Уточнений метод оцінювання вогнестійкості ребристих плит за втратою цілісності

Сідней Станіслав Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-7664-6620

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-11

Ключові слова: вогнестійкість залізобетонних ребристих плит, моделювання пожежі, наскрізні тріщини, втрата цілісності

Анотація

 Проведені дослідження з оцінювання вогнестійкості залізобетонних ребристих плит при настанні граничного стану втрати цілісності. У EN 1992-1-2 відсутні розрахункові методики визначення межі або класу вогнестійкості залізобетонних плит при настанні граничного стану втрати цілісності (E). Наукові праці, присвячені цьому напрямку досліджень зосереджені лише на двох граничних станах вогнестійкості: несучій спроможності (R) та теплоізолювальній здатності (I). Експериментальні випробування піддаються критиці через труднощі у фіксуванні ознак настання граничного стану втрати цілісності, зокрема через необхідність контролю необігрівної поверхні ребристої плити під час пожежі при дії механічного навантаженням. Отже методики проведення розрахунку щодо оцінювання вогнестійкості залізобетонних ребристих плит за настанням граничного стану втрати цілісності немає. При цьому для забезпечення безпечної евакуації людей при виникненні пожежі, запобігання її поширенню або небезпечних чинників, а також проведення ефективної роботи рятувальників необхідно застосування будівельних констру-кцій з гарантованими класами вогнестійкості. Представлені результати вирішення теплотехнічної та статичної задач, які стосуються розподілу температури та напружено-деформованого стану досліджуваної ребристої плити. Проведені дослідження щодо вогнестійкості залізобетонних ребристих плит з урахуванням настання граничного стану втрати цілісності надали можливість встановити залежність межі вогнестійкості цих конструкцій за втратою цілісності від рівня прикладеного механічного навантаження. Отриманий графік залежності дозволяє проводити оцінювання залізобетонних ребристих плит за критерієм настання граничного стану втрати цілісності, що надає можливість визначати більш об’єктивно вогнестійкість таких будівельних конструкцій.

Посилання

1. Nilimaa J. Smart materials and technologies for sustainable concrete construction. Developments in the Built Environment. 2023. Vol. 15. P. 100177. doi: 10.1016/j.dibe.2023.100177
2. Пожежна безпека об’єктів будівництва. Загальні вимоги: ДБН В.1.1-7:2016 [Чинний з 01.06.2017]. Київ: ДП «УкрНДІЦЗ», 2016. 35 с.
3. Проектування залізобетонних конструкцій. Частина 1–2. Загальні положення. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість (EN 1992-1-2:2004, IDT). Зміна № 1: ДСТУ-Н Б EN 1992-1-2:2012 Єврокод 2 [Чинний з 01.07.2014]. Київ: ДП «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій», 2013. 131 с.
4. Сідней С., Некора О., Рудешко І., Березовський А., Костенко Т., Іщенко І. Дослідження вогнестійкості залізобетонної ребристої плити. Надзвичайні ситуа-ції: попередження та ліквідація. 2023. Том 7 № 2. С. 217–226. doi: 10.31731/2524.2636.2023.7.2.217.226
5. Кропива М. О. Удосконалення розрахункового методу оцінювання вогне-стійкості сталезалізобетонних плит із внутрішніми двутавровими сталевими бал-ками. 2016. Дис. ... канд. техн. наук: 21.06.02. – Державний університет безпеки життєдіяльності, Львів.
6. Ренкас А. А. Забезпечення вогнестійкості залізобетонних багатопустотних плит перекриття із застосуванням листових будівельних матеріалів. Збірник нау-кових праць Пожежна безпека ЛДУ БЖД. 2019. № 34. С. 72–77. doi: 10.32447/20786662.34.2019.12
7. Ковальов А. І. Удосконалення методу оцінювання вогнезахисної здатності покривів залізобетонних перекриттів. 2012. Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 21.06.02 «Пожежна безпека» / УкрНДІЦЗ. Київ.
8. Perehin A., Nuianzin O., Shnal T., Shchipets S., Myroshnyk O. Improvement of means for assessing fire resistance of fragments of reinforced concrete structures. AIP Conf. Proc. 2023. Vol. 2684(1). 030032. doi: 10.1063/5.0120061
9. Kovalov A., Otrosh Y., Ostroverkh O., Hrushovinchuk O., Savchenko O. Fire resistance evaluation of reinforced concrete floors with fire-retardant coating by calculation and experimental method. 2018. E3S Web of Conferences. Vol. 60. P. 00003.
10. Sidnei S., Myroshnyk O., Kovalov A., Veselivskyi R., Hryhorenko K., Shnal T., Matsyk I. Identifying the evolution of through cracks in iron-reinforced hol-low slabs under the influence of a standard fire temperature mode. 2024. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2024. Vol. 4 № 7. P. 70–77. doi: 10.15587/1729-4061.2024.310520
11. Dzidic S. Fire Resistance of Reinforced Concrete Slabs. 2023. IntechOpen. doi: 10.5772/intechopen.1001046

