Методическое пособие 800

Таблица 2

Отклонения в значениях деформативности колонн, полученных различными методами расчета, от опытного значения

Выводы. В рамках диаграммного подхода предложены итерационный, приближенный

иупрощенный способы расчета несущей способности железобетонных вибрированных, центрифугированных и виброцентрифугированных колонн.

Расчет по диаграммному подходу во всех постановках – итерационным, приближенным

иупрощенным способами – показал существенно более лучшую сходимость с опытными данными, чем расчет по методике норм.

Для центрифугированных и виброцентрифугированных колонн диаграммный подход в любой постановке – итерационным, приближенным и упрощенным способами – дает лучшие результаты при использовании дифференциальных характеристик бетона, чем при использовании интегральных и, тем более, нормативных характеристик бетона.

Библиографический список

1.Аксомитас, Г. А. Прочность коротких центрифугированных колонн кольцевого сечения с продольной арматурой класса Ат-V при кратковременном сжатии: дис. … канд. техн. наук: 05.23.01 /

Аксомитас Гинтарис Антанович – Вильнюс, 1984. – 261 с.

2.Гуща, Ю. П. К вопросу о совершенствовании расчета деформаций железобетонных элементов / Ю. П. Гуща, Л. Л. Лемыш // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций: сб. статей / Науч. исслед. ин-т бетона и железобетона. – М.: Стройиздат, 1986. – С. 26–39.

3.Дмитриев, С. А. Уточнение расчета прочности обычных и предварительно напряженных элементов кольцевого сечения / С. А. Дмитриев / В сб.: Исследование прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций. Вып. 26, – М.: Стройиздат, 1962. – С. 5–20.

4.Иващенко, Е. И. Разработка методов расчета железобетонных элементов на основе действительных

диаграмм деформирования материалов с учетом фактического изменения площади их поперечных сечений: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Иващенко Елена Ивановна. – Воронеж, 2006. – 230 с.

5. Клочков, А. Г. К расчету несущей способности гибких внецентренно-сжатых железобетонных элементов кольцевого сечения / А. Г. Клочков, Е. А. Чистяков // Вестник ЛПИ. – 1966. – Т. 3, № 2. – С. 15–26.

31

Научный журнал строительства и архитектуры

6.Крюков, А. А. Подходы к оценке деформативности изгибаемых железобетонных элементов на основе итерационных методов расчета / А. А. Крючков, А. Е. Жданов // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2017. – № 1. – С. 73–76.

7.Маилян, Л. Р. Влияние технологии производства на структурообразование и свойства бетона виброцентрифугированных колонн / Л. Р. Маилян, С. А. Стельмах, М. Г. Холодняк, Е. М. Щербань, А. К. Халюшев // Строительство и архитектура. – 2017. – Т. 5. – Вып. 4 (17). – С. 224–228.

8.Нажуев, М. П. Анализ зарубежного опыта развития технологии виброцентрифугированных

строительных конструкций и изделий из бетона / М. П. Нажуев, А. В. Яновская, М. Г. Холодняк, С. А. Стельмах, Е. М. Щербань, С.А. Осадченко // Вестник Евразийской науки. – 2018. – №3.

9.Обернихин, Д. В. Экспериментальные исследования деформативности изгибаемых железобетонных

элементов различных поперечных сечений / Д. В. Обернихин, А. И. Никулин // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2017. – № 4. – С. 56–59.

10.Рязанов, М. А. Расчет изгибаемых элементов с учетом физической нелинейности деформирования / М. А. Рязанов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2016. – № 12. – С. 58–64.

11.Стельмах, С. А. Устройство для изготовления изделий из виброцентрифугированного бетона / С. А. Стельмах, М. Г. Холодняк, Е. М. Щербань, А. С. Насевич, А. В. Яновская // Заявка на полезную модель Россия, МПК В28В 21/30. – № 2020103753/09; заявл. 29.01.2020.

