Автореферат (Огнестойкость монолитных железобетонных ограждающих стен резервуарных парков)

На правах рукописиЮрьев Ян ИгоревичОГНЕСТОЙКОСТЬ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХОГРАЖДАЮЩИХ СТЕН РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВСпециальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность(технические науки, отрасль строительство)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2018Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службыМЧС России на кафедре пожарной безопасности технологических процессовНаучный руководитель:доктор технических наук, доцентШвырков Сергей АлександровичОфициальные оппоненты:Страхов Валерий Леонидович,доктор технических наук, профессор,АО «Центральный научно-исследовательскийинститут специального машиностроения»,начальник отдела расчетовтепло- и огнезащитыГравит Марина Викторовна,кандидат технических наук, доцент,ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургскийполитехнический университет Петра Великого»,доцент кафедры строительствауникальных зданий и сооруженийВедущая организация:ФГБУ «Всероссийский ордена «Знак Почета»научно-исследовательский институтпротивопожарной обороны» МЧС РоссииЗащита состоится «09» октября 2018 г.

в 14 часов на заседании диссертационногосовета Д 205.002.02 в Академии Государственной противопожарной службыМЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Б. Галушкина, 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС Россиии на сайте:http://academygps.ru/upload/iblock/26c/26c3e9ff2001d882c1b300a03f163e3c.pdfАвтореферат разослан «11» июля 2018 г.Ученый секретарьдиссертационного советаСивенков Андрей Борисович2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.

С целью предупреждения каскадногои катастрофического развития аварий, обусловленных проливами нефти илинефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных цилиндрическихрезервуаров (РВС), в соответствии с требованиями п. 5 ст. 70 Федеральногозакона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»,в резервуарных парках складов нефти и нефтепродуктов следует предусматриватьдополнительные мероприятия.Непосредственно требования пожарной безопасности к таким мероприятиям установлены ГОСТ Р 53324-2009 «Ограждения резервуаров. Требованияпожарной безопасности».

Так, по периметру отдельно стоящего РВС или каждойгруппы наземных РВС необходимо предусматривать замкнутое ограждение,в качестве которого могут использоваться ограждающая стена (выполненноеиз строительных материалов ограждение, предназначенное для ограниченияплощади пролива жидкости) или ограждающая стена с волноотражающимкозырьком (выполненное из строительных материалов ограждение, рассчитанное на гидродинамическое воздействие и полное удержание волны жидкости,образующейся при разрушении РВС).

Такие ограждения должны быть сплошными по периметру, выполняться из негорючих материалов и иметь пределогнестойкости не менее Е 150.В соответствии с нормативно принятой терминологией под пределомогнестойкости строительной конструкции (СК) понимается промежуток времениот начала огневого испытания при стандартном температурном режиме пожара(СТРП) до наступления одного из нормированных для данной СК предельныхсостояний по огнестойкости. В связи с этим, возникает вопрос о корректностиприменения для определения предела огнестойкости рассматриваемых ограждающих стен стандартного метода испытаний, так как температурный режимпожара пролива нефти или нефтепродукта при авариях РВС имеет ряд существенных отличий от СТРП:– пожарная нагрузка (нефть, нефтепродукты) с максимальной среднеповерхностной температурой пламени 1200 °С;– быстрый рост температуры пожара за счет сгорания большого количествапожарной нагрузки и поддержание ее до полного выгорания пожарной нагрузки;– пожар пролива горючей жидкости на открытой местности (в границахограждения) с постоянным и неограниченным доступом кислорода;– непосредственное воздействие пламени пожара пролива горючейжидкости на ограждающую стену.При этом важно отметить, что в мировой практике при определении пределаогнестойкости СК, используемых, в частности, при строительстве объектовнефтехимического производства, туннелей, морских буровых платформ и другихответственных сооружений производственных объектов, широко применяютсятемпературные режимы пожаров, существенно отличающиеся от СТРП.3Кроме этого, все большее применение для обустройства, в том числеи противопожарных преград, находят новые виды бетонов, в частности, торкретбетон (ТБ) и фиброторкрет бетон (ФТБ).