Результати прогріву сталезалізобетонних плит з гофрованим профілем під час теплового впливу пожежі

Степаненко Віталій Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0009-0001-0839-197X

Нуянзін Олександр Михайлович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-2527-6073

Перегін Аліна Вадимівна

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-2062-5537

Кришталь Дмитро Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-3254-4574

Копитін Дмитро Едуардович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-2505-9394

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-9

Ключові слова: експеримент, пожежа, фрагмент, піч, залізобетон, сталь, сталезалізобетон, плита, температура, відтворюваність

Анотація

 Проведено три експерименти з нагрівання фрагментів сталезалізобетонних плит з гофрованим профілем у малогабаритній вогневій печі та проаналізовано результати теплового впливу пожежі у контрольних точках для можливості їхнього використання під час оцінки вогнестійкості вказаних будівельних конструкцій. Обґрунтовано методику та результати експериментів з нагрівання фрагментів сталезалізобетонних плит з гофрованим профілем та дослідження температури на обігрівній та необігрівній поверхнях, у при арматурному шарі та контрольних точках. Описано етапи створення трьох малогабаритних фрагментів плити, товщиною 200 мм, із важкого бетону, із армуванням та умови їхнього зберігання. Проведення вищезазначених експериментів у малогабаритній вогневій печі, розробленій та створеній в рамках наукових досліджень університету. Механічне навантаження не застосовували; вплив проводили за стандартним температурним режимом пожежі з одностороннім нагріванням. За результатами експерименту на обігрівній поверхні зразка температура розподілялась рівномірно, досягаючи максимуму в 760 °C. Максимальні значення температури в контрольних точках становили 145 °C. Інші показники: на рівні арматури – 350 °C, необігрівній поверхні – 45 °C, Ці значення були зафіксовані на завершальній хвилині експерименту й продовжували лінійно зростати після виходу на плато. У ході огляду та аналізу було зафіксовано, що цілісність, теплоізоляційні та несучі властивості зразків залишились незмінними. Експериментальні дані визнано адекватними, оскільки відносне відхилення не перевищило 4,1 %, а критерії адекватності (Фішера, Стьюдента й Кохрена), що були розраховані, не перевищили критичних значень. Отримані дані можуть слугувати основою для моделювання температурного поля всередині плити.

Посилання

1. Нуянзін О. М. Розвиток наукових основ оцінювання вогнестійкості залізобетонних будівельних конструкцій з використанням малогабаритних модульних вогневих печей. Дис. ... д.т.н. : 21.06.02, Львів: Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, 2023. 418 с. http://repositsc.nuczu.edu.ua/
   handle/123456789/20657
2. Перегін А. В. Удосконалення експериментально-розрахункового методу оцінювання межі вогнестійкості несучих залізобетонних стін. Дис. ... д-р філософії : 261, Черкаси: ЧІПБ ім. Героїв Чорнобиля НУЦЗ України, 2024. 162 с. https://chipb.dsns.gov.ua/upload/1/9/9/7/2/4/9/disertaciia-alini-peregin-udoskonalennia-eksperimentalno-rozraxunkovogo-metodu-ociniuvannia-mezi-vognestiikosti-nesucix-zalizobetonnix-stin.pdf
3. ДСТУ EN 1363-1:2023 Випробування на вогнестійкість. Частина 1. Загальні вимоги (EN 1363-1:2020, IDT).
4. ДБН В.1.1-7-2016 «Пожежна безпека об’єктів будівництва. Загальні вимоги».
5. ДСТУ Б В.1.1-20:2007 Захист від пожежі. Перекриття та покриття. Метод випробування на вогнестійкість (EN 1365-2:1999, NEQ).
6. Nuianzin O. et al. Study of the thermal effect of fire on fragments of reinforced concrete columns based on the results of experimental tests. Strength of Materials and Theory of Structures. 2024. № 112. P. 202–208. http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/
   123456789/20748
7. Перегін А. В., Нуянзін О. М. Етапи створення прототипу вогневої установки для визначення температурних розподілів малогабаритних фрагментів залізобетонних конструкцій. «Надзвичайні ситуації: попередження та ліквідування» : зб. наук. праць. Черкаси: ЧІПБ ім. Героїв Чорнобиля НУЦЗ України. 2021. Т.5. № 2. С. 75–82. http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/21262
8. Нуянзін О. М., Борисова А. С. Розрахункове оцінювання межі вогнестійкості залізобетонної плити за результатами вогневих випробувань без механічного навантаження. Цивільна безпека: державне управління та антикризовий менеджмент. Київ: ІДУНДЦЗ. 2023. № 1(2). С. 25–40. http://repositsc.nuczu.edu.ua/
   handle/123456789/20741
9. Стороженко Л. І., Іванюк А. В., Клестов О. В. Експериментальні дослідження сталезалізобетонних плит з армуванням ребер вертикальними сталевими листами. Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. Полтава : ПолтНТУ. 2012. Вип. 3(33). С. 249–255. https://reposit.nupp.edu.ua/handle/PoltNTU/8468
10. Некора, В. С., Сідней, С. О., Некора, О. В., Шналь, Т. М. Поведінка сталезалізобетонної плити при пожежі. Проблеми надзвичайних ситуацій: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції. Харків: НУЦЗ України. 2022. С. 34–35. https://nuczu.edu.ua/images/topmenu/science/konferentsii/2022/2.pdf#page=35

