, Michał Malendowski, Wojciech Szymkuc, Zbigniew Pozorsk. Determination of thermal properties of mineral wool required for the safety analysis of sandwich panels subjected to fire loads // Materials. 2023. No. 16 (17). P. 5852. DOI: 10.3390/ma16175852

25. Камчаткина В.М., Бузин Г.В. Сравнение наиболее используемых утеплителей по теплофизическим и экономическим характеристикам // Матер. VII (XIII) Всеросс. науч.-технич. конф. студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых : Молодая мысль: наука, технологии, инновации. 2015. EDN WWZUNH.

26. Постовой А.А. Анализ качества сэндвич-панелей для обеспечения пожарной безопасности зданий // Молодой исследователь Дона. 2021. № 6 (33). С. 77–82.

27. Гуров А.А., Толмачева В.М. Экструдированный пенополистирол и минеральная вата как теплоизоляционный материал // Сб. науч. ст. Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров. Курск, 2023. С. 200–203. EDN GODMPE.

28. Мельников В.С., Кириллов С.В., Мельников М.В., Васильев В.Г., Ванин С.А., Потемкин С.А. Пожарно-структурная экспертиза повреждений теплоизоляционных материалов из минеральной ваты и пенополиизо­цианурата // Интернет-журнал «Науковедение». 2016. Т. 8. № 3 (34). С. 129.

29. Кузьмин В.А. Исследование возможностей применения отражательной теплоизоляции в многослойных сэндвич-панелях с учетом многократного отражения // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 35–40.

30. Подгорецкий Ю.Ю. Исследование надежности срабатывания легкосбрасываемых конструкций на основе сотовых поликарбонатных листов // The Scientific Heritage. 2020. № 50. С. 45–50.

31. Ulaeto S.B., Ravi R.P., Udoh I.I., Mathew G.M., Rajan T.P.D. Polymer-based coating for steel protection, highlighting metal–organic framework as functional actives // A Review. Corros. Mater. Degrad. 2023. Nо. 4. Рр. 284–316. DOI: 10.3390/cmd4020015

32. Джавет С. Особенности быстровозводимых зданий промышленного назначения // Мировая наука. 2023. № 3 (72). С. 100–104. EDN BLXLXH

33. Самарин О.Д., Горюнов И.И., Тещенкова И.И. Влияние конструктивных характеристик помещений на пара­метры регуляторов автоматизированных климатических систем // Вестник МГСУ. 2015. № 2. С. 101–109. EDN TIVXVR.

34. Поландов Ю.Х., Добриков С.А., Кукин Д.А. Результаты испытаний легкосбрасываемых конструкций // Пожаро­взрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. Т. 26. № 8. С. 5–14. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.08.5-14. EDN SAWFEZ.

35. Горев В.А., Салымова Е.Ю. Использование сэндвич-панелей в качестве легкосбрасываемых конструкций при внутренних взрывах в промышленных зданиях // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2010. Т. 19. № 2. С. 41–44.

36. Скориков Б., Стромилов Н., Будько О., Рождественский А., Рогальская Т. Использование сэндвич-­панелей в качестве ЛСК при техническом перевооружении ОПО // Регламент. 2015. № 6 (44). С. 42–43. EDN WBFLNR.

37. Комаров А.А. Разрушение зданий при аварийных взрывах бытового газа // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2004. № 5. С. 15–23. EDN PMDPUJ.

38. Орлов Г.Г., Корольченко Д.А., Корольченко А.Я. Определение величины и характера взрывных нагрузок при применении инерционных предохранительных конструкций // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 4. С. 47–55. EDN TVFFSB.

39. 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: 10.22227/1997-0935.2022.7.914-921. EDN FFITIF.

40. Corcoran D., Climstein M., Whitting J., Del Vecchio L. Impact Force and Velocities for Kicking Strikes in Combat Sports : a Literature Review // Sports. 2024. No. 12 (74). Рр. 1–17. DOI: 10.3390/sports12030074

41. Youngcheol Kang, Sohaib Siddiqui, Sung Joon Suk, Seokho Chi, Changwan Kim. Trends of Fall Accidents in the U.S. Construction Industry // Journal of Construction Engineering and Management. 2017. Vol. 143. Issue 8. DOI: 10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.000133

42. Bunev V.A., Korzhavin A.A., Senachin P.K. Analysis of the influence of various factors on the characteristics of methane explosion hazard // International Journal of Corrosion. 2012. No. 3/1. DOI: 10.1155/2018/1258379.EDN YBZXUT.

43. Мишуев А.В., Хуснутдинов Д.З. Методика расчета нагрузок на здания и сооружения при воздействии внешних аварийных дефлаграционных взрывов. М. : МГСУ, 2004. 65 с.

44. Комаров А.А., Грохотов М.А. Определение скорости распространения фронта пламени при аварийных дефлаграционных взрывах // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 7. С. 7–13. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-7-7-13. EDN NWGKIV.