Диссертация (1172916), страница 12
Текст из файла (страница 12)
рисунки3.16–3.18) при превышении в ней значения температуры в 400 °С и находилосьв диапазоне от ±4,5 до ±12,0 °С (E = ±1,0 … ±2,8 %). В остальных контрольныхточках образцов (X2–X6) значение максимальной суммарной погрешности результатов измерений температуры находилось в диапазоне от ±0,2 до ±3,6 °С(E = ±1,2 … ±3,8 %). Максимальное расхождение данных полученных в результатепроведения серий экспериментов (см.
приложение Б), от данных полученныхв результате численного моделирования изучаемого процесса, представленныхв графическом виде на рисунках 3.16–3.18, не превышало 20,5 %, что говоритоб удовлетворительной сходимости результатов.81ГЛАВА 4 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХИ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯЖЕЛОГО, ТОРКРЕТИ ФИБРОТОРКРЕТ БЕТОНА ДЛЯ ОЦЕНКИ ОГНЕСТОЙКОСТИОГРАЖДАЮЩИХ СТЕН РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ4.1 ВведениеНастоящие рекомендации подготовлены на основании результатов научноисследовательских работ, выполненных в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России, и анализа данных о пожарах проливов нефтии нефтепродуктов при полных разрушениях вертикальных стальных цилиндрических резервуаров (РВС) на производственных объектах.Рекомендации предназначены для использования в практической работеподразделениями, уполномоченными на решение задач в области пожарнойбезопасности, персоналом, осуществляющим эксплуатацию резервуарных парковхранения нефти и нефтепродуктов, организациями, разрабатывающими проектную документацию на ограждения РВС, а также предприятиями, выпускающимистроительные конструкции на основе тяжелого бетона (Б), торкрет бетона (ТБ)или фиброторкрет бетона (ФТБ).В рекомендациях представлены:– углеводородный режим пожара пролива горючей жидкости – hydrocarboncurve oil spill (HCОS), необходимый для определения огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков, проектируемых на основе Б, ТБ или ФТБ;– эмпирические зависимости для определения теплотехнических параметров Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS;– экспериментальные зависимости изменения призменной прочности Б, ТБи ФТБ в условиях воздействия HCОS;– номограммы для определения температуры прогрева Б, ТБ и ФТБв ограждениях РВС при одностороннем огневом воздействии HCОS до 600 мин.;82– пример определения фактического предела огнестойкости ограждающейстены с волноотражающим козырьком.4.2 Углеводородный режим пожара для определения фактического пределаогнестойкости ограждающих стен резервуарных парков,проектируемых на основе Б, ТБ или ФТБДля исключения при аварии РВС возможности разлива нефти или нефтепродукта на территории населенных пунктов, организаций, на пути железныхдорог общей сети или в водоем следует предусматривать дополнительные мероприятия.
В качестве таких мероприятий могут использоваться ограждающая стена(выполненное из строительных материалов ограждение, предназначенное дляограничения площади пролива жидкости), ограждающая стена с волноотражающим козырьком (выполненное из строительных материалов ограждение, рассчитанное на гидродинамическое воздействие и полное удержание волны жидкости,образующейся при разрушении РВС) или дополнительная защитная стена, устраиваемая на определенном расстоянии от нормативного обвалования (ограждения).Такие ограждения должны быть сплошными по периметру, выполняться из негорючих материалов и иметь предел огнестойкости не менее Е 150.В соответствии с нормативно установленной терминологией под пределомогнестойкости строительной конструкции (СК) понимается промежуток времениот начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной СК предельных состояний.
В связис этим, возникает вопрос о корректности применения для определения пределаогнестойкости рассматриваемых ограждений стандартного метода испытаний, таккак температурный режим пожара пролива нефти или нефтепродукта при аварияхРВС имеет ряд существенных отличий:– пожарная нагрузка (нефть, нефтепродукты) с максимальной среднеповерхностной температурой пламени 1200 °С;83– пожар пролива горючей жидкости на открытой местности (в границахограждения) с постоянным и неограниченным доступом кислорода;– быстрый рост температуры пожара за счет сгорания большого количествапожарной нагрузки и поддержание ее до полного выгорания пожарной нагрузки(не более 1 мин.
– время выхода на постоянную температуру горения; не менее150 мин. – минимальное время продолжительности горения; не более 600 мин. –условное максимальное время продолжительности горения при обосновании возможности реализации затяжных пожаров);– непосредственное воздействие пламени пожара пролива горючей жидкости на ограждающую стену.Таким образом, обуславливается необходимость введения альтернативнойтемпературно-временной кривой «реального» пожара пролива горючей жидкостипри разрушении РВС.На основе общего подхода к построению температурно-временных зависимостей для определения огнестойкости СК и с учетом особенностей возникновения и развития пожаров при авариях РВС для оценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков необходимо использовать углеводородный режимпожара пролива горючей жидкости (HCОS), представленный на рисунке 4.1.T, °С1400120010008006004002000020406080100120140t, мин.160Рисунок 4.1 – Общий вид зависимости углеводородного режимапожара пролива горючей жидкости (HCОS)844.3 Эмпирические зависимости для определения теплотехническихпараметров Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОSДля решения теплотехнической части инженерного расчета по определениюпредела огнестойкости СК необходимы данные по теплофизическим характеристикам строительных материалов в диапазоне температур, воздействующихна них в результате пожара.