Закономірності виникнення пожеж у великих і середніх населених пунктах України

Коваленко Роман Іванович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-2083-7601

Калиновський Андрій Якович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1021-5799

Назаренко Сергій Юрійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-0891-0335

Журавський Максим Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-8356-8600

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-10

Ключові слова: пожежа, воєнний стан, статистична гіпотеза, закон розподілу, аварійно-рятувальне формування, критерій Пірсона

Анотація

Досліджено процес виникнення пожеж в населених пунктах України з чисельністю населення від 50 до 500 тисяч осіб за період з 2021 по 2023 рік. Перевірено статистичну гіпотезу про те, що процес виникнення пожеж в населених пунктах може бути описаний статистичними закономірностями. Встановлено, що процес виникнення пожеж у великих і середніх населених пунктах України у більшості випадків може бути описаний статистичними закономірностями. Виявлено, що за період 2021 року процес виникнення пожеж міг бути описаний пуассонівським та геометричним законами розподілу, що у відсотковому співвідношенні становить 44 % та 58 % випадків відповідно. Траплялися також випадки, коли по окремим населеним пунктам вказаний процес міг бути описаний відразу двома законами розподілу, що у відсотковому відношенні складає 26 % випадків і є не досить зрозумілим. Не вдалося встановити жодного закону розподілу для 24 % з числа досліджуваних населених пунктів. За період 2022 та 2023 року процес виникнення пожеж міг бути описаний пуассонівським, геометричним та експоненційним законами розподілу, що у відсотковому співвідношенні для періоду 2022 року становить 36 %, 64 % та 6 % випадків, а для періоду 2023 року – 36 %, 58 % та 2 % випадків відповідно. Випадків, коли названий процес можна було відразу описати декількома законами розподілу для періоду 2022 року становить 24 %, а для періоду 2023 року – 16 %. Не вдалося встановити жодного закону розподілу за період 2022 року для 20 % відсотків серед досліджуваних населених пунктів, а за період 2023 року цей показник становив також 20 %. В подальшому планується дослідити рівень достовірності прогнозів кількості пожеж при використанні відомих методів прогнозування під час воєнного стану.