Это обусловлено тем, что благодаряособенностям технологии изготовления СК из таких видов бетонов, в отличиеот традиционного железобетона, они способны на порядок успешнее работатьна растяжение и изгиб, а также ударные нагрузки, что особенно важно припроектировании ограждающих стен с волноотражающим козырьком. Однаковопросам огнестойкости СК из ТБ и ФТБ в условиях воздействия высокихтемператур пожара до настоящего времени уделено недостаточно внимания.Таким образом, для возможности определения фактического пределаогнестойкости ограждающих стен резервуарных парков, проектируемыхкак на основе традиционного тяжелого бетона (Б), так и в перспективе из ТБили ФТБ, необходимо проведение дальнейших исследований по изучениюустойчивости выполненных на их основе СК в условиях воздействия «реального»пожара пролива нефти или нефтепродукта при авариях РВС, что и определяетактуальность темы исследования.Степень разработанности темы исследования.

Настоящая работаявляется продолжением ряда исследований, выполненных на кафедре пожарнойбезопасности технологических процессов Академии ГПС МЧС России(С.А. Швырков, С.А. Горячев, В.В. Воробьев, С.В. Батманов) и посвященныхнепосредственно разработке различных вариантов ограждений для резервуарных парков, что и нашло отражение в ГОСТ Р 53324-2009. Однако в рамкахэтих исследований вопросы огнестойкости ограждений до настоящего временине рассматривались.Также важно отметить, что несмотря на имеющееся большое количествокак отечественных, так и зарубежных работ, посвященных разработке основи принципов расчета СК на огнестойкость, а также результатов экспериментальных исследований в этой области (М.Я. Ройтман, В.М. Ройтман,И.Г.

Романенков, Н.А. Стрельчук, А.И. Яковлев, В.А. Пчелинцев, В.П. Бушев,К.С. Молчадский, В.Л. Страхов, А.Ф. Милованов, Н.Ф. Давыдкин,К.Д. Некрасов, В.В. Жуков, В.И. Голованов, А.А. Гвоздев, Н.А. Ильин,Ю.В. Соломонов и др.; B. Bartneletу, J. Kruppa, S. Thelandersson, T.Z. Harmathy,H.L. Malhotra, P.C. Tatnall, K. Kordina и др.), вопросам определения фактическогопредела огнестойкости СК в условиях отличных от СТРП также уделено недостаточно внимания.

При этом для таких видов бетонов как ТБ и ФТБ данныепо их устойчивости к воздействию пожара пролива нефти или нефтепродуктав литературных источниках практически отсутствуют.Таким образом целью работы являлась разработка рекомендацийпо определению теплотехнических и прочностных характеристик Б, ТБ и ФТБдля оценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков.Для достижения поставленной цели в работе ставились и решалисьследующие задачи:4– обоснование углеводородного режима пожара для определенияогнестойкости ограждающих стен резервуарных парков;– экспериментальное определение теплотехнических и прочностныхпараметров образцов бетонов в условиях углеводородного режима пожара;– численное моделирование и экспериментальное определение прогреваобразцов бетонов в условиях углеводородного режима пожара;– разработка рекомендаций по определению теплотехническихи прочностных характеристик Б, ТБ и ФТБ для оценки огнестойкостиограждающих стен резервуарных парков.Объектом исследования являлся процесс воздействия пламени пожарапролива нефтепродукта на монолитную железобетонную ограждающую стенурезервуарного парка.В качестве предмета исследования рассматривалась огнестойкостьограждающей стены из различных видов бетона.Научная новизна работы заключается в следующем:1.

