автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Градиентно-температурный критерий огнестойкости бетонных конструкций при пожарах в химической отрасли промышленности

На правах рукописи

ТУЧКОВА ОКСАНА АНАТОЛЬЕВНА

ГРАДИЕНТНО - ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КРИТЕРИЙ ОГНЕСТОЙКОСТИ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПОЖАРАХ В ХИМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (в химической отрасли промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ 4855114

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 грм 2011

Казань-2011

4855114

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Теляков Эдуард Шархиевич

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Абдуллин Ильнур Абдуллович;

кандидат технических наук, доцент Никитин Георгий Петрович

Ведущая организация -

ОАО «Нижнекамскнефтехим», г. Нижнекамск

/Л »р/с/у^рл 2011 г. в /У

Ч-г

Защита состоится «

час. на заседании

совета Д 212.080.02 по защите докторских и кандидатских диссертаций при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68, КНИТУ, корпус А, ауд. 330.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского национального исследовательского технологического университета.

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Казанского национального исследовательского технологического университета (www.kstu.ru).

А втореферат разослан « ¿У1». 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

А.С. Сироткин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*

Актуальность работы.

В строительных конструкциях на нефтехимических предприятиях применяются самые разнообразные материалы: дерево, полимерные покрытия, металлы, бетон. Огнестойкость горючих материалов оценивается по критериям воспламенения и зажигания. Огнестойкость негорючих материалов нормируется по пределу огнестойкости, который равен времени от начала воздействия пожара до наступления одного из предельных состояний конструкции.

В соответствии с СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций» (далее СТО) пределы огнестойкости устанавливаются в условиях стандартных огневых испытаний. При этом в огневых печах реализуются условия воздействия «стандартного» пожара на элементы строительных конструкций. По международному стандарту ISO-834 стандартный пожар аппроксимируется формулой подъема температуры окружающей среды до 1200 °С при плотности теплового потока до 25 кВт/м2 в течение нескольких часов.

Однако в реальных пожарах, возникающих в аварийных ситуациях на нефтехимических предприятиях, интенсивность тепловых потоков в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 достигает величин 100 + 450 кВт/м2, а время горения составляет 20+150 с. Для таких характеристик пожара в нормативных документах по огневым испытаниям методы оценки огнестойкости отсутствуют. В связи с длительностью, сложностью и высокой стоимостью огневых испытаний согласно Федеральному закону № 123-ФЭ от 22.07.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (далее Регламент) допускается для типовых элементов, прошедших огневые испытания, проводить оценку огнестойкости и расчетными методами. В расчетных методах, регламентируемых СТО, а также в научно-технической литературе в качестве термодинамического критерия достижения предельного состояния рекомендуется использовать критерий критической температуры. Градиент температуры по сечению образца материала при стандартном пожаре в расчетах не учитывается.

Однако известны методы оценки термонапряженного состояния элементов конструкций, учитывающих градиент температуры при высокоинтенсивном нагреве. Так, в теории динамической термоупругости (Карташов Э.М. Динамическая термоупругость и проблемы термического удара, М.: ВИНИТИ, 1991) приводятся данные, что в упругих телах при распространении ударной волны градиент температуры и возникающие напряжения могут достигать предельных значений и приводить к разрушению материала

Одним из вероятных механизмов разрушения элементов железобетонных (далее ж/б) конструкций при высокоскоростном нагреве является градиент давления пара при его испарении и молярном переносе в капиллярнопористых телах, впервые теоретически и экспериментально обоснованный Лыковым (Лыков A.B. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1972).

*В руководстве работой принимал участие канд. тех. наук, доцент Еналеев Р.Ш.

В исследованиях Жукова (Жуков В.В. Взрывообразное разрушение бетона// Огнестойкость строительных конструкций. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1976) экспериментально установлено, что взрывообразное разрушение ж/б конструкций может происходить под воздействием капиллярного давления пара.

В последних монографиях по огнестойкости (например, Федоров A.C. и др. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций. М.: 2009) предлагаются новые принципы проектирования конструкций с требуемой огнестойкостью в условиях «реального» пожара.

Практическая невозможность крупномасштабного моделирования высокоинтенсивных тепловых потоков в лабораторных условиях мотивирует разработку расчетных методов оценки огнестойкости элементов строительных конструкций. В настоящее время теория разрушения бетона, учитывающая весь комплекс факторов теплового воздействия и механизмы высокотемпературных процессов разрушения, далека от своего завершения.

В связи с изложенным, совершенствование существующих расчетных методов, разработка более адекватных реальным ситуациям моделей и критериев разрушения имеют важное теоретическое и прикладное значение для оценки предельных состояний бетона при высокоинтенсивном нагреве.

Актуальность и перспективность данного направления исследований усиливаются в связи с интенсивным строительством многочисленных продуктопроводов и крупнотоннажных танкеров для транспортировки сжатого и сжиженного природного газа, а также нефти в страны Ближнего и Дальнего зарубежья.

Целью работы является научное обоснование градиентно-температурного критерия для расчета огнестойкости элементов ж/б конструкций от воздействия высокоинтенсивных конвективно-радиационных потоков при крупномасштабном горении углеводородов в различных сценариях эволюции пожара на нефтехимических предприятиях: огненного шара, пожара разлития, факельного горения, пожара-вспышки.

В задачи исследования входило:

1. Анализ критериев разрушения бетона в широком диапазоне изменения плотности теплового потока.

2. Построение вычислительной модели процесса тепломассообмена в элементах бетонных конструкций при высокоинтенсивном нагреве.

3. Обоснование градиентно-температурного критерия разрушения бетона под воздействием нагрева от продуктов горения углеводородных топлив.

4. Экспериментальная проверка адекватности градиентно-температурного критерия разрушения бетона при локальном высокотемпературном нагреве;

5. Исследование влияния влажности бетона на оценку его огнестойкости по теплоизолирующей способности.

6. Разработка расчетного метода оценки огнестойкости элементов ж/б конструкций при пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении на основании данных стандартных огневых испытаний.

Научная новизна проведенных исследований может быть сформулирована в виде следующих обобщенных положений:

1. Обоснован новый градиентно-температурный критерий потери несушей способности ж/б конструкций при различных сценариях развития пожара на химических и нефтехимических предприятиях.

2. С использованием специальной модели теплопередачи с объемным источником испарения влаги усовершенствован метод оценки огнестойкости по теплоизолирующей способности.

3. Предложен метод прогнозирования огнестойкости для различных сценариев протекания пожаров на химических и нефтехимических предприятиях по результатам огневых испытаний по сценарию «стандартного» пожара.

Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных по объемному испарению влаги в капиллярно-пористых телах и молярному переносу пара под действием общего градиента давления, взрывному разрушению бетона и оценки огнестойкости конструкций в условиях «реального» пожара, в сравнительном анализе критериев огнестойкости по несущей и теплоизолирующей способности, математической формулировке краевых условий уравнения Фурье в условиях горения углеводородов, проведении и обработке вычислительных экспериментов, обосновании вычислительного алгоритма оценки огнестойкости элементов ж/б конструкций при пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении.

Основные результаты, выносимые на защиту:

• Вычислительная модель для расчета температурного поля в элементе ж/б конструкции, учитывающая зависимость теплофизических свойств материала от температуры и наличие объемного источника испарения влаги при воздействии тепловых потоков от пламени пожаров при крупномасштабном горении углеводородов.

• Градиентно-температурный критерий потери несущей способности ж/б конструкций при высокоинтенсивном нагреве.

• Расчетный метод оценки огнестойкости элементов конструкций при пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении по данным огневых испытаний в условиях «стандартного» пожара.

Практическая значимость полученных результатов заключается в:

• Совершенствовании существующих методов оценки предела огнестойкости по несущей способности от воздействия «стандартного» пожара с использованием градиентно-температурного критерия для прогнозирования огнестойкости элементов строительных конструкций при воздействии реальных пожаров на химических и нефтехимических предприятиях (пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении).

• Совершенствовании существующих стандартных методов оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности от воздействия «стандартного» пожара с привлечением компьютерной модели расчета нестационарного температурного поля в элементах конструкций с учетом зависимости теплофизических свойств от температуры и объемного механизма испарения влаги.

• Повышении эффективности и обоснованности проектных работ в части разработки деклараций промышленной безопасности, планов локализации

аварийных ситуаций за счет использования достоверных критериев огнестойкости ж/б конструкций.