Посилання

1. . Ganteaume A., Barbero R., Jappiot M., Maillé E. Understanding future changes to fires in southern Europe and their impacts on the wildland-urban interface. Journal of Safety Science and Resilience. 2021. № 1. P. 20–29. doi: 10.1016/j.jnlssr.2021.01.001
2. Artés T., Oom D., Rigo D., Durrant T., Maianti P., Libertà G., San-Miguel-Ayanz J. A global wildfire dataset for the analysis of fire regimes and fire behaviour. 2019. № 296. URL: https://www.nature.com/articles/s41597-019-0312-2
3. Rui R., Hui Z., Zhao H., Siyue H., Xiuling W. Statistical analysis of fire acci-dents in Chinese highway tunnels 2000–2016. Tunnelling and Underground Space Technology. 2019. № 83. P. 452–460. doi: 10.1016/j.tust.2018.10.008
4. Yongchang Z., Panpan G., Sivaparthipan C. B., Bala A. M. Big data and artifi-cial intelligence based early risk warning system of fire hazard for smart cities. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2021. № 45. 100986. doi: 10.1016/j.seta.2020.100986
5. Guangyin J., Qi W., Cunchao Z., Yanghe F., Jincai H., Xingchen H. Urban Fire Situation Forecasting: Deep sequence learning with spatio-temporal dynamics. Applied Soft Computing. 2020. № 97. 106730. doi: 10.1016/j.asoc.2020.106730
6. Usanov D., G. A. Guido Legemaate, Peter M. van de Ven, Rob D. van der Mei. Fire truck relocation during major incidents. Naval Research Logistics. 2019. Vol. 66. № 2. P. 105–122. doi: 10.1002/nav.21831
7. Bilir S., Gurcanli G. E. A Method to Calculate the Accident Probabilities in Construction Industry Using a Poisson Distribution Model. Advances in Safety Man-agement and Human Factors: Proceedings of the AHFE 2016 International Conference on Safety Management and Human Factors, July 27–31, 2016. Florida: Walt Disney World. 2016. P. 513–523. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-41929-9_47
8. Ribeiro E. E., Zeviani W. M., Hinde J. Reparametrization of COM–Poisson re-gression models with applications in the analysis of experimental data. Statistical Modelling. 2019. Vol. 20. № 5. doi: 10.1177/1471082X19838651
9. Коваленко Р. І., Назаренко С. Ю., Михлюк Е. І., Семків В. О. Статистичні закономірності виникнення пожеж в містах під час воєнного стану. Проблеми надзвичайних ситуацій. Харків. 2023. № 2(38). С. 194–207.
10. Коваленко Р. І., Назаренко С. Ю., Михлюк Е. І., Остапов К. М. Закономірності виникнення пожеж в містах під час воєнного стану. Проблеми надзвичайних ситуацій. Харків. 2024. № 1(39). С. 167–178.

Оптимізація складу нейтральних газів для пожежогасіння у фондосховищах музеїв

Остапов Костянтин Михайлович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1275-741X

Чаплигін Олексій Сергійович

Головне управління ДСНС України у Харківській області

http://orcid.org/0009-0005-9818-0277

Лісняк Андрій Анатолійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5526-1513

Грицина Ігор Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-2581-1614

Шевченко Сергій Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-6740-9252

Криворучко Євген Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-7332-9593

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-8

Ключові слова: фондосховища музеїв, вогнегасна суміш нейтральних газів, архітектурно-конструктивні і об’ємно-планувальні рішення, протипожежний захист

Анотація

 Створено ефективну вогнегасну систему для гасіння пожеж у фондосховищах музеїв сумішшю нейтральних газів, котрі не спотворюють музейні художні цінності та спроможні конкурувати з кращими іноземними зразками систем об’ємного газового пожежогасіння. Оптимізовано пропорцію газової суміші у складі аргону, азоту та двоокису вуглецю для пожежогасіння музейних художніх цінностей. Враховуючи вимоги Монреальського протоколу про речовини, що виснажують озоновий шар проведено аналіз стану питання й особливостей рішення проблеми газового гасіння пожеж в художніх музеях та їх фондосховищах. Розроблено ефективний та відносно недорогий склад суміші нейтральних газів для використання при об’ємному гасінні можливих пожеж у фондосховищах і музеях, який забезпечує збереження незмінними матеріальні та художньо-естетичні цінності без їх спотворення. Визначені об’ємні долі двох зразків суміші нейтральних газів №14 (CO2=50 %, N2=40 %, Ar=10 %) та № 15 (СО2=40 %, N2=50 %, Ar=10 %), які близькі за своїм складом та мають найкращі показники вогнегасної ефективності за часом гасіння модельного вогнища 4,6 с та 4,8 с. Розроблено лабораторний стенд, як аналог установки об’ємного газового пожежогасіння зі змішувачем складових запропонованої робочої суміші нейтральних газів, на якому відпрацьовано показники ефективності гасіння модельних пожеж при гасінні зразків різноманітних фрагментів художніх підмальовок на частинах рядні та ватмані. Обґрунтовано технічні параметри робочої камери лабораторного стенду, а на ма-тематичній його моделі визнано раціональні співвідношення тисків заповнення змішувача стенду компонентами суміші нейтральних газів, що дає можливість удосконалити існуючі промислові установки різних типорозмірів. Обґрунтовано зниження коштовності запропонованого нейтрального газу.