12.Сулейманова, Л. А. Высококачественные энергосберегающие и конкурентоспособные строительные материалы, изделия и конструкции / Л. А. Сулейманова // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2017. – № 1. – С. 9–16.

13.Холодняк, М. Г. Механические свойства виброцентрифугированных бетонов с комбинированным заполнителем и волокнистой добавкой / М. Г. Холодняк, С. А. Стельмах, Е. М. Щербань, М. П. Нажуев, А. В. Яновская, С. А. Осадченко // Инженерный вестник Дона. – 2018. № 3.

14.Холодняк, М. Г. Предложения по расчетному определению прочностных характеристик вибрированных, центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов / М. Г. Холодняк, С. А. Стельмах, Е. М. Щербань, Д. А. Третьяков, В. Н. Дао, В. И. Заикин // Вестник Евразийской науки. – 2018 – № 6.

15.Darko Tasevski Compressive strength and deformation capacity of concrete under sustained loading and low stress rates / Darko Tasevski, Miguel Fernández Ruiz, Aurelio Muttoni // Journal of Advanced Concrete Technolo-

gy. – 2018. – Vol. 16. – P. 396–415.

16.Ferrotto, M. F. Analysis-oriented stress-strain model of CRFP-confined circular concrete columns with applied preload / M. F. Ferrotto, O. Fischer, L. Cavaleri // Mater Struct. – 2018. – Vol. 51, № 44.

17.Ippei Maruyama Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete / Ippei Maruyama, Pietro Lura // Cement and Concrete Research. – 2019. – Vol. 123. – P. 105770.

18.Mailyan, L. R. Determination and use of hidden strength reserves of centrifuged reinforced constructions

by means of calculation and experimental methods / L. R. Mailyan, S. A. Stel’makh, E. M. Shcherban’,

M.G. Kholodnyak // Russian Journal of Building Construction and Architecture. – 2020. – No. 1(45). – Pp. 6–14.

19.Shuyskiy, A. I. Investigation of the Influence of the Initial Composition of Heavy Concrete Designed for the Manufacture of Ring-Section Products on its Properties. / A. I. Shuyskiy, S. A. Stel’makh, E. M. Shcherban’,

M.G. Kholodnyak // Materials Science Forum. – 2018. – Vol. 931. – P. 508–514.

20.Stel'makh, S. A. Theoretical and Practical Aspects of the Formation of the Variational Structure of Centri-

fuged Products from Heavy Concrete / S. A. Stel'makh, E. M. Shcherban', A. I. Shuyskiy, M. P. Nazhuev // Materials Science Forum. – 2018. – № 931. – P. 502–507.

21.Stel'makh, S. A. Prescription and Technological Aspects of Manufacturing High-Quality Centrifuged

Products and Structures from Heavy Concrete / S. A. Stel'makh, E. M. Shcherban, O. A. Zholobova // IOP Conference

Series: Materials Science and Engineering. Cep. «International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern technologies». – 2018. – Vol. 463. – P. 022056.

References

1. Aksomitas, G. A. Prochnost' korotkikh tsentrifugirovannykh kolonn kol'tsevogo secheniya s prodol'noi armaturoi klassa At-V pri kratkovremennom szhatii: dis. … kand. tekhn. nauk: 05.23.01 / Aksomitas Gintaris

Antanovich – Vil'nyus, 1984. – 261 s.

2.Gushcha, Yu. P. K voprosu o sovershenstvovanii rascheta deformatsii zhelezobetonnykh elementov /

Yu.P. Gushcha, L.L. Lemysh // Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsii: sb. statei / Nauch. issled. in-t betona i zhelezobetona. – M.: Stroiizdat, 1986. – S. 26–39.

3.Dmitriev, S. A. Utochnenie rascheta prochnosti obychnykh i predvaritel'no napryazhennykh elementov

kol'tsevogo secheniya / S.A. Dmitriev / V sb.: Issledovanie prochnosti, zhestkosti i treshchinostoikosti zhelezobetonnykh konstruktsii. Vyp. 26, – M.: Stroiizdat, 1962. – S. 5–20.