В связи с этим, были проведены лабораторные исследования теплотехнических свойств образцов СК на основе Б, ТБ и ФТБ в диапазоне температур от 20 до 1100 °С. Используя методы синхронного термическогоанализа и лазерной вспышки выявлены изменения плотности (ρ), удельной теплоемкости (cp) и температуропроводности (a) в образцах исследуемых бетонов,а также найдены соответствующие коэффициенты теплопроводности (λ) в рассматриваемом температурном диапазоне.
В результате обработки экспериментальных данных методом многофакторного регрессионного анализа полученыэмпирические зависимости для определения теплотехнических параметров исследуемых видов бетонов (таблица 4.1).Таблица 4.1 – Эмпирические зависимости для определения теплотехническихпараметров Б, ТБ и ФТБ в температурном диапазоне от 20 до 1100 °СВидбетонаБТБФТБЭмпирические зависимости вида:a = f(T), мм /с; cp = f(T), Дж/(кг∙K); ρ = f(T), кг/м3; λ = f(T), Вт/(м∙K)2a 1/ (0, 037 0, 48ln(T 273)) ; с p 382,352 34,1068 T ;ρ 2090,64 0,43(T 273) 0,00019(T 273) 2 ; λ 0,71 32,92 /(T 273)a 1 /( 0,056 0,49 ln(T 273)) ; c p 440,563 32,6772 T ;ρ 2119,91 0,46(T 273) 0,0002(T 273) 2 ; λ 0,73 29,28 /(T 273)a 1 /(0,11 0,44 ln(T 273)) ; c p 339,727 26,9526 T ;ρ 2345,8 0,65(T 273) 0,00035(T 273) 2 ; λ 0,66 20,3 /(T 273)85Используя полученные эмпирические зависимости в качестве исходныхданных для определения теплофизических параметров бетонов в условиях воздействия HCОS, проведено численное моделирование процесса прогрева образцовиз рассматриваемых видов бетонов с геометрическими размерами, соответствующими натурным конструкциям ограждающих стен РВС.
Для подтвержденияидентичности процесса прогрева образцов, также были выполнены огневые испытания фрагментов конструкций ограждающих стен с натурной толщиной. Сравнительный анализ показал удовлетворительную сходимость результатов численныхи экспериментальных исследований (максимальное расхождение одноименныхвеличин не превышало 20,5 %).Таким образом, представленные в таблице 4.1 эмпирические зависимостирекомендуются к использованию при расчетном определении пределов огнестойкости СК в условиях HCОS, проектируемых на основе Б, ТБ или ФТБ.4.4 Экспериментальные зависимости изменения призменной прочностиБ, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОSДля решения статической части инженерного расчета по определениюпредела огнестойкости СК необходимы данные о физико-механических (прочностных) свойствах Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS.
В связи с этим,были проведены лабораторные испытания по определению кубической и призменной прочности образцов из рассматриваемых видов бетонов в диапазоне температур от 20 до 1100 °С. При подготовке бетонной смеси для всех образцов применялся цемент марки М400 и крупный заполнитель из гранитной крошки с размером фракции не более 5 мм. В образцах ФТБ использовалась стальная фибрадиаметром 0,4 мм и длиной 20 мм.На рисунке 4.2 представлено графическое отображение экспериментальныхданных по изменению призменной прочности (Rпр) в образцах рассматриваемыхбетонов от температуры.86Rпр, МПаФТБТББT, °СРисунок 4.2 – Графическое отображение экспериментальных данныхпо изменению призменной прочности в образцах бетонов от температурыРезультаты экспериментальных исследований по изменению прочностина сжатие Б, ТБ и ФТБ в температурном диапазоне от 20 до 1100 °С рекомендуются к использованию при расчетном определении пределов огнестойкости СКв условиях HCОS.4.5 Номограммы для определения температуры прогрева Б, ТБ и ФТБв ограждениях РВС при одностороннем огневом воздействии HCОSДля инженерных расчетов при оценке пределов огнестойкости СК, выполненных с использованием рассматриваемых видов бетонов, в том числе, необходимы данные по глубине прогрева бетона до критической температуры в конструкции от нагреваемой грани сечения [138].