Посилання

1. Ostapov K., Kirichenko I., Senchykhyn Y. Improvement of the installation with an extended barrel of cranked type used for fire extinguishing by gel-forming compositions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 4(10(100)). Р.30–36. doi: 10.15587/1729-4061.2019.174592
2. Ostapov K. et al. Improving the Quenching of the Undercarriage Space Due to the Adhesive Properties of Gel-Forming Compositions. Key Engineering Materials. 2022. Vol. 927. Р. 53–62. doi: 10.4028/p-1su80t
3. Dubinin D. et al., Experimental Investigations of the Thermal Decomposition of Wood at the Time of the Fire in the Premises of Domestic Buildings. Materials Science Forum. 2022. 1066. P. 191–198. doi:4028/p-8258ob
4. Kirkwood Clive. The Fire Disaster in the University of Cape Town’s Jagger Library. Cabo. 2021. Vol. 1. P. 40–55, doi: 10.10520/ejc-cabo_v2021_n1_a5
5. ДБН В. 2. 5-56:2014 Системи протипожежного захисту.
6. Аналітична довідка про пожежі та їх наслідки в Україні за 12 місяців 2023 року. Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту. Київ, 2024. 39 с.
7. Горобчук А. Пожежна безпека сакральних об’єктів в умовах воєнного стану. Проблеми та перспективи розвитку системи безпеки життєдіяльності:збірник наукових праць. Львів. 2024. С. 242–244. URL: https://sci.ldubgd.edu.ua/handle/123456789/13909
8. ДСТУ EN 15004-1:2014 Стаціонарні системи пожежогасіння. Системи газового пожежогасіння. Частина Проектування, монтування та технічне обслуговування (EN 15004-1:2008, IDT).
9. Dubinin D. et al. Investigation of the effect of carbon monoxide on people in case of fire in a building, Ispitivanje djelovanja ugljičnog monoksida na ljude u slučaju požara u zgradi, Sigurnost. 2020. Vol. 62(4). P. 347–357. doi: 10.31306/s.62.4.2
10. Qichang Dong, Jiacheng Qi, Song Lu, Long Shi, Synergistic effects of typical clean gaseous fire-extinguishing agents. Fire Safety Journal. 2024. Vol. 147. 104206. doi: 10.1016/j.firesaf.2024.104206
11. В Абхазії згоріло майже 4 тисячі полотен золотого фонду національних художників:історія багаторічного саботажу. URL: https://zaborona.com/v-abhaziyi-zgorilo-majzhe-4-tysyachi-poloten-zolotogo-fondu/
12. Російські окупанти розграбували Херсонський художній музей URL: https://hromadske.ua/posts/rosijski-okupanti-rozgrabuvali-hersonskij-hudozhnij-muzej
13. Пат. 119878 Україна, МПК A62C31/02 Насадок прихований висувний для установок газового пожежогасіння (варіанти) / Хазова Н..; заявник та патентовласник ООО «Пожтехніка» – a201701105; заяв. 03.2016; опубл. 25.09.2017, Бюл. № 18.
14. Paul Papas, Changmin Cao, Wookyung Kim, Eli Baldwin, Adam Chattaway. Fire suppression using trifluoroiodomethane (CF₃I)-carbon dioxide (CO₂) mixtures. Proceedings of the Combustion Institute. 2023. Vol. 39. Issue 3. P. 3765–3773. doi: 10.1016/j.proci.2022.07.257
15. Матвієнко В.М. , Ковтун О. Ю. Конференція сторін Віденської конвенції про охорону озонового шару. Українська дипломатична енциклопедія,  Т. 1. 760 с.
16. Qi Yang, Jiaqi Zhang, Yu Gao, Xiaomeng Zhou, Haijun Zhang. Toward better Halon substitutes: Effects of H content on pyrolytic and fire-suppressing mechanisms of ozone-friendly fluorinated alkanes. Journal of Molecular Structure. 2023. Vol. 1285. 135506. doi: 10.1016/j.molstruc.2023.135506
17. John L. Pagliaro, Gregory T. Linteris, Peter B. Sunderland, Patrick T. Baker. Combustion inhibition and enhancement of premixed methane–air flames by halon replacements. Combustion and Flame. 2015. Vol. 162. Issue 1. Pages 41–49. doi: 10.1016/j.combustflame.2014.07.006