32

4.Ivashchenko, E. I. Razrabotka metodov rascheta zhelezobetonnykh elementov na osnove deistvitel'nykh

diagramm deformirovaniya materialov s uchetom fakticheskogo izmeneniya ploshchadi ikh poperechnykh sechenii: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.23.01 / Ivashchenko Elena Ivanovna. – Voronezh, 2006. – 230 s.

5.Klochkov, A. G. K raschetu nesushchei sposobnosti gibkikh vnetsentrenno-szhatykh zhelezobetonnykh elementov kol'tsevogo secheniya / A.G. Klochkov, E.A. Chistyakov // Vestnik LPI. – 1966. – T. 3, № 2. – S. 15–26.

6.Kryukov, A. A. Podkhody k otsenke deformativnosti izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov na osnove

iteratsionnykh metodov rascheta / A.A. Kryuchkov, A.E. Zhdanov // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. – 2017. –

№1. – S. 73–76.

7.Mailyan, L. R. Vliyanie tekhnologii proizvodstva na strukturoobrazovanie i svoistva betona vibrotsen-

trifugirovannykh kolonn / L.R. Mailyan, S.A. Stel'makh, M.G. Kholodnyak, E.M. Shcherban', A.K. Khalyushev // Stroitel'stvo i arkhitektura. – 2017. – T. 5. – Vyp. 4 (17). – S. 224–228.

8.Nazhuev, M. P. Analiz zarubezhnogo opyta razvitiya tekhnologii vibrotsentrifugirovannykh stroitel'nykh

konstruktsii i izdelii iz betona / M.P. Nazhuev, A.V. Yanovskaya, M.G. Kholodnyak, S.A. Stel'makh, E.M. Shcherban', S.A. Osadchenko // Vestnik Evraziiskoi nauki. – 2018. – № 3.

9.Obernikhin, D. V. Eksperimental'nye issledovaniya deformativnosti izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov razlichnykh poperechnykh sechenii / D.V. Obernikhin, A.I. Nikulin // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. – 2017. – № 4. – S. 56–59.

10.Ryazanov, M. A. Raschet izgibaemykh elementov s uchetom fizicheskoi nelineinosti deformirovaniya / M.A. Ryazanov // Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova. – 2016. – № 12. – S. 58–64.

11. Stel'makh, S. A. Ustroistvo dlya izgotovleniya izdelii iz vibrotsentrifugirovannogo betona /

S.A. Stel'makh, M.G. Kholodnyak, E.M. Shcherban', A.S. Nasevich, A.V. Yanovskaya // Zayavka na poleznuyu model' Rossiya, MPK V28V 21/30. – № 2020103753/09; zayavl. 29.01.2020.

12.Suleimanova, L. A. Vysokokachestvennye energosberegayushchie i konkurentosposobnye stroitel'nye materialy, izdeliya i konstruktsii / L.A. Suleimanova // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. – 2017. – № 1. – S. 9–16.

13.Kholodnyak, M. G. Mekhanicheskie svoistva vibrotsentrifugirovannykh betonov s kombinirovannym

14.Kholodnyak, M. G. Predlozheniya po raschetnomu opredeleniyu prochnostnykh kharakteristik vibrirovan-

nykh, tsentrifugirovannykh i vibrotsentrifugirovannykh betonov / M.G. Kholodnyak, S.A. Stel'makh, E.M. Shcherban', D.A. Tret'yakov, V.N. Dao, V.I. Zaikin // Vestnik Evraziiskoi nauki. – 2018 – № 6. – Rezhim dostupa: https://esj.today/PDF/66SAVN618.pdf.

15.Darko Tasevski Compressive strength and deformation capacity of concrete under sustained loading and low stress rates / Darko Tasevski, Miguel Fernández Ruiz, Aurelio Muttoni // Journal of Advanced Concrete Technolo-

gy. – 2018. – Vol. 16. – P. 396–415.