Реализация и внедрение результатов работы. Расчетный метод оценки огнестойкости элементов железобетонных конструкций при пожарах разлития (огненных шарах, факельном горении) на основании данных стандартных огневых испытаний, разработанный в диссертации, используется проектным институтом ООО «Инженерное бюро «АНКОР» и ООО «Эксперт Бюро» при оценке пределов огнестойкости железобетонных конструкций при горении углеводородов. Использованный подход повышает достоверность и информативность решений по оценке пожарных рисков в расчетной части специальных разделов: «Деклараций промышленной и пожарной безопасности опасных производственных объектов» и «Планов локализации аварийных ситуаций», а так же при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Современные проблемы химической и радиационной физики» (М.: Президиум РАН, 2009); на III и IV Всероссийских конференциях и XIII Школы молодых ученых «Безопасность критических инфраструктур и территорий» (Екатеринбург: УрО РАН, 2009, 2011); на II конференции по фильтрационному горению (Черноголовка, Институт проблем химической физики РАН, 2010), на ежегодной научной сессии ГОУ ВГТО «Казанский государственный технологический университет» (Казань, 2010) и на 62-ой Республиканской научной конференции Казанского государственного архитектурно-строительного университета (Казань, 2010).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 15-и публикациях, в том числе в 7-и статьях, опубликованных в научных изданиях, входящих в перечень ВАК Минобразования и науки РФ для соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук, а также в 8-и тезисах материалов международных, всероссийских и региональных научных конференций. В названных публикациях полностью отражены основные положения диссертации.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Общий объем диссертации 117 страниц машинописного текста, включая 29 рисунков, 3 таблицы, списка литературы из 76 наименований и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введенни выделена актуальность проблемы, сформулирована цель исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные результаты работы, выносимые на защиту, описана структура диссертации.

Огнестойкость является международной пожарно-технической характеристикой. Для сравнительной оценки способности конструкций и зданий сопротивляться воздействию пожаров используются международный стандарт по лабораторному методу огневых испытаний и расчетные методы по воздействию стандартной температуры "-пламени на элементы конструкций. Нормативный

расчетный метод определения пределов огнестойкости проводится с использованием только критерия достижения критической температуры.

Однако в научно-технической литературе известны и другие подходы к оценке огнестойкости, основанные на учете градиентов температуры, возникающих при интенсивном нагреве, и воздействия давления водяного пара при объемном испарении влаги.

В связи с изложенным, разработка расчетных методов оценки огнестойкости на основе критериев критической температуры и градиента давления имеют важное теоретическое и прикладное значение для количественной оценки предельных состояний бетона при высокоинтенсивном нагреве.

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Стандартные огневые испытания

При стандартных огневых испытаниях за предел огнестойкости ж/б конструкций принимают время в минутах, отсчитываемое от начала огневого воздействия до возникновения одного из предельных состояний по огнестойкости:

- по потере несущей способности (Я) конструкций и узлов;

- по теплоизолирующей способности (I):

- по целостности (Е).

Стандартный пожар описывается формулой подъема температуры:

//=3481ё(8г + 1) + г0, (1)

где /у - температура среды, °С; т - время, мин; 10 - начальная температура.

Температурно-временной режим - стандартный пожар - является основным в испытаниях и расчетах огнестойкости строительных конструкций.

1.2 Расчетные методы

Огневые испытания требуют больших материальных и временных затрат на их проведение. Поэтому для однотипных элементов строительных конструкций наряду с лабораторными испытаниями на стадии предварительного проектирования по Регламенту допускается проведение расчетных оценок. В соответствии с СТО теплотехническим расчетом определяется время достижения предела огнестойкости, по истечении которого арматура нагревается до критической температуры или сечение бетонной конструкции сокращается до предельного значения при воздействии на нее стандартно-температурного режима.

1.2.1 Физико-химические процессы при высокоинтенсивном нагреве

При высокотемпературном нагреве в бетоне происходят сложные физико-химические процессы, закономерности которых необходимо учитывать при разработке расчетных методов.

Прочность бетона при действии высоких температур зависит от свойств вяжущих веществ, крупного и мелкого заполнителей. Большое значение на свойства бетона оказывает гашеная известь Са(ОН)2, которая в чистом виде в цементах отсутствует, но выделяется в процессе твердения бетонов.

При нагревании бетонов и растворов происходит дегидратация образовавшихся в процессе твердения гидросиликата и гидроалюмината кальция, а равно и гидрата окиси кальция. Распад гидратов приводит к нарушению механической прочности отвердевшей цементной массы. Решающее значение на этот эффект оказывает дегидратация гидрата окиси кальция.

Результатом физико-механических и химических процессов в нагретом бетоне может явиться отслаивание заполнителя от цементного камня вследствие появления трещин на поверхности контакта, что приводит иногда к растрескиванию всего элемента. На растрескивание бетона оказывает влияние и миграция химически несвязанной воды в порах бетона, механизм которой изучен явно недостаточно.

Взрывное послойное разрушение бетона может происходить вследствие растягивающих напряжений, возникающих из-за давления паров физической влаги в порах, а также, или в дополнение к этому, из-за разупрочнения бетона после потери им связанной воды. Разупрочнение бетона может способствовать его разрушению не только из-за давления паров в порах, но и под действием термических напряжений, а также из-за различия в коэффициентах температурного расширения различных наполнителей бетона.

Нарушение структуры бетона после высокотемпературного огневого воздействия происходит в следующих диапазонах температур. В начале пожара при температуре до 200 °С прочность бетона на сжатие практически не изменяется. Если влажность бетона превышает 3,5 %, то при огневом воздействии и температуре 250 °С возможно хрупкое разрушение бетона. От 250 до 350 °С в бетоне образуются в основном трещины от температурной усадки бетона. До 450 °С в бетоне образуются трещины преимущественно от разности температурных деформаций цементного камня и заполнителей. Свыше 450 °С происходит нарушение структуры бетона из-за дегидратации Са(ОН)2, когда свободная известь в цементном камне гасится влагой воздуха с увеличением объема. При температуре свыше 573 °С наблюдается нарушение структуры бетона из-за модифицированного превращения а-кварца в р -кварц в граните с увеличением объема заполнителя. При температуре свыше 750 °С структура бетона полностью разрушается.

1.2.2 Физико-механические характеристики материалов при высоких

температурах

Для анализируемых ситуаций, связанных с пожаром, механические характеристики материалов определяются при температурах, достигаемых в строительных конструкциях при пожаре.

Отношение предела прочности или предела текучести материала при данной температуре к пределу прочности или пределу текучести в нормальных условиях принято называть коэффициентом изменения прочности и обозначают как тТ. Учитывая, что пределы прочности и пределы текучести материалов приравнены к нормативным сопротивлениям, имеем

mT=RT¡RH, (2)

где RT и RH - предел прочности или предел текучести материала в нагретом состоянии и в нормальных условиях соответственно.

В ряде случаев для определения пределов огнестойкости достаточно знать критическую температуру материала на определенной глубине конструкции. Имея кривую изменения прочности материала в зависимости от температуры и значение тт■ , определяют критическую температуру. Эта критическая температура может

относиться к части сечения при наличии температурного перепада или ко всему сечению, когда перепадом температур можно пренебречь.

Во всех случаях высокотемпературного воздействия на бетон по характеру распределения температурных полей можно судить о распределении прочности бетона по слоям и о толщине разрушенного слоя, который устанавливают по границе критической температуры Т,„.

ГЛАВА П. ТЕПЛОМАССООБМЕН В ЭЛЕМЕНТАХ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОМ НАГРЕВЕ

2.1 Приближенные модели теплообмена между пламенем пожара и поверхностью элемента конструкции

Экспериментальное исследование температурных полей в элементах строительных конструкций для различных сценариев развития пожаров, конечно, невозможно. Поэтому в настоящей работе для расчета температурных полей разработана математическая модель радиационно-конвективного нагрева поверхности строительной конструкций при воздействии на неё пламени, возникающего при горении углеводородных топлив. Характерные особенности огневого воздействия учитываются при этом граничными условиями.

Для определения пределов огнестойкости элементов строительных конструкций необходимо последовательно решать две сопряженные задачи, которые условно можно назвать внешней и внутренней.

Целью решения внешней задачи является определение плотности теплового потока, складывающегося из потоков излучения и конвекции и воздействующего на поверхность элемента конструкции. При решении внутренней задачи рассчитывается температурное поле по пространственным координатам при задании температуры на обогреваемых поверхностях элемента конструкции или плотности теплового потока, получаемого из решения внешней задачи.

В СТО расчет плотности облучения объекта проводится по формуле:

где ау - коэффициент теплоотдачи от пламени к поверхности;

степень черноты облучаемого материала; Ту и £у - температура и степень черноты пламени.

Для тяжелого бетона рекомендованы значения а¡= 29 и ем=0,56.

£

- приведенный коэффициент поглощения излучения; £

Для расчета плотности теплового потока излучения при горении углеводородов необходимо знание температуры и степени черноты пламени, значения которых по литературным данным для различных горящих веществ и материалов находятся в пределах 1300- 1600 °С и 0,1 -0,8 соответственно.

При аварийном горении углеводородов в нефтегазохимическом комплексе рассматриваются в основном четыре сценария развития аварий, сопровождающиеся воздействием высокоинтенсивных тепловых потоков пламени пожара на окружающие объекты: пожар-вспышка, огненный шар, горение пролива, факельное горение. В данной работе для моделирования возможных сценариев горения предлагается использовать две интегральные характеристики -эффективную температуру пламени 7} и излучателькую способность продуктов горения (углекислого газа и паров воды).

В основе практических расчетов лучеиспускания газов положен закон Стефана-Больцмана. Несмотря на условность такого подхода, он широко используется в расчетах топочных устройств, используемых для сжигания углеводородов. Опытные данные по излучательной способности газов задаются в виде зависимостей:

е/=№1.РЛ), (4)

где £( - степень черноты.-газов при горении, Р - парциальное давление продуктов

горения С02 и Н20, / -толщина слоя горящего газа.