На рисунках 4.3–4.8, используяранее полученные данные по теплотехническим параметрам рассматриваемыхвидов бетонов, представлены расчетные номограммы для определения температуры прогрева (T) в слое (at) соответствующего вида бетона толщиной конструкции от 400 до 1000 мм при одностороннем воздействии HCOS до 600 мин.871200Т, ºСа)мм1100101000209001200Т, ºСб)1020304050607080901001100100090030800800407007005060060мм600500705004008040090300100200200200300100100200300-400001200300в)1200мм1010002090030800150306090120 150Длительность HCOS, мин.Т, ºС1100400040300450600Длительность HCOS, мин.Т, ºСг)102030405060708090100110010009008007007005060060мм600500705004008040090300100300200200100100200300-60000306090120 150Длительность HCOS, мин.200300400500-6000150300450600Длительность HCOS, мин.Рисунок 4.3 – Температура прогрева Б в ограждающих стенах РВСтолщиной 400 (а, б) и 600 (в, г) 200мм при одностороннем огневом воздействии(10–600 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)30040088Т, ºС1200Т, ºСа)мм110010100020900б)1200мм1100102030405060708090100100090030800800407007005060060500708040060050040090300100200200100100200300-800001200306090120 150Длительность HCOS, мин.Т, ºСв)мм1100101000209003080040700200300300400500-8000150300450600Длительность HCOS, мин.Т, ºСг)1200мм102030405060708090100110010009008007005060060600500705004008040090300100200300200200100300100200300-100000306090120 150Длительность HCOS, мин.400500-10000150300450600Длительность HCOS, мин.Рисунок 4.4 – Температура прогрева Б в ограждающих стенах РВСтолщиной 800 (а, б) и 1000 (в, г) 200мм при одностороннем огневом воздействии(10–1000 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)300400891200Т, ºСа)1200мм1100101000Т, ºСб)1020304050607080901001100100020900900308004070050600мм80070060060500704008090300100500400300200200100100200300-400001200110012001010002090030800400150в)мм3000306090120 150Длительность HCOS, мин.Т, ºС200300450600Длительность HCOS, мин.Т, ºСг)мм10203040506070809010011001000900800407007005060060600500705004008040090300100300200200100100200300-60000306090120 150Длительность HCOS, мин.200300400500-6000150300450600Длительность HCOS, мин.Рисунок 4.5 – Температура прогрева ТБ в ограждающих стенах РВСтолщиной 400 (а, б) и 600 (в, г) мм200при одностороннем огневом воздействии(10–600 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)300400901200Т, ºСа)мм1100Т, ºС120010б)10110020301000100040205090090060308008007080407007009050600605007040080мм10060050040090300100300200200100100200300-800001200306090120 150Длительность HCOS, мин.Т, ºСв)мм1100200300400500-8000150300450600Длительность HCOS, мин.Т, ºСг)1200мм101100201010003010004020900509006030800800707009080407001005060060060500705004008040090300100300200200200300100100200300-100000306090120 150Длительность HCOS, мин.400500-10000150300450600Длительность HCOS, мин.Рисунок 4.6 – Температура прогрева ТБ в ограждающих стенах РВСтолщиной 800 (а, б) и 1000 (в, г) 200мм при одностороннем огневом воздействии(10–1000 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)300400911200Т, ºСа)1200мм110010Т, ºСб)102030405060708090100110010001000209009003080080040700мм7005060060500708040060050040090300100300200200100100200300-400001200306090120 150Длительность HCOS, мин.в)Т, ºСмм1100400150300450600Длительность HCOS, мин.г)Т, ºС1200мм1100100020100090030900800408005060600500705008090100300400300200200100100200300-60000306090120 150Длительность HCOS, мин.102030405060708090100700600400300010700200200300400500-6000150300450600Длительность HCOS, мин.Рисунок 4.7 – Температура прогрева ФТБ в ограждающих стенах РВС200при одностороннем огневом воздействиитолщиной 400 (а, б) и 600 (в, г) мм(10–600 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)300400921200Т, ºСа)1200мм110010Т, ºСб)мм1011002030100010004020900509006030800708008040700907001005060060500704008060050040090300100200200100100200300-800001200306090120 150Длительность HCOS, мин.Т, ºСв)мм1100200300300400500-8000150300450600Длительность HCOS, мин.Т, ºСг)1200мм1010110020100020301000900308004070050500705001003001001000306090120 150Длительность HCOS, мин.90100300200080400200200300-100070700600906080060805090060040040200300400500-10000150300450600Длительность HCOS, мин.Рисунок 4.8 – Температура прогрева ФТБ в ограждающих стенах РВС200 при одностороннем огневом воздействиитолщиной 800 (а, б) и 1000 (в, г) мм(10–1000 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)30040093Теплотехническим расчетом определена температура в ограждающихстенах РВС из Б, ТБ и ФТБ с соответствующей плотностью 2080 кг/м3, 2116 кг/м3и 2330 кг/м3, влажностью до 5 %.Предел огнестойкости по потере несущей способности устанавливаетсяпо точке пересечения горизонтальной прямой на уровне критической температуры(500 °С) с кривой прогрева слоя бетона толщиной аt от обогреваемой поверхностидо оси растянутой арматуры.4.6 Пример определения фактического предела огнестойкостиограждающей стены с волноотражающим козырькомКраткая характеристика объектаМазутное хозяйство ТЭЦ-11 филиала ОАО «Мосэнерго» расположенопо адресу: г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