16. Ferrotto, M. F. Analysis-oriented stress-strain model of CRFP-confined circular concrete columns with applied preload / M.F. Ferrotto, O. Fischer, L. Cavaleri // Mater Struct. – 2018. – Vol. 51, № 44. – Режим доступа:

https://doi.org/10.1617/s11527-018-1169-0.

17. Ippei Maruyama Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete / Ippei Maruyama, Pietro Lura // Cement and Concrete Research. – 2019. – Vol. 123. – P. 105770. – Режим доступа:

https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.05.015.

18. Mailyan, L. R. Determination and use of hidden strength reserves of centrifuged reinforced constructions by means of calculation and experimental methods / L.R. Mailyan, S.A. Stel’makh, E.M. Shcherban’,

M.G. Kholodnyak // Russian Journal of Building Construction and Architecture. – 2020. – No. 1(45). – Pp. 6–14. – DOI: 10.25987/VSTU.2020.45.1.001.

19. Shuyskiy, A. I. Investigation of the Influence of the Initial Composition of Heavy Concrete Designed for the Manufacture of Ring-Section Products on its Properties. / A.I. Shuyskiy, S.A. Stel’makh, E.M. Shcherban’,

M.G. Kholodnyak // Materials Science Forum. – 2018. – Vol. 931. – P. 508–514.

20. Stel'makh, S. A. Theoretical and Practical Aspects of the Formation of the Variational Structure of Centri-

fuged Products from Heavy Concrete / S.A. Stel'makh, E.M. Shcherban', A.I. Shuyskiy, M.P. Nazhuev // Materials Science Forum. – 2018. – № 931. – P. 502–507.

21. Stel'makh, S. A. Prescription and Technological Aspects of Manufacturing High-Quality Centrifuged

Products and Structures from Heavy Concrete / S.A. Stel'makh, E.M. Shcherban, O.A. Zholobova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Cep. «International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern technologies». – 2018. – Vol. 463. – P. 022056.

33

Научный журнал строительства и архитектуры

SETTING A DIAGRAM APPROACH TO CALCULATING VIBRATED, CENTRIFUGED AND VIBROCENTRIFUGED REINFORCED CONCRETE COLUMNS WITH A VARIATROPIC STRUCTURE

L. R. Mailyan 1, S. A. Stel'makh 2, E. M. Shcherban 3, M. P. Nazhuev 4

Don State Technical University 1, 2, 3, 4

Russia, Rostov-on-Don

1D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Dept. of Highways

2PhD in Engineering, Assoc. Prof of the Dept. of Engineering Geology, Bases and Foundations, e-mail: sergej.stelmax@mail.ru

3PhD in Engineering, Assoc. Prof of the Dept. of Engineering Geology, Bases and Foundations, e-mail: au-geen@mail.ru

4Lecturer of the Dept. of Technological Engineering and Expertise in the Construction Industry, e-mail: nazhuev17@mail.ru

Statement of the problem. Reinforced concrete elements are typically manufactured according to three basic technologies - vibration, centrifugation and vibrocentrifugation. However, all the basic calculated dependencies for determining their bearing capacity were derived using the main postulate, i.e., the constancy and equality of the characteristics of concrete over the cross section, which is implemented only in vibrated columns.

Results. Within the framework of the diagrammatic approach, iterative, approximate and simplified methods of calculating the bearing capacity of reinforced concrete vibrated, centrifuged and vibrocentrifuged columns are proposed.

Conclusions. The calculation according to the diagrammatic approach showed a significantly better convergence with the experimental data than that using the method of norms, and also performs better when using differential characteristics of concrete than when employing integral and particularly standard characteristics of concrete.

Keywords: diagram approach, iterative calculation method, approximate calculation method, simplified calculation method, load bearing capacity, vibrated concrete columns, centrifuged columns, vibrocentrifuged columns.