Точное воспроизведение динамики изменения плотности тепловых потоков излучения от пламени пожаров в реальных аварийных ситуациях является трудновыполнимой задачей и не входило в задачи исследования. Поэтому выбор интегральных значений температуры и степени черноты пламени основывается на экспериментальных данных, приводимых в литературе и нормативных методиках.

Табл. 1.

Сценарий аварии Вероятность Температура пламени Ту, °С Приведенная степень черноты, епр Плотность потока облучения объекта д, кВт/м2

Стандартный пожар - изменяется по формуле (1) 0,23 0-25

Горение пролива 0,0287 1200 0,17 70

Факел 0,0574 1400 0,17 100

Огненный шар 0,7039 1500 0,4 450

Сгорание облака (пожар-вспышка) 0,1689 1600 0,83 350

Результаты расчета плотности потока облучения объекта для различных аварийных сценариев представлены в таблице 1, в которую дополнительно внесены данные ГОСТ Р 12.3.047-98 по статистической вероятности различных сценариев развития аварий с выбросом сжиженных газов (СУГ).

2.2 Физико-математическая постановка задачи высокоинтенсивного нагрева

ж/б конструкций

В соответствии с рекомендациями СТО для плит и стен пренебрегают теплообменом на торцах конструкции и решается одномерная задача. Балки, ригели и прогоны в большинстве случаев подвергаются трехстороннему нагреву. Отдельно стоящие колонны подвергаются четырехстороннему нагреву. Для одно-и многостороннего нагрева в СТО для расчета толщины слоя бетона, прогреваемого до критической температуры, приводятся рабочие формулы, получаемые из решения линейного уравнения Фурье.

В данной работе при обосновании градиентно-температурного критерия огнестойкости для одностороннего нагрева численно решается нелинейное уравнение нестационарной теплопроводности. Для многостороннего нагрева выражения для критерия не изменяются.

При теплотехническом расчете в стандартах и научно-технической литературе приняты следующие допущения:

• для расчета выбирается отдельно взятый конструктивный элемент без учета его связи с другими элементами;

• конструктивные элементы в условиях пожара или испытаниях нагреваются одномерным равномерным тепловым потоком;

• температурные напряжения в конструкциях, появляющиеся в результате неравномерного прогрева при действии высоких температур, не учитываются. <При принятых допущениях решается уравнение Фурье и определяется время

достижения критической температуры в опасном сечении. Эти допущения обусловлены условиями огневых испытаний, при которых элементы конструкций подвергаются равномерному одно- и двустороннему нагреву в течение нескольких часов.

В статическом расчете в многоэлементных конструкциях

учитываются механические связи между элементами.

При решении теплофизической задачи учитываются нелинейные граничные условия нестационарного теплообмена между нагреваемыми и не нагреваемыми (тыльными)

поверхностями конструкции и окружающей средой, зависимость теплофизических свойств бетона от температуры, а также затраты энергии на испарение воды, находящейся в порах бетона.

Для расчета огнестойкости элементов конструкций используются типовые теплотехнические схемы в виде плоских элементов стен и

Рис. 1. Типовая теплотехническая схема элемента ж/б конструкции:

1 - пламя пожара; 2 — бетон; 3 — арматура; ширина элемента; I - толщина защитного слоя бетона; координата подвижной границы для постоянной критической температуры Ткр; координата подвижной границы волны испарения влаги; Т(х,т) - профиль температуры

покрытий строительных конструкций при одно- и двухстороннем нагреве или цилиндрических элементов колонн при четырехстороннем нагреве. На рис. 1 схематично представлен плоский элемент ж/б конструкции при одностороннем нагреве.

В стандартных методах расчета влияние влажности бетона при его нагреве и фазовом превращении влаги учитывается введением приведенного коэффициента температуропроводности. В данной работе в отличие от стандартного метода в расчетную схему добавлено воздействие теплового излучения от пламени пожаров для различных аварийных сценариев горения выбросов углеводородного топлива. Кроме того, в математической постановке задачи высокоинтенсивного нагрева бетона учитывается объемное испарение влаги, описываемое формально-кинетическим уравнением:

ат

ЯТГ

(5)

где г/ - глубина (степень) фазового превращения влаги при объемном испарении; к - предэкспонент; Ц = 1ц - эффективная энергия активации испарения; Ь - теплота испарения влаги со свободной поверхности; ц - молярная масса воды; п -эффективный порядок реакции; Ттемпература материала; Я - универсальная газовая постоянная.

С учетом стока тепла и зависимости теплофизических свойств от температуры для одномерного одностороннего нагрева элемента конструкции уравнение энергии записывается в виде:

дТ(х.т) д (,.„.дТ(х,т)\ , ¿ч

= ^"л' (6)

где с(Т),р,Х(Т) - теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности материала конструкции соответственно; со0 - начальное влагосодержание. Начальные условия:

Т(х,0) = Т0\0<х<с1 (7)

Граничные условия на обогреваемой поверхности:

[ дТ(О.т)

дх

-аК(Т(0,т)-Тг)-епро

Т(0,т) + 273 100

4 ГТ{+273^4

на необогреваемой поверхности:

аТ(й,т)

дх

где Н,. = ■

Нк(Т(й,х)-Т0)-Ни

(Т(Ы,т) + 273 \ 100

100 Тд у

1оо)

= 0, (В)

=0,

(9)

=

ое

ЦТ~)

, а к- коэффициент теплоотдачи на необогреваемой

МТУ

поверхности.

Условие достижения критической температуры на подвижной границе: дТ($кр.т) Щх.т)

дт

*кр

дх

(Ю)

где икр~ скорость движения границы критической температуры.

Условие на подвижной границе испарения:

с!

иис ~ \МХ,Т)СЬС, (]|)

где иис-скорость движения волны испарения влаги.

Нелинейное дифференциальное уравнение (6) с нелинейными граничными условиями (8, 9) решаются численными методами по неявной разностной схеме.

2.3 Результаты вычислительного эксперимента и их обсуждение

Результаты вычислительного эксперимента, имитирующего воздействие стандартного пожара, представлены на рис. 2. Как видно из представленных данных, в течение 2/3 времени воздействия стандартного пожара наблюдается заметное различие в изменении температуры по сравниваемым моделям (учитывающей и не учитывающей эффект объемного испарения влаги), которое можно объяснить «сдерживанием» процесса теплопроводности при движении волны испарения от поверхности конструкции в глубь материала. Поэтому температурные кривые по разработанной модели (сплошные кривые) при одинаковых временах воздействия пожара лежат ниже в сравнении с результатами расчета по стандартной методике (пунктирные кривые).

Этот факт слабо влияет на оценку предела огнестойкости по критерию достижения критической температуры на глубине расположения арматуры (20 - 30 мм от поверхности), но на оценку предела огнестойкости по теплоизолирующей способности это влияние оказывается значимым. Например, температура 160 °С (принятый предел огнестойкости по теплоизолирующей способности) достигается на тыльной стороне элемента по стандартной методике примерно через 90 минут, а по модели с объемным испарением влаги - через 110 минут (рис. 2 б).

Длительность стандартного пожара, мнн Рис. 2. Сравнительные данные по расчету температурного поля по

стандартной методике (---) и модели с объемным испарением влаги (_):

а — <¿=40 мм; б-¿=100 мм

Следует отметить, что кинетическое уравнение (5) применяется не только в процессах с фазовыми превращениями, но и в других физико-химических

процессах, например, в теории горения. Изменение степени превращения влаги в волне испарения представлено на рис. 3.

I

1

0.3 0.! 0.7 0.6 0.5 0,4 0.3 0,2 0.1

ТЛ

120

80 84 88 92 96 100:5£:м>*

Рис. 3. Изменение степени испарения влаги в бетоне в зависимости от расстояния от обогреваемой поверхности и времени воздействия стандартного пожара: а - 55 минут; 6-75 минут

Как видно из рис. 3, окончание процесса испарения влаги в порах бетона достигается при температуре 120 °С, что соответствует парциальному давлению паров воды примерно 0,3 МПа. Под действием давления паров воды происходит молярный перенос пара через капиллярно-пористую структуру бетона. После полного испарения влаги темп прироста температуры должен возрастать в связи с прекращением действия эффекта «сдерживания» процесса теплопроводности за счет испарения внутренней влаги.

Результаты экспериментального измерения температуры на различных расстояниях от обогреваемой поверхности (техника эксперимента описывается ниже), представленные на рис. 4, подтверждают численный расчет по модели.

Как видно из рис. 4, «ступенька» при 120 °С наблюдается на глубине 2 мм от обогреваемой поверхности.

Через 90 минут передний фронт испарения достигает тыльной поверхности бетона и «сдерживание» процесса теплопроводности

прекращается.

Следовательно, учет объемного испарения влаги в бетоне позволяет Рис. 4. Изменение температуры по 601100 Достоверно проводить оценку ширине бетонного блока при горении ПС огнестойкости по теплоизолирующей

способности.