Обоснован углеводородный режим пожара пролива горючей жидкостипри разрушении РВС – hydrocarbon curve oil spill (HCОS), необходимыйдля оценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков.2. Получены эмпирические зависимости для определения теплотехническихпараметров Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS (от 20 до 1200 °С).3.

Получены экспериментальные данные по кубической и призменнойпрочности образцов на основе Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS.4. Разработаны номограммы для определения температуры в слоеконструкции ограждающей стены на основе Б, ТБ и ФТБ толщиной от 400до 1000 мм при одностороннем воздействии HCOS до 600 мин.Теоретическая и практическая значимость работы заключаетсяв возможности использования полученных при ее выполнении результатовтеоретических и экспериментальных исследований при разработке конструкцийограждающих стен резервуарных парков на основе Б, ТБ и ФТБ с необходимымпределом огнестойкости, а также нормативных положений для создания правилобеспечения пожарной безопасности при строительстве и эксплуатации объектовс резервуарными парками хранения нефти и нефтепродуктов в РВС.Методология и методы исследования.Основу экспериментальных исследований теплотехнических параметровбетонов составляли методы синхронного термического анализа и лазернойвспышки, а их прочностных характеристик – стандартные методы определенияпризменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.Основу теоретических исследований составляли методы теории теплообмена, теории вероятностей и математической статистики, выявления закономерностей, описания, обобщения.

Результаты численного моделированияпроцесса прогрева бетонных образцов в условиях углеводородного режимапожара подтверждены результатами огневых испытаний с использованиемсовременных поверенных приборов и оборудования.5Информационной основой исследования являлись отечественные и зарубежные литературные, правовые и нормативные источники, материалы расследования аварий и пожаров при разрушениях РВС с нефтью и нефтепродуктами,а также научно-исследовательские работы в области оценки огнестойкости СК.Положения, выносимые на защиту:– углеводородный режим пожара пролива горючей жидкости при разрушении РВС, необходимый для оценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков;– эмпирические зависимости для определения теплотехнических параметров Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS;– экспериментальные данные по кубической и призменной прочностиобразцов на основе Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS;– номограммы для определения температуры в слое конструкции ограждающей стены на основе Б, ТБ и ФТБ толщиной от 400 до 1000 мм при одностороннем воздействии HCOS до 600 мин.Степень достоверности полученных результатов и выводов, сформулированных в диссертации, подтверждается: обоснованностью выбора параметров и критериев, позволяющих сравнивать теоретические и экспериментальные данные; соответствием методик проведения экспериментальныхисследований реальным условиям воздействия углеводородного режима пожарана ограждающие стены; использованием аттестованной измерительной аппаратуры, апробированных методик измерения и обработки экспериментальныхданных; внутренней непротиворечивостью результатов и их согласованностьюс данными других исследователей.Материалы диссертации реализованы:– при разработке проектной документации на строительство ограждающей стены с волноотражающим козырьком для резервуарного парка мазутногохозяйства ТЭЦ-11 в г.

Москве. М.: ООО «Институт «Мосинжпроект», 2018 г.;– при разработке проектной документации на объекты капитальногостроительства с использованием торкрет и фиброторкрет бетона по технологии«ГрантСтрой». Ставрополь: ЗАО НППСО «ГрантСтрой», 2018 г.;– в учебном процессе при чтении лекций и проведении практическихзанятий по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре».М.: Академия ГПС МЧС России, 2018 г.Основные результаты работы доложены на: 6-й Научно-практическойконференции «Пожарная и аварийная безопасность» (г. Иваново, Ивановскаяпожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2011); Научно-практической конференции «Совершенствование противопожарной защиты производственных объектов с повышенной пожарной опасностью» (г. Екатеринбург,Уральский институт ГПС МЧС России, 2012); Научно-практической конференциимолодых ученых и специалистов: «Проблемы техносферной безопасности –2012» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2012); 25-й Международнойнаучно-практической конференции «Системы безопасности – 2016» (г.