Модельная нагрузка при внутреннем взрыве

Введение. На сегодняшний день отсутствуют модельные нагрузки, описывающие действие внутреннего взрыва. Представленная в статье работа ставит своей целью построить модельную нагрузку, характеризующую внутренний взрыв с учетом использования инерционных предохранительных конструкций. В статье приведены соответствующие примеры.
Методы. Эксперимент и численное моделирование устанавливают характеристики внутреннего взрыва, определяющие его разрушительное действие. В первую очередь — это уровень и темп нарастания давления при формировании первого пика. После первого пика происходит спад и новый подъем до второго пика с последующим окончательным падением давления. Участок подъема до первого пика описывается кубической параболой. Постоянная величина давления, равная наибольшему значению из двух пиков, заменяет спад и подъем между пиками. Линейная зависимость описывает участок окончательного спада давления так, чтобы деформация в конечной точке заканчивалась. Время нарастания давления рассчитывается из условия вскрытия проема и с учетом характеристик предохранительных конструкций. Наступление второго пика определяется из условия достижения пламенем своей максимальной площади.
Результаты и их обсуждение. Деформация на первом участке вычисляется решением приведенного уравнения движения балки. Деформация между пиками оценивается на основе баланса энергии. На участке спада деформация определяется решением уравнения движения. На решение накладывается условие окончания деформации.
Выводы. Результаты показывают, что время между пиками имеет важное значение при давлениях, близких к пиковому. Анализ устанавливает условия, при которых деформация остается упругой. Результаты работы могут быть использованы при оценке несущей способности конструкции зданий взрывоопасных производств. Применение предложенной нагрузки дает консервативные результаты.

1. Горев В.А., Плотников А.И. Устойчивость при внешних аварийных взрывах // Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения граждан : сб. тр. науч.-практ. конф. М. : Изд-во АСВ, 2005. С. 32–45.

2. Попов Н.Н., Расторгуев Б.С., Забегаев А.В. Расчет конструкций на динамические специальные нагрузки. М. : Высшая школа, 1992. 319 с.

3. Расторгуев Б.С., Плотников А.И., Хуснутдинов Д.З. Проектирование зданий и сооружений при аварийных взрывных воздействиях. М., 2007. 152 с.

4. Пилюгин Л.П. Конструкции сооружений взрывоопасных производств (теоретические основы проектирования). М. : Стройиздат, 1988. 316 с.

5. Пилюгин Л.П. Обеспечение взрывоустойчивости зданий с помощью предохранительных конструкций. М. : Пожнаука, 2000. 224 с.

6. Baiker W.E., Cox P.A., Westine P.S., Kulesz J.J., Strehlow R.A. Explosion hazards and evaluation. Amsterdam-Oxford-New York : Elsevier, 1983. 840 p.

7. Горев В.А., Беляев В.В., Федотов В.Н. Условие начала вибрационного горения газа в разгерметизированном сосуде прямоугольной формы // Физика горения и взрыва. 1989. Т. 25. № 1. С. 31–34.

8. Горев В.А., Мольков В.В. О зависимости параметров внутреннего взрыва от устройства предохранительных конструкций в проемах ограждающих стен промышленных и жилых зданий // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2018. Т. 27. № 10. С. 6–25. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.10.6-25

9. Gorev V.A. Ensuring explosion safety of residential buildings // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. P. 03046. DOI: 10.1051/matecconf/201819303046

10. Gorev V., Salymova E. The use of sandwich-panels as a safety and easily thrown off designs for internal explosions // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04025. DOI: 10.1051/matecconf/20168604025

11. Salymova E. Features of fire and explosion safety of buildings from a sandwich of panels // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 106. P. 01041. DOI: 10.1051/matecconf/201710601041

12. Molkov V.V., Grigorash A.V., Eber R.M., Makarov D.V. Vented gaseous deflagrations: modelling of hinged inertial vent covers // Journal of Hazardous Materials. 2004. Vol. 116. Issue 1–2. Pp. 1–10. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2004.08.027

13. Molkov V.V., Grigorash A.V., Eber R.M., Tamanini F., Dobashi R. Vented gaseous deflagrations with inertial vent covers: State-of-the-art and progress // Process Safety Progress. 2004. Vol. 23. Issue. 1. Pp. 29–36. DOI: 10.1002/prs.10002

14. Symonds P.S. Bounds for finite deflections of impulsively loaded structures with time-dependent plastic behaviort // International Journal of Solids and Structures. 1975. Vol. 11. Issue. 4. Pp. 403–423. DOI: 10.1016/0020-7683(75)90077-3

15. Уткин Д.Г. Деформирование изгибаемых сталефиброжелезобетонных элементов со смешанным армированием при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 5. С. 80–89. URL: https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/91

16. Плевков В.С., Колупаева С.Н., Кудяков К.Л. Расчетные диаграммы нелинейного деформирования базальтофибробетона при статических и кратковременных динамических воздействиях // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 3. С. 95–110. URL: https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/170

17. Уткин Д.Г. Прочность изгибаемых сталефиброжелезобетонных элементов со смешанным армированием при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 6. С. 106–115. URL: https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/365

18. Biggs J.M. Introduction to structural dynamics. New York : McGraw-Hill, 1964. 341 p.

19. Gorev V.A. Deformation of beam structures in an internal explosion // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1425. P. 012178. URL: 10.1088/1742-6596/1425/1/012178

20. Lyapin A., Korolchenko A., Meshalkin E. Expediency of application of explosion-relief constructions to ensure explosion resistance of production buildings // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04029. DOI: 10.1051/matecconf/20168604029

21. Lyapin A., Korolchenko A., Meshalkin E. Analysis of causes of combustible mixture explosions inside production floor areas // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04030. DOI: 10.1051/matecconf/20168604030