и

ГЛАВА Ш. КОМПЛЕКСНЫЙ ГРАДИЕНТНО-ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КРИТЕРИЙ ПРЕДПРОЕКТНОЙ ОЦЕНКИ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ

3.1 Температурный и градиентный критерии огнестойкости

В третьей главе обосновывается новый градиентно-температурный критерий огнестойкости ж/б конструкций при горении углеводородных топлив. Предлагается метод прогнозирования огнестойкости для различных сценариев пожаров на химических и нефтехимических предприятиях.

В отечественных нормативных документах основным критерием оценки предела огнестойкости по потере несущей способности является критическая температура бетона и арматуры, значение которой для тяжелых бетонов лежит в пределах 500 - 600 °С.

Однако в других альтернативных подходах в оценке предельного состояния капиллярнопористого материала при интенсивном нагреве учитывается градиент температуры, объемное влагосодержание и общий перепад давления пара. Весь комплекс механизмов разрушения предлагается устанавливать определением эквивалентной продолжительности «реального» пожара в сравнении со временем стандартного пожара при одинаковой степени разрушения конструкции.

Таким образом, критерий критической температуры, используемый в стандартном методе оценки предела огнестойкости при воздействии стандартного пожара, каким-то образом должен быть сопряжен с критерием градиента температуры. В этом случае комплексный критерий может быть применен не только для стандартного пожара, но и для пожаров при аварийном выбросе углеводородных топлив. Это обстоятельство мотивировало дальнейшие исследования авторов в области количественной оценки пожарного риска в части последствий воздействия высокоинтенсивного теплового излучения на элементы строительных конструкций.

При обосновании комплексного критерия огнестойкости, учитывающего влияние критической температуры, градиента температуры и теплофизические свойства бетона, авторами проанализированы постановка и решение различных краевых задач нестационарной теплопроводности.

Впервые подход к решению нелинейного нестационарного уравнения теплопроводности при нагреве бетона был предложен Ройтманом М.Я. (Противопожарное нормирование в строительстве. М.: Стройиздат, 1985) с использованием предельного упрощения граничных условий краевой задачи. Упрощение заключается в замене граничного условия II рода (нагрев элемента строительных конструкций нестационарным тепловым потоком от пламени пожара) граничным условием I рода путем задания средней постоянной температуры нагреваемой поверхности.

Тогда решение дифференциального равнения Фурье применительно к названным условиям нагрева приобретает вид:

3.2 Обоснование комплексного критерия разрушения

где г - время: Т(х,т) - температура материала на глубине х от поверхности;

Т(О.т)- температура поверхности; Тд~ начальная температура; егА—-

\2у[ат )

функция ошибок Гаусса (функция Крампа).

Из (12) находится значение erf и по специальным таблицам определяется значение аргумента:

A'ik- (13)

Из (13) рассчитывается предел огнестойкости.

Полученные решения не могут быть использованы для расчета пределов огнестойкости конструкций от воздействия переменных тепловых потоков от пламени крупномасштабного пожара при горении углеводородных топлив по двум причинам. Во-первых, решения получены для линейного уравнения Фурье при воздействии стандартного пожара. Во-вторых, в качестве критерия огнестойкости принимается только критическая температура на заданной глубине от поверхности нагреваемого материала.

Поэтому авторами предлагается дальнейшее развитие решения нелинейного уравнения Фурье путем учета в.решении не только критической температуры, но и градиента температуры в любом сечении элемента конструкции в процессе нагрева пламенем пожара.

В реализации предлагаемого подхода анализируются две краевые задачи.

В первой - рассматривается решение классической задачи Стефана по промерзанию грунта:

T0-Berf-^L. = T3, (14)

2ыат

где Г0 - температура талой воды; £ - подвижная граница при раздела при постоянной температуре замерзания Г,; в - постоянный коэффициент; а -коэффициент температуропроводности; г - время.

В математической постановке задачи о промерзании грунта и расчете огнестойкости имеется подвижная граница с постоянным значением температуры. В одной - это движение границы с постоянной температурой замерзания, в другой - с постоянной критической температурой разрушения бетона

Применительно к расчету огнестойкости предлагается задачу Стефана упростить за счет исключения теплоты фазового перехода. При этом градиент температуры с обеих сторон подвижной границы становится одинаковым и за f принимается граница распространения критической температуры Ткр, за Г0 -температура бетона Th на расстоянии шага численного интегрирования по кординате - Их. Кроме того, в диапазоне изменения параметров £,а,т зависимость функции Крампа от аргумента близка к линейной. Тогда, после замены Г, на Ткр выражение (14) можно представить в виде:

Ткр 2-] а г TKphx

V — т л

где \gradT\ = —к—-1 - модуль проекции градиента температуры на координатную

ось Ох,

\gradT\ Т

>кр

- приведенный градиент температуры.

Во второй задаче в начальный момент времени т = 0 все тонки полуограниченного твердого тела имеют одинаковую начальную температуру Т„ и задан произвольный закон изменения теплового потока от времени на границе тела. В этой задаче имеется частный случай, когда изменение теплового потока обеспечивает постоянство температуры на поверхности:

?(г) = --г2_ (16)

«/ ТГ/УГ 4 '

Принимая за Т0 критическую температуру q = -ÁgradT, уравнение (17) записывается в виде:

Ткр и применяя закон Фурье

/

(17)

'кр 2 Лбет^~Л

С использованием критериев (15) и (17) обработаны данные вычислительного эксперимента по модели (5 - 9) для всех видов пожаров, включая стандартный пожар и горение термита. Результаты представлены на рис. 5 и 6.

тчу 280

260

240

220

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20

\

\ \

\ \ N

ч» Ч Ч

V ч !

К

\ 5

\ ч

1 ч

-f Í А

Ь

— -Е -Ц Ы; N в£

fcj

1 - стандартный пожар

2 - пожар рл1литня

3 - факельное горение

4 - огненный шар

5 - вспышка

6 - термит

' - критическое 1наченне аргумента

К

ТШ

0 0.1 0.2 0J 0.4

Рис. 5. Зависимость приведенного градиента температуры от безразмерной подвижной границы

Как видно из рис. 5, приведенный градиент температуры линейно зависит от

безразмерного комплекса _для каждого вида пожара, но с различными

2 Jar

угловыми коэффициентами, а из рис. 6 следует, что линейная зависимость

приведенного коэффициента от комплекса _L является единой для всех видов

•Jar

пожаров с угловым коэффициентом К-,=075.

|gradT|

250

:oo 150 100 50

¡г

✓

г

□ стандартный пожар О пожар раиштмя д факельное горение о термит х огненный шар

0 50 100 150 200 250 JOO 350 /от

Рис. 6. Зависимость приведенного градиента температуры от обратной координаты подвижной границы

Линейные аналитические зависимости на рис. 5 можно представить в виде:

\gradT\ _ \gradT\

-K,(i)

где

\gradT\ _

(=о

24ол'

(18)

Т

1кр

приведенное значение градиента температуры на подвижной

границе <J;

\gradT\

Т

'кр

значение приведенного градиента на фронтальной

f=o

поверхности бетона в момент времени начала движения подвижной границы К 1(1) - угловой коэффициент 1-го вида пожара (/ = 1,6).

Полученные зависимости могут быть использованы для прогнозирования предела огнестойкости элементов ж/б конструкций. Однако результаты расчетов экспериментально могут быть подтверждены только для стандартного пожара.

Обоснование предлагаемых критериев для пожаров с высокоинтенсивным тепловым потоком излучения требует дополнительных экспериментальных данных с имитацией пожаров в форме огненного шара и пожара-вспышки.

3.3 Экспериментальное исследование огнестойкости методом специального нагрева

Для проверки адекватности математических моделей авторами предлагается специальный метод высокоинтенсивного нагрева элементов конструкций за счет химической энергии пиротехнических составов (ПС), при горении которых плотность тепловых потоков с приемлемым приближением имитирует реальные потоки теплового излучения от огненных шаров и пожаров разлития.

Эксперимент, схема которого представлена на рис. 7, проводился следующим образом*.

•Эксперименты по горению ПС в бетонных блоках, обработка и анализ экспериментальных данных проведены Харитоновой О.Ю.

Бетонная смесь заливается в разборный кубический контейнер с размером ребра 200 мм и с центральным сквозным отверстием (шпуром) диаметром 26 мм Для измерения температуры в бетонном блоке при изготовлении образцов в процессе заливки размещались 12 термопар с заданным шагом. Ближайшая к поверхности ПС термопара позиционирована на расстоянии 2 мм.

v Готовые шашки ПС помещались в шпур с зазором 0.5 мм. После зажигания ПС горит в полузамкнутом объёме со скоростью 3 + 5 мм/с. Распределение температуры по толщине блока фиксировалось на персональном компьютере с помощью аналого-цифрового преобразователя.

, Для расчета поля температур в бетоне строится математическая модель теплообмена в системе «ПС - бетон». Для бетона используется модель тепломассопереноса,. записанная в цилиндрической системе координат.