34

DOI 10.36622/VSTU.2020.60.4.003 УДК 614.841.34

УРАВНЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ СРАБАТЫВАНИЯ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЖАРНЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ, ВСТРОЕННЫХ В БЕТОННЫЙ БЛОК

С. В. Федосов 1, А. А. Лазарев 2, М. В. Торопова 3, В. Г. Маличенко 4

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет 1

Россия, г. Москва Поволжский государственный технологический университет 1

Россия, г. Йошкар-Ола Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России 2

Россия, г. Иваново Ивановский государственный политехнический университет 3, 4

Россия, г. Иваново

1 Академик РААСН, д-р техн. наук, проф. кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, e-mail: FedosovSV@mgsu.ru

2Канд. пед. наук, доц. кафедры государственного надзора и экспертизы пожаров, e-mail: kgn@edufire37.ru

3Канд. техн. наук, доц. кафедры естественных наук и техносферной безопасности, e-mail:mators@mail.ru

4Соискатель кафедры естественных наук и техносферной безопасности, e-mail: mvg84@bk.ru

Постановка задачи. Решение проблемы придания строительной конструкции свойств, позволяющих обнаруживать пожары вне зданий, является одним из направлений предупреждения перехода огня с одного здания на другое. Встраивание средств пожарной автоматики в строительные изделия должно осуществляться после проведения соответствующих расчетов. Отсутствие выражения, позволяющего определить температуру термочувствительного элемента пожарного извещателя, встроенного в бетонный блок, вынуждает проводить детальные расчеты. Вместе с тем, необходимо исследовать влияние расстояния до объекта возможного пожара, размера термочувствительного элемента, теплового потока на время обнаружения пожара строительным изделием, входящим в систему «умный дом».

Результаты. В процессе измерения температуры термочувствительных элементов пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки, получены эмпирические данные, позволяющие описать на ранней стадии пожара лучистый теплообмен, характерный для открытого горения вне помещений.

Выводы. Получены приближенные уравнения, которые позволяют с достаточной точностью определить температуру и время срабатывания пожарного извещателя, встроенного в бетонный блок, на начальной стадии пожара в зависимости от расстояния до объекта пожара (источника излучения), теплового потока, размера термочувствительного элемента.

Ключевые слова: «умный дом», сенсоры, сеть, пожарный извещатель, пожарная безопасность.

Введение. Ежегодно в России происходит свыше 10 тысяч пожаров, в результате которых уничтожается множество объектов. В основном это связано с переходом огня во время пожара на соседние здания[5]. На таких пожарах ежегодно в России погибает свыше 600 человек. Однако при этом практически отсутствуют технические средства для обнаружения подобных пожаров, так как существующие пожарные извещатели в основной массе предназначены для защиты помещений. Для их размещения с наружной стороны здания необходима соответствующая адаптация. Одним из вариантов такой адаптации может быть размеще-

© Федосов С. В., Лазарев А. А., Торопова М. В., Маличенко В. Г., 2020

35

Научный журнал строительства и архитектуры

ние пожарного извещателя внутри бетонного блока. Места монтажа этих бетонных блоков с установленными в них пожарными извещателями [6, 9] должны определяться расчетным путем. Это обусловлено отсутствием нормативных требований к подобного рода строительным изделиям, так как они размещаются вне помещений. Особую роль при этом играет время, при котором термочувствительный элемент пожарного извещателя нагревается до температуры 54 °С. Нагрев свыше указанного значения приводит к тому, что пожарный извещатель выдает сигнал «пожар». Мониторинг таких сигналов может осуществлять система «умный дом» [11-15, 17-22]. Данные обстоятельства определяют актуальность исследования, заклю-

чающуюся в противоречии между наличием потребности в формулах для определения мест размещения новых средств для обнаружения пожара и их отсутствием. Целью исследования является установление формул, показывающих зависимость расстояния до объекта возможного пожара, размера термочувствительного элемента, теплового потока на время обнаружения пожара строительным изделием, входящим в систему «умный дом».

В данном случае система «умный дом» осуществляет управление пожарной безопасностью не только внутри здания, но и снаружи. В отдельных помещениях предприