Delist.ru

Исследования эффективности огнезащиты деревоклееных конструкций (29.05.2007)

Автор: Гаращенко  Никита Анатольевич

Результаты моделирования свидетельствуют, что использование удобной и наглядной методики расчетов огнестойкости ДКК с использованием зависимости (1) без учета представленных выше результатов может приводить к значительным погрешностям.

Проведена также серия расчетов температурных полей в зонах расположения стальных соединительных элементов типовых узлов ДКК при защите их различными материалами. В результате двумерных расчетов получены данные по изменению температуры по длине стальных нагелей при различных вариантах огнезащиты узла. Расчеты позволили определить толщины огнезащиты, при которых обеспечиваются заданные пределы огнестойкости узлов ДКК. Полученные результаты показали, что представляется перспективным применение для этой цели вспучивающихся покрытий типа Феникс ДП, ПРОТЕРМ ВУД, ПРОТЕРМ СТИЛ. Например, при толщине покрытия Феникс ДП примерно 1 мм не только обеспечивается уровень прогрева стального элемента (накладки) ниже допустимого, но и исключается обугливание древесины под ним при 45 минутном стандартном воздействии. Использование комбинированной огнезащиты с наружным слоем из вспучивающегося покрытия обеспечивает снижение уровня прогрева стальных элементов узлов практически до любого заданного уровня, что демонстрирует, в частности, рис. 9.

Рис. 9. Изменение от времени температуры стальной накладки с комбинированной огнезащитой из деревянной доски толщиной 20 мм и покрытия Феникс ДП толщиной 0,6 мм (1); 1,0 (2); 1,4 (3); 1,8 мм (4).

В четвертой главе рассмотрено использование полученных в диссертации результатов экспериментальных и теоретических исследований в практике обеспечения пожарной безопасности ДКК.

В результате исследований на установке лучистого нагрева получена информация об уровне прогрева и обугливания древесины при использовании покрытий ПРОТЕРМ ВУД и Феникс ДП, по характеристикам вспучивания и другим параметрам, необходимым для проведения теплотехнических расчетов, а также данные по сравнительной эффективности исследуемых материалов.

Представленные в работе результаты огневых испытаний ДКК, защищенных вспучивающимися покрытиями ФЕНИКС ДП и ПРОТЕРМ ВУД впервые продемонстрировали возможность и целесообразность применения таких материалов для обеспечения класса пожарной опасности конструкций из древесины К0(30) и К1(45), в то время как ранее прогнозировалось получение показателя К1(15) при использовании подобных материалов, что ограничивало возможности применение ДКК в строительстве. Доработка методики испытаний по ГОСТ 30403, изменения, внесенные в конструкцию печи и средства измерений, обеспечили качественное проведение и всесторонний анализ огневых испытаний. Использование результатов диссертационных исследований при таких испытаниях подтверждено актами внедрения.

В диссертации обоснована возможность и целесообразность использования методик и программных комплексов серии «ОГНЕЗАЩИТА» для расчетов температурных полей в ДКК, определены недостающие характеристики материалов. На этой основе предложена методика определения толщин огнезащиты ДКК, обеспечивающих требуемый класс пожарной опасности. Представлены результаты оценок таких толщин при использовании различных видов огнезащиты. Показано, что более точные расчеты температурных полей позволяют повысить точность определения пределов огнестойкости ДКК и стальных элементов узлов с помощью существующих или новых методик статических расчетов. В результате более обоснованным становится выбор материалов и определение толщин огнезащиты при проектировании конструкций из древесины.

Результаты расчетов времени до начала и скорости обугливания древесины, полученные для различных видов огнезащиты (см. табл. 2), могут использоваться при проведении расчетов пределов огнестойкости с помощью зависимости (1). Важными для практики являются также результаты параметрических исследований влияния различных характеристик материалов и режимов нагрева на прогрев и обугливание конструкций из древесины, прогрев стальных элементов, а также влияния на них современных средств огнезащиты. Полученные результаты экспериментальных исследований и математического моделирования позволили подготовить рекомендации по рациональным средствам и толщинам огнезащиты ДКК, обеспечивающим необходимый класс их пожарной опасности, а также заданные пределы огнестойкости конструкций из древесины и стальных элементов узлов. Использование результатов диссертации при выборе материалов и толщин огнезащиты на конкретных строительных объектах подтверждено актом внедрения. Кроме того, выявлены рациональные пути последующих исследований по данной актуальной научно-технической проблеме.

В целом результаты экспериментальных и теоретических исследований, полученные в процессе подготовки диссертации, обеспечивают условия для расширения области и увеличения объема применения ДКК в строительстве.

Основные выводы

1. На основании анализа и обобщения содержащейся в литературных источниках информации по способам и средствам огнезащиты деревоклееных конструкций, результатам экспериментальных исследований, а также методикам и результатам теплотехнических и статических расчетов пределов огнестойкости этих конструкций показана актуальность исследований эффективности различных видов огнезащиты ДКК, в особенности, вспучивающихся огнезащитных лаков типа ПРОТЕРМ ВУД и Феникс ДП, выбраных в качестве основного объекта исследований.

2. В результате исследований образцов древесины с покрытиями ПРОТЕРМ ВУД и Феникс на установке лучистого нагрева выявлено их существенное влияние на прогрев и обугливание исследуемых образцов. Установлено, что интенсивное вспучивание начинается при температурах, приблизительно на 100 градусов меньших, а кратность вспучивания в 2,5 раза больше, чем у большинства известных вспучивающихся огнезащитных материалов, получены данные по динамике изменения толщины вспученного слоя покрытий.