Рис. 7. Схема горения пиротехнического состава (ПС) в контакте с бетоном-

1 "бетон; 2 - продукты горения ПС (шлаки); 3 - фронт горения; 4 - исходный ПС; 5 - недогоревший подслой толщиной 3 на поверхности контакта

Уравнение тепломассопереноса в шлаках записывается в виде:

зт

СшР1и-^- = ^2Тш-сЕР,ишУТе~аХТш-Т6). (19)

где а„- объемный коэффициент теплопередачи, индекс «ш» относится к лаку, «£» - к газообразным продуктам горения. .

Первый член правой части уравнения (19) учитывает перенос энергии :плопроводностью, второй - молярным движением газа, третий - через >нтактное тепловое сопротивление.

Для продуктов горения ПС принимается однотемпературная модель емпература шлаков равна температуре газов) с равномерным распределением мпературы по сечению ПС в связи с интенсивным турбулентным, теплообменом паковГа30°бРаЗНЫМИ Пр0ДуКТамИ гоРения и пористой структурой твердой фазы

Для численного решения предлагается использовать принцип расщепления шения по физическим процессам. Учитывая малое значение коэффициента плопроводности продуктов горения ПС (1 - 2 Вт/м-К), переносом энергии за ет молекулярного механизма можно пренебречь и учитывать только нвективныи перенос газообразными продуктами горения. Тогда уравнение (19) жно представить в виде системы двух уравнений, которые записываются в :дующем виде:

Ел

дт

Ел

дт

а,,

СшРш

-(Тш-Тв),

Ел

дх

(20)

(21)

Индексы «л» и «к» относятся к локальному и конвективному теплообмену соответственно.

Значение а„ идентифицируется по данным автоматизированного эксперимента с медным сканирующим калориметром с равномерным распределением температуры.

Теплоёмкости газа и шлаков, а также плотность шлака практически не зависят от температуры. При стационарном режиме горения уравнение неразрывности для одномерного течения газа имеет вид:

ргиг=(рвик)0=сота1, (22)

Тогда можно ввести постоянный коэффициент

соРеие

к = -

(23)

Уравнение (19) можно записывается в виде модифицированного уравнения движения:

<Еш- = -кЕл!.. (24)

дт дх

Коэффициент к определяется одним из методов оптимизации и приравнивается нулю, когда фронт горения достигает дна бетонного образца и процесс горения прекращается.

Алгоритм численного решения состоит из последовательности двух дробных шагов по времени. На первом шаге решается уравнение (20), на втором - (21). Начало интегрирования начинается с момента времени, когда фронт горения доходит до фиксируемой точки в середине бетонного блока.

Врскя, с Врвмя. 1

Тгмпг||яту|,и горгшш ПС": а - ¿000 °С. И - 2500°С

Рис. 8. Результаты моделирования высокоинтенсивного нагрева бетона: О - эксперимент. 1 - модель нагрева ПС

Рис. 9. Глубокое разрушение бетона при горении ПС

На рис. 8 представлены результаты моделирования по расчету температуры бетона на расстоянии 2 мм от обогреваемой поверхности. Для ПС с температурой горения 2500 °С температура бетона достигает критического значения через 45 сек.

После прекращения горения через 5 минут происходит образование сквозной трещины в бетонном блоке, как это показано на фотографии на рис. 9.

3.4 Предпроектная оценка пределов огнестойкости железобетонных конструкций при факельном горении углеводородов

При проектировании и создании средств защиты конструкций в нефтегазовом комплексе важное прикладное значение приобретает предпроектная оценка огнестойкости множества вариантов строительных конструкций.

Пределы огнестойкости и расстояния до сечений, в которых температура тяжелого бетона достигает критического значения 600 °С, полученные в огневых испытаниях и в специальном эксперименте по нагреву бетона за счет горения термита, приведены в таблице 2.

Табл. 2

Предел огнестойкости Ткр, мин Критическое значение границы %кр, мм Критические значения аргумента £

Стандартный пожар Специальный нагрев

60 17 0,212 -

90 20 0,204 -

132 30 0,250 -

1 2 - 0,203

Как видно из данных таблицы 2, для условий специального нагрева элемента бетона и условий нагрева с различными расстояниями расположения арматуры от поверхности бетона для стандартного пожара критические значения аргумента остаются практически постоянными. Поэтому их среднее значение можно рассматривать в качестве эквивалентного критерия для прогнозирования предела огнестойкости. Исключение составляет нагрев при расположении арматуры на расстоянии 30 мм. Это можно объяснить тем, что значения критерия обосновываются для полуограниченного тела. Для элемента шириной 100 мм при этом времени нагрева температура тыльной стороны элемента повышается, предел огнестойкости уменьшается - значение критического критерия увеличивается.

Подобный подход описывается в монографии B.C. Федорова при установлении зависимости эквивалентной продолжительности стандартного испытания от времени пожара для ж/б конструкций при горении ЛВЖ.

Алгоритм предпроектной оценки состоит из следующих этапов: • По результатам огневых испытаний типового элемента конструкции в условиях стандартного пожара определяется предел огнестойкости по несущей способности ткр и расстояние до сечения £, в котором достигается критическая температура.

Рассчитывается безразмерная подвижная граница и по (18) определяется

критические значения градиентно-температурного критерия для конкретного сценария пожара.

• Далее по известному критерию из (17) находится предел огнестойкости.

Для примера, при «факельном горении», которое является наиболее распространенным сценарием развития пожара при авариях на газопроводах со

сжатым природным газом, находится значение = §9,3. Далее по критерию

(15) находится значение 1 = 119 и при известном коэффициенте

4ат"р

температуропроводности материала бетона а, достигается конечная цель -определение предела огнестойкости г = Шсекунд. Схематично алгоритм

определения предела огнестойкости показан на рис. 5 и 6 пунктирными линиями со стрелками.

Результаты проделанной работы могут найти применение при разработке нормативных документов в области пожарной безопасности строительных конструкций в нефтегазохимическом комплексе. Одновременно эти результаты могут быть использованы при проведении проектных работ в части разработки деклараций промышленной безопасности, планов локализации аварийных ситуаций, за счет чего может быть повышена эффективность и обоснованность результатов проектирования.

ВЫВОДЫ

1. Обоснован новый градиентно-температурный критерий разрушения бетона при высокоинтенсивном нагреве строительных конструкций от продуктов горения углеводородов на химических и нефтехимических предприятиях.

2. Разработана вычислительная модель теплопередачи в бетоне с объемным источником испарения влаги при радиационно-конвективном нагреве от пламени пожаров разлития, огненных шаров, факельного горения.

3. Адекватность модели реальным аварийным ситуациям, возникающим при горении углеводородов, подтверждена методом специального локального нагрева образцов бетона.

4. С использованием вычислительной модели предложен метод прогнозирования огнестойкости по теплоизолирующей способности элементов ж/б конструкций.

5. Предложен новый метод расчета огнестойкости элементов конструкций при пожарах в химической и нефтехимической отраслях промышленности по результатам стандартных огневых испытаний с использованием градиентно-температурного критерия разрушения бетона.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих материалах:

В научных журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Еналеев, Р.Ш. Огнестойкость элементов строительных конструкций при пожарах в нефтегазовом комплексе / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, О А. Тучкова, A.B. Качалкин, Л.Э. Осипова // Бутлеровские сообщения. - 2010 -Т 19 -№3 -С. 66-75.

2. Еналеев, Р.Ш. Огнестойкость элементов строительных конструкций при высокоинтенсивном нагреве / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, O.A. Тучкова, О.Ю. Харитонова, A.B. Качалкин //Пожаровзрывобезопасность. -2010 -Т 19 -№5 -С. 48-53.

3. Еналеев, Р.Ш. Критерии огнестойкости строительных конструкций при крупномасштабном горении энергоемких веществ / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, O.A. Тучкова, A.B. Качалкин, О.Ю. Харитонова // Труды Академэнерго. - 2010 -№3.-С. 90- 108.

4. Еналеев, Р.Ш. Моделирование предельных состояний элементов строительных конструкций при высокоинтенсивном нагреве / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, О А. Тучкова, М.А. Закиров, О.Ю. Харитонова // Вестник Казанского государственного технологического университета.-2010.-№ 8.-С. 41 -50.

5. Еналеев, Р.Ш. Пределы огнестойкости элементов конструкций при пожарах в нефтегазовом комплексе / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, O.A. Тучкова, A.B. Качалкин, Л.Э. Осипова // Безопасность жизнедеятельности. - 2010 - № 11 -С. 44-50.

6. Еналеев, Р.Ш. Огнестойкость элементов конструкций при пожарах на предприятиях нефтегазового комплекса / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, ОА. Тучкова, Л.Э. Осипова // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. - 2010 -'.№> 11-12.-С. 23-34.

7. Еналеев, Р.Ш. Критерии огнестойкости элементов строительных конструкций на пожаровзрывоопасных объектах / Р.Ш. Еналеев, Н.М. Барбин, Э.Ш. Теляков, ОА. Тучкова, A.B. Качалкин // Пожаровзрывобезопасность. -2011.-Т. 20. - № 1.-С. 33-41.

В материалах конференций:

8. Еналеев, Р.Ш. Разрушение элементов строительных конструкций при высокоинтенсивном нагреве. / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, О.Ю. Харитонова, ОА. Тучкова // Сборник статей Международной конференции «Современные проблемы химической и радиационной физики». - Москва, Президиум РАН 25-29 августа 2009 г. - С. 3 77 - 3 80.

9. Еналеев, Р.Ш. Предельные состояния элементов строительных конструкций при высокоинтенсивном нагреве. / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, B.C. Гасилов, ОА. Тучкова // Безопасность критических инфраструктур и территорий: Материалы III Всероссийской конференции и XIII Школы молодых ученых. -Екатеринбург: УрО РАН, ноябрь 2009. - С. 180 - 181.

10. Еналеев, Р.Ш. Математическая модель крупномасштабного горения газовых смесей. / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, A.B. Демин, O.A. Тучкова // Безопасность критических инфраструктур и территорий: Материалы III

Всероссийской конференции и XIII Школы молодых ученых. Екатеринбург: УрО РАН, ноябрь 2009.-С. 182.

11. Тучкова, O.A. Предельная работоспособность железобетонных конструкций при высокоинтенсивном нагреве. / O.A. Тучкова, Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков // ФГУ ВПО «Казанский государственный технологический университет»: Аннотация сообщений Научной сессии. - Казань, 2-5 февраля 2010

12. Тучкова, O.A. Огнестойкость элементов строительных конструкций при пожарах в нефтегазовом комплексе. / ОА. Тучкова, Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков // Казанский государственный архитектурно-строительный университет: Программа. Тезисы докладов 62-ой Республиканской научной конференции. -Казань, 24 марта 2010 г. - С. 246.

13. Тучкова, O.A. Моделирование воздействия крупномасштабных пожаров локальным нагревом объектов пиротехническими составами. / ОА. Тучкова, Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, A.B. Качалкин, О.Ю. Харитонова // Сборник докладов II Конференции по фильтрационному горению. - Черноголовка, Институт проблем химической физики РАН. октябрь 2010 г. - С. 56 - 59.

14. Тучкова, O.A. Критерии огнестойкости железобетонных конструкций на предприятиях нефтегазового комплекса. / O.A. Тучкова, Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, A.B. Качалкин // Сборник докладов II Конференции по фильтрационному горению. - Черноголовка, Институт проблем химической физики РАН, октябрь 2010 г.-С. 60-63.

15. Еналеев, Р.Ш. Предельные состояния элементов конструкций при тепловом ударе. / Р.Ш. Еналеев, O.A. Тучкова, Э.Ш. Теляков, А.О. Чернявский // Безопасность критических инфраструктур и территорий: Материалы IV Всероссийской конференции и XIV Школы молодых ученых. Екатеринбург: УрО РАН. май 2011 г.-С. 135.

г. - С. 94.

Соискатель

О.А.Тучкова

Заказ ZXH

Тираж НОР'

Офсетная лаборатория Казанского национального исследовательского тех-ююгического университета

420015, Казг нъ, К.Мгркса, 68

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ОГНЕСТОЙКОСТИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Стандартные огневые испытания

1.2. Расчетные методы

1.3. Динамика стандартного пожара

1.4. Физико-химические процессы при высокоинтенсивном нагреве бетона

1.5. Физико-механические характеристики материалов при высоких температурах

1.6. Выводы по главе

ГЛАВА II ТЕПЛОМАССООБМЕН В ЭЛЕМЕНТАХ БЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОМ НАГРЕВЕ

2.1. Стандартные методы расчета огнестойкости

2.2. Аналитические и численные решения

2.3. Алгоритм решения теплотехнической задачи при стандартном пожаре

2.4. Анализ явлений влагопереноса в строительных апиллярно-пористых материалах

2.5. Физико-математическая постановка задачи при высокоинтенсивном нагреве

2.6. Вычислительная модель расчета температурного поля в элементах конструкций при горении углеводородов

2.7. Результаты вычислительного эксперимента

2.8. Выводы по главе

ГЛАВА III КОМПЛЕКСНЫЙ ГРАДИЕНТНО-ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КРИТЕРИЙ ПРЕДПРОЕКТНОЙ ОЦЕНКИ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ

3.1. Проектирование конструкций в условиях «реальных» пожаров

3.2. Температурный и градиентный критерии огнестойкости

3.3. Обоснование комплексного критерия разрушения

3.4. Экспериментальное исследование огнестойкости методом специального нагрева

3.5. Предпроектная оценка пределов огнестойкости железобетонных конструкций при факельном горении углеводородов

3.6. Выводы по главе 104 ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 105 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 106 ПРИЛОЖЕНИЯ

В строительных конструкциях химических и нефтехимических предприятий применяются различные материалы - дерево, полимерные покрытия, металлы, бетон. Огнестойкость горючих материалов оценивается по критериям воспламенения и зажигания. Огнестойкость негорючих материалов нормируется по пределу огнестойкости, который равен времени от начала воздействия пожара до наступления одного из предельных (критичных) состояний- элемента конструкции.

В соответствии с [1] пределы огнестойкости устанавливаются в стандартных огневых испытаниях. При этом в огневых печах реализуются условия воздействия «стандартного» пожара на элемент строительной конструкции: По международному стандарту [2] стандартный пожар аппроксимируется формулой подъема температуры окружающей среды до

О 2,

1200 С и> плотности теплового потока до 25 кВт/м в течение нескольких часов.

Метод «стандартного» пожара необходим для сравнительной оценки огнестойкости различных элементов строительных конструкций с целью оптимизации геометрических размеров, обоснованного выбора материалов, согласования результатов испытаний в различных отечественных и международных проектных организациях.

Предельные состояния элементов строительных конструкций могут возникать в аварийных ситуациях и при крупномасштабном горении углеводородных топлив. Количественная оценка огнестойкости материалов конструкций необходима для прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС), разработки средств защиты, а также при проектировании пожароопасных объектов.

Однако в реальных пожарах, возникающих в аварийных ситуациях на химических и нефтехимических предприятиях, интенсивность тепловых потоков и время горения до наступления предельных состояний элементов конструкций отличаются от условий стандартного пожара в несколько раз.

Так, при разлитии и горении жидких углеводородных топлив, в случае разрушения емкостей и технологического оборудования с жидкими углеводородами [3 - 6], при факельном горении природного газа в случае аварий на магистральных газопроводах [7], интенсивность теплового л потока излучения от поверхности пламени может достигать 450 кВт/м [8].

В связи с длительностью, сложностью и высокой стоимостью лабораторных испытаний согласно Федеральному закону № 123-ФЭ от 22.07.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [9] и нормативным документам [10 - 12] допускается для типовых элементов, прошедших огневые испытания, проводить оценку огнестойкости расчетным методом. В расчетных методах, регламентируемых в [1], и в научно-технической литературе в качестве термодинамического критерия достижения предельного состояния рекомендуется критерий критической температуры. Градиент температуры по сечению образца материала при стандартном пожаре в расчетах не учитывается. Даже в экспериментах по оценке уменьшения предела прочности бетона при увеличении температуры нагрева искусственно обеспечиваются условия равномерного нагрева образцов.

Другим альтернативным подходом в оценке предельных состояний материалов при высокоинтенсивном нагреве является применение теории динамической термоупругости [13]. Так, в работах [14, 15], применительно к одностороннему нагреву однородных материалов без учета физико-химических превращений впервые установлено, что в упругих телах может возникнуть упругая волна, распространяющаяся со скоростью звука в данной среде. Градиент температуры и напряжение в волне могут достигать предельных значений и привести к разрушению материала.

Одним из вероятных механизмов разрушения элементов железобетонных конструкций при высокоскоростном нагреве является градиент давления пара при его испарении и молярном переносе в капиллярно — пористых телах, впервые теоретически и экспериментально обоснованный А.В. Лыковым [16, 17]. В исследованиях Жукова [18] экспериментально установлено, что взрывообразное разрушение железобетонных (ж/б) конструкций может происходить и под воздействием капиллярного давления пара.

Следует отметить, что высокие плотности теплового потока при горении углеводородов в лабораторных условиях могут быть достигнуты только за счет создания крупномасштабных огневых камер, что является сложной технической задачей для многочисленных испытаний образцов.

В связи с изложенным, совершенствование методов оценки пределов огнестойкости элементов строительных конструкций при высокоинтенсивном нагреве имеет важное теоретическое и прикладное значение. В настоящее время- актуальность, перспективность данного направления исследований усиливается в связи с разработкой Правительством РФ мегапроекта по крупномасштабной добыче и . транспортировке нефти и газа на полуострове Ямал. При, этом предполагается строительство терминалов с объемом хранения продуктов более 300 тыс. м3 [19] при высокой концентрации технологического оборудования, а также транспортировка сжиженного газа различными транспортными средствами, в страны ближнего и дальнего зарубежья. Эти обстоятельства выдвигают новые требования к обеспечению пожарной безопасности таких объектов [20, 21], а также к самим приемам оценки реальной безопасности.

Необходимость разработки расчетных методов определения огнестойкости элементов строительных конструкций при пожарах на химических и нефтехимических предприятиях на основе результатов стандартных огневых испытаний мотивировала выбор цели и задач настоящего исследования.