3. Разработаны рекомендации по методике огневых испытаний ДКК со вспучивающейся огнезащитой, внесены изменения в конструкцию установки по ГОСТ 30403, связанные с необходимостью учета особенностей работы вспучивающихся покрытий. Проведены крупномасштабные огневые испытания по ГОСТ 30403 показавшие соответствие ДКК при их защите покрытиями ФЕНИКС ДП или ПРОТЕРМ ВУД классу пожарной опасности К0(30) и К1(45). Получены данные по динамике изменения толщины вспученного слоя покрытий ПРОТЕРМ ВУД и Феникс ДП в условиях крупномасштабных испытаний, а также информация по динамике прогрева клеенодеревянных панелей, использованная при совершенствовании методики теплотехнических расчетов ДКК со вспучивающейся огнезащитой.

4. Обоснована возможность и целесообразность использования для расчетов средств огнезащиты и температурных полей в ДКК методик и программ серии «ОГНЕЗАЩИТА», разработанных для теплотехнических расчетов конструкций из стали и железобетона. Для огнезащитных материалов (ПРОТЕРМ ВУД, Феникс ДП, CONLIT-150) определен комплекс характеристик, необходимых для проведения расчетов. С учетом результатов огневых испытаний ДКК уточнена зависимость для эффективной тепловодности древесины. Получено экспериментальное подтверждение возможности применения методики теплотехнических расчетов ДКК со вспучивающейся огнезащитой.

5. Проведено математическое моделирование температурных полей в огнезащите и ДКК с представителями различных видов огнезащиты. Получены данные по времени до начала обугливания древесины, а также по характеру изменения глубины и скорости обугливания древесины от времени. Оценено влияния основных исходных параметров на результаты теплотехнических расчетов ДКК с огнезащитой. Проведены расчеты температурных полей в ДКК и стальных элементов узлов, позволяющие увеличить точность определения пределов огнестойкости ДКК с помощью существующих или новых методик статических расчетов.

6. Рассмотрены возможности и перспективы использования результатов экспериментальных и теоретических исследований в практике обеспечения пожарной безопасности ДКК. Предложен порядок определения толщин огнезащиты ДКК, обеспечивающих требуемый класс пожарной опасности, а также заданные пределы огнестойкости ДКК и стальных элементов узлов. Подготовлены рекомендации по рациональным средствам и толщинам огнезащиты ДКК и узлов. Обозначены пути последующих исследований по данной актуальной научно-технической проблеме. Результаты экспериментальных и теоретических исследований эффективности огнезащиты ДКК, полученные в процессе выполнения диссертационной работы, позволяют расширить область и увеличить

объем применения ДКК в строительстве.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Гаращенко А.Н., Страхов В.Л., Рудзинский В.П., Гаращенко Н.А. Экспериментальные и теоретические исследования особенностей тепломассопереноса во вспучивающейся огнезащите на примере покрытия ПРОТЕРМ СТИЛ // Труды третьей Российской национальной конференции по теплообмену. - Т. 6. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. - С. 254-257.

2. Гаращенко Н.А. Параметрические исследования математических моделей и программ расчетов температурных полей в огнезащитных материалах // Труды третьей Российской национальной конференции по теплообмену. Т. 8. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. - С. 112-113.

3. Гаращенко А.Н., Кузнецов Г.В., Рудзинский В.П., Гаращенко Н.А. Численные исследования математических моделей поведения различных видов огнезащиты при пожаре // Сопряженные задачи механики, информатики и экологии: Сб. докл. междун. научн. конф. - Томск: Из-во ТГУ, 2002. - С.

4. Гаращенко А.Н., Гаращенко Н.А., Рудзинский В.П. Теплоперенос в элементах строительных конструкций с огнезащитой при пожаре // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Докл. IV Всерос. научн. конф. - Томск: Из-во ТГУ, 2004. - С. 371-372.

5. Корольченко А.Я., Гаращенко Н.А. Особенности огнезащиты конструкций из древесины вспучивающимися покрытиями // Пожаровзрывобезопасность. - 2005. - № 1. - С. 38-41.

6. Гаращенко Н.А., Бельцова Т.Г. Способы огнезащиты клеедеревянных конструкций // Пожаровзрывобезопасность. – 2005. - № 5.- С. 34-36.

7. Устрехов А.И., Гаращенко Н.А. Рациональный способ огнезащиты клеедеревянных конструкций // Сборник докладов научно-практической конференции «Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения граждан». - Часть 1. - М.: Из-во МГСУ, 2005. - С.

8. Гаращенко Н.А. Результаты огневых испытаний клеенодеревянных панелей со вспучивающимися покрытиями // Пожаровзрывобезопасность. - 2006. - № 2. - С. 12-16.

9. Устрехов А.И., Гаращенко Н.А. Показатели конструктивной пожарной опасности и перспективы использования деревоклееных конструкций, защищенных вспучивающимися покрытиями // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2006. - № 6. - С. 12-16.

10. Гаращенко Н.А., Гаращенко А.Н., Рудзинский В.П. Теплотехнические расчеты огнестойкости деревоклееных конструкций с огнезащитой // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2006. - № 10. - С.

загрузка...