Целью работы является научное обоснование градиентно-температурного критерия для расчета огнестойкости элементов железобетонных конструкций от воздействия высокоинтенсивных конвективно-радиационных потоков при крупномасштабном горении углеводородов для различных сценариев эволюции пожара на нефтехимических предприятиях: огненного шара, пожара разлития, факельного горения, пожара-вспышки. В задачи исследования входило:

1. анализ критериев разрушения бетона в широком диапазоне изменения плотности теплового потока;

2. построение вычислительной модели процесса тепломассообмена в элементах бетонных конструкций при высокоинтенсивном нагреве;

3. обоснование градиентно-температурного критерия разрушения бетона« под воздействием нагрева от продуктов горения углеводородныхтоплив;

4. экспериментальная проверка адекватности градиентно-температурного критерия разрушения при локальном высокотемпературном нагреве; «

5. исследование влияния влажности на оценку огнестойкости по теплоизолирующей способности;

6. разработка расчетного метода оценки огнестойкости элементов ж/б конструкций при пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении на основании данных стандартных огневых испытаний. Научная новизна проведенных исследований может быть сформулирована в виде следующих ключевых положений:

1. обоснован новый градиентно-температурный критерий потери несущей способности ж/б конструкций при различных сценариях развития пожара на химических и нефтехимических предприятиях;

2. с использованием модели теплопередачи с объемным источником испарения влаги усовершенствован метод оценки огнестойкости по теплоизолирующей способности;

3. предложен метод прогнозирования огнестойкости для различных сценариев пожаров на химических и нефтехимических предприятиях по результатам огневых испытаний по условиям стандартного пожара.

Личный вклад автора в работу состоит в анализе литературных данных по механизмам высокотемпературного испарения влаги в капиллярно-пористых телах, сравнительном анализе критериев огнестойкости по несущей и теплоизолирующей способности, математической формулировке краевых условий уравнения Фурье, проведении и обработке вычислительных экспериментов, обосновании вычислительного алгоритма оценки огнестойкости элементов ж/б конструкций при пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении. Основные результаты,, выносимые на защиту:

• вычислительная модель для расчета температурного поля в. элементе конструкции с учетом зависимости теплофизических свойств материала от температуры и- объемного источника испарения влаги при воздействии тепловых потоков от пламени пожаров при крупномасштабном горении углеводородов;

• градиентно-температурный критерий потери несущей способности ж/б конструкций при высокоинтенсивном нагреве;

• расчетный метод оценки огнестойкости элементов конструкций при пожарах разлития, огненных шарах, факельном горении по данным огневых испытаний в условиях «стандартного» пожара. Практическая значимость полученных результатов заключается в:

• совершенствовании существующих стандартных методов оценки предела огнестойкости по несущей способности с использованием градиентно-температурного критерия для прогнозирования огнестойкости элементов строительных конструкций при воздействии пожаров на, химических и нефтехимических -предприятиях (пожары разлития, огненные шары, факельное горение углеводородов);

• совершенствовании существующих стандартных методов оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности с привлечением компьютерной модели расчета нестационарного температурного поля в элементах конструкций с учетом зависимости теплофизических свойств от температуры и объемного механизма испарения влаги;

• повышении эффективности и обоснованности проектных работ в части разработки деклараций промышленной безопасности, планов локализации аварийных ситуаций за счет использования достоверных критериев огнестойкости ж/б конструкций.

Реализация и внедрение результатов работы. Расчетный метод оценки огнестойкости элементов ' железобетонных конструкций при пожарах разлития (огненных шарах, факельном горении) на основании данных стандартных огневых испытаний, разработанный- в диссертации, ' используется проектным институтом ООО «Инженерное бюро «АНКОР», ООО «Эксперт Бюро» и ООО «НПФ «Реконструкция» при оценке пределов огнестойкости железобетонных конструкций при горении углеводородов. Использованный подход повышает достоверность и информативность проектных решений по оценке пожарных рисков в расчетной части специальных разделов ряда документов< («Декларации промышленной и пожарной безопасности опасных производственных объектов», «Планы локализации аварийных ситуаций»), а так же при разработке Мероприятий по обеспечению пожарной безопасности опасных производственных объектов.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 15 публикациях, в том числе 7 научных статей опубликовано в научных изданиях рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации для публикации материалов, представляемых на соискание ученой степени доктора и кандидата наук, а также в материалах

5 Российских и международных научных конференций. В названных публикациях полностью отражены основные положения диссертации.

Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях, форумах, симпозиумах:

1. Международная научная конференция «Современные проблемы химической и радиационной физики». - Москва, Президиум РАН. 25 - 29 августа 2009 г.

2. III Всероссийская конференция и XIII Школа молодых ученых «Безопасность критических инфраструктур и территорий». — Екатеринбург, УрО РАН, 2009 г.

3. Научная сессия ФГУ ВПО «Казанский государственный технологический университет». - Казань, 2-5 февраля 2010 г.

4.62-ая Республиканская научная конференция Казанского государственного архитектурно-строительного университета. — Казань, 24 марта 2010 г. ?

5. II Конференция по фильтрационному горению. - Черноголовка, октябрь, 2010 г.

Структура диссертации включает в себя введение, три главы основного текста, выводы, список использованных литературных источников, приложения.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Обоснован новый градиентно-температурный критерий разрушения бетона при высокоинтенсивном нагреве строительных конструкций от продуктов горения углеводородов на химических и нефтехимических предприятиях.

2. Разработана вычислительная модель теплопередачи в бетоне с объемным источником испарения влаги при радиационно-конвективном нагреве от пламени пожаров разлития, огненных шаров, факельного горения.

3. Адекватность модели реальным аварийным ситуациям, возникающим при горении углеводородов, подтверждена методом специального локального нагрева образцов бетона.

4. С использованием вычислительной модели предложен метод прогнозирования огнестойкости по теплоизолирующей способности элементов ж/б конструкций.

5. Предложен новый метод расчета огнестойкости элементов конструкций при пожарах в химической и нефтехимической отраслях промышленности по результатам стандартных огневых испытаний с использованием градиентно-температурного критерия разрушения бетона.

1. СТО 36554501-006-2006. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. Введ. 2006-20-10. — М.: ФГУП «НИЦ «Строительство», 2006. - 78 с.

2. ГОСТ 30247.0-94 (ISO 834-75). Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования. — Введ. 1996-01-01. — М.: Госстандарт России, 1996. 8 с.

3. Маршалл, В. Основные опасности химических производств / В. Маршалл. М.: Мир, 1989. - 671 с.

4. Махвиладзе, Г.М. Образование w горение газовых облаков при аварийных выбросах в атмосферу / Г.М. Махвиладзе, Дж. П. Роберте, С.Е. Якуш // Физика горения и взрыва, т. 33, № 2, 1997. С. 23 - 38.

5. Бейкер, У. Взрывные явления. Оценка и последствия. Кн. 2. Пер. с англ. / У. Бейкер, П. Кокс, П. Уэстайн и др.ч / Под ред. Зельдовича! Я.Б. и Гельфанда Б.Е. М.: Мир, 1986. - 384 с.

6. Lees, F.P. Loos Prevention in the Process Industries / F.P. Lees. // Hazard Identification, Assessment and Control. V. 1. Third Edition, Texas, USA, 2005.

7. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов / Под. ред. В.Е. Селезнева. М.: Едиториал УРСС, 2004. - 328 с.

8. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. — Введ. 2000-01-01. М.: Госстандарт России, 1998. - 84 с.

9. Федеральный закон РФ от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Принят ГД ФС РФ от 04.07.2008 г.

10. Приказ МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах». Зарегистрирован в Минюсте РФ 17.08.2009 г. per. № 14541.

11. Приказ МЧС РФ от 14 декабря 2010 г. № 649 «О внесении изменений в приказ МЧС России от 10.07.2009 г. № 404». Зарегистрирован в Минюсте РФ-20.01.2011 г. per. № 19546.

12. Карташов, Э.М. Динамическая термоупругость и проблемы термического удара / Э.М. Карташов, В.З. Партон // Итоги науки и техники. Серия «Механика деформируемого тела. М.: ВИНИТИ, 1991, т. 22. - С. 55 - 127.

13. Даниловская, В.И. Об одной задаче термоупругости / В.И. Даниловская //Прикладная математика1 и механика, т. 16, 1952. С. 341 - 344.

14. Лыков, A.B. Теория сушки. / A.B. Лыков. М.: Энергия, 1968. - 472 с.

15. Лыков, A.B. Тепломассообмен. / A.B. Лыков. — М.: Энергия, 1972. -560 с.

16. Жуков, В.В. Взрывообразное разрушение бетона / В.В. Жуков, В.Ф. Гуляева, А.Н. Сорокин // Огнестойкость строительных конструкций. Ml: ВНИИПО МВД СССР, 1976. - Вып. 4. - С. 42 - 57.

17. Федоров, A.C. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций / A.C. Федоров, В.Е. Леватский, И.С. Молгадский и др. //. — М.: Издательство Ассоциации строительных Вузов, 2009. — 408 с.

18. Шебеко, Ю.Н. Оценка пожарного риска для крупномасштабного терминала отгрузки нефти / Ю.Н. Шебеко, В.П. Молчанов, Ю.И. Дешевых, Д.М. Гордиенко, И.М. Смолин // Пожарная безопасность, № 1, 2005. С.40.49.

19. Строительные нормы и правила СНиП 2.03.01- 84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

20. Яковлев, А.И. Основные принципы расчета пределов огнестойкости строительных конструкций / А.И. Яковлев // Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1980. - Вып. 8.- С. 3—14.

21. Милованов, А.Ф. Огнестойкость железобетонных конструкций / А.Ф. Милованов // М.: Стройиздат, 1986. - 224 с.

22. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. Введ. 2006-20-10. - М.: ФГУП «НИЦ «Строительство», 2006. - 78 с.

23. Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СТО 36554501-006-2006.). -М.: 2008.

24. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции* строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. — Введ. 1996-01-01. — М.: Госстандарт России; 1996. — 7 с.

25. Бартелеми, Б. Огнестойкость строительных конструкций. Пер. с франц. М.В. Предтеченского / Б. Бартелеми, Ж. Крюппа // Под ред. В.В. Жукова. -М.: Стройиздат, 1985.-216 с.

26. Ройтман, М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве / М.Я. Ройтман. М.: Стройиздат, 1985. - 590 с.

27. Яковлев, А.И. Исследование прогрева плоских конструкций / А.И. Яковлев, JI.B. Шейнина // Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1976. - Вып. 4. - С. 16 -22.

28. Harmathy, T.Z. Effect of moisture on the fire endurance of building elements. National Research Council, Ottawa, Canada, 1965.

29. Руссо, B.A. Взрывообразное разрушение мелкозернистого селикатобетона при нагреве / В.А. Руссо, В.Н. Морозов, JI.B. Павлова // Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1978.-Вып. 6.-С. 75-83.

30. Гельмиза, В.И. Оценка взрывоопасного разрушения бетона. / В.И. Гельмиза // Огнестойкость строительных конструкций. — М.: ВНИИПО МВД СССР, 1980. Вып. 8. - С. 85 - 89!

31. Павлов; К.Ф: Примеры и задачи -по курсу процессов и аппаратов ;< химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков // — JL: Химия, 1987. 576 с.

32. Чураев, H.B. Физико-химия процессов массопереноса в пористых телах / Н.В. Чураев. М.: Химия, 1990. - 272 с.

33. Жуков, B.B. Исследование пожарной опасности конструкций системы «Пластбаум» / В.В. Жуков, В.Н. Зигер-Корн, И.С. Молгадский // Некоторые вопросы механики сплошной среды. Научно-технический сборник. М.: 26 ЦНИИ МО России, 1998. - С. 186 - 208.

34. Яковлев, А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций / А.И. Яковлев. -М.: Стройиздат, 1988. 143 с.

35. Бушев, В.П. Огнестойкость зданий / В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, B.C. Федоренко и др. // М.: Стройиздат, 1970. — 261 с.

36. Ильин, Н:А. Техническая экспертиза зданий, поврежденных пожаром / H.A. Ильин. -М.: Стройиздат, 1983. 197 с.

37. Яковлев, А.И. Основные принципы расчета пределов огнестойкости строительных конструкций / А.И. Яковлев^// Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО МВД5СССР, 1976. - Вып. 4. - С. 16 - 22.

38. Рекомендации по защите бетонных и железобетонных строительных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре / НИИЖБ. М., 1979.

39. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев. М.: Энергия, 1977.-344 с.

40. Юшков, П.П. Приближенное решение задачи нестационарной теплопроводности методом конечных разностей / П.П. Юшков // Труды института энергетики АН БССР. 1958. - Вып. 7.

41. Самарский, A.A. Вычислительная теплопередача / A.A. Самарский, П.Н. Вабищевич // М.: Книжный дом «Лыброком», 2009. - 784 с.

42. Каледин, В.О. Анализ системной прочности оборудования и сооружений при огневом поражении / В.О. Каледин, Вл.О. Каледин, B.JL Страхов и др. // Математическое моделирование, 2006, т. 18, № 8. — С. 93 100.

43. Ребиндер, П.А. Физико-химические основы пищевых продуктов / П.А. Ребиндер. М.: Пищевая пром-сть, 1973. — 528 с.

44. Казанский, В.М. Удельная теплота испарения влаги из капилляров дисперсного тела / В.М. Казанский // ИФЖ, 1963, т. 6, № 11. С. 56 - 64.

45. Казанский, В.Ф. Определение удельной теплоты испарения жидкости из дисперсных тел в широком диапазоне температур / В.Ф. Казанский, Р.В. Луцык, В.М. Казанский // ИФЖ, 1963, т. 11, № 5. С. 587 - 594.

46. Никитина, Л.М. Таблицы равновесного удельного влагосодержания и энергии связи влаги с материалом / Л.М. Никитина. — М-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 176 с.

47. Конев, Э.В. Термографическое исследование лесных горючих материалов / Э.В. Конев, Р.В. Исаков // В кн. Вопросы лесной пирологии. — Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1972. С. 103 — 118.

48. Демидов, П.Г. Горение и свойства горючих веществ / П.Г. Демидов. — М.: Минкомхозиздат РСФСР, 1962. 264 с.

49. Амосов, Г.А. Некоторые- особенности горения- при' лесных пожарах / Г.А. Амосов; Л.: ЛенНИИЛХ, 1958. - 29 с.

50. Максимов, Г.А. Труды конференции по промышленному применению токов высокой частоты / Г.А.Максимов. — Л., 1952. 148 с.

51. Исаков, Г.Н. Некоторые вопросы методологии кинетического эксперимента при термическом анализе полимерных материалов и композитов на их основе / Г.Н. Исаков // ТГУ. Деп. ВИНИТИ, 1980, № 4207 -80.-20 с.

52. Зельдович, Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович. М.: Наука, 1980. - 478 с.

53. Еналеев, Р.Ш. Численное моделирование волны горения в газовых смесях. // Современные проблемы химической и радиационной физики. Сборник статей. М.: Объединенный институт Химической физики РАН, 2009.-С. 119-122.

54. Милованов, А.Ф: Стойкость железобетонных конструкций при пожаре / А.Ф. Милованов. М.: Стройиздат, 1998. - 304 с.

55. Ройтман, В.М. Нормирование защиты высотных зданий от прогрессирующего разрушения при комбинированных особых воздействий / В.М. Ройтман // Пожаровзрывобезопасность, 2007, т. 16, № 7. С. 6 - 11.

56. Ройтман, В.М. Особенности обеспечения противопожарной защиты высотных зданий / В:М. Ройтман // Современное высотное строительство. Эффективные технологии и материалы: 2 Международный симпозиум по строительным материалам. М.: МГСУ, 2005. - С. 173 - 180.

57. Бетехтин, В;И. Кинетика разрушения- нагруженных материалов при переменной температуре / В.И. Бетехтин, В.М. Ройтман, А.И. Слуцкий и др..// Журнал1технической физики, 1998, т. 68, № 11. — С. 76 81.

58. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости- и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука:, 1950: - 676 с.

59. Кричевский; А ЛТ. Расчет железобетонных инженерных сооружений на температурные воздействия / А.П. Кричевский. — М.: Стройиздат, 1984. — 148 с.

60. Сахота, М.С. Температурные поля в строительных конструкциях, подверженных воздействию пламени. Пер. с англ. / М.С. Сахота; Р.Ю. Пагни // Труды американского общества инженеров-механиков, 1975, т. 97, №4.-С. 113-120.

61. Лыков, A.B. Теория теплопроводности / A.B. Лыков: — М.: Высшая школа, 1967.-599 с

62. Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер // М.: Наука, 1964.-488 с.

63. Еналеев, Р.Ш. Моделирование энергопереноса при горении малогазовых тепловых составов в системе с интенсивным теплоотводом / Р.Ш. Еналеев, H.A. Абдуллин, P.P. Димухаметов, В.А. Качалкин // Тепломассообмен-ММФ-2004. IV Минский международный форум, 2004.

64. Теория тепломассообмена / Под ред. акад. РАН А.И. Леонтьева. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. - 682 с.

65. Еналеев, Р.Ш. Измерение мощных радиационных потоков пластичными калориметрами / Р.Ш. Еналеев, Ю.Ф. Гортышов, В.А. Качалкин, A.M. Осипов // Тепло- и массообмен в двигателях летательных аппаратов: Межвузовский сборник. — Казань: КАИ, 1982. С. 148.

66. Вэнг, Хью. Применение метода муаровой томографии для измерения поля температур по инфракрасному излучнию пламени пиротехнического состава / Хью Вэнг, Донглу By, Гонглей Пэн // Физика горения и взрыва, 2001, т. 37, №4.-С. 82-85.

67. Сериков, C.B. Разработка пиротехнических» составов для термообработки сварных соединений / C.B. Сериков, Ф.П. Мадякин, Р.Ш. Идиатуллин и др. // Физика горения и взрыва, 1991, т. 27, № 4. С. 73 -78.

68. Еналеев, Р.Ш. Огнестойкость элементов строительных конструкций при пожарах в нефтегазовом комплексе / Р.Ш. Еналеев, Э.Ш. Теляков, O.A. Тучкова, A.B. Качалкин, Л.Э. Осипова // Бутлеровские сообщения, 2010, т. 19, №3.-С. 66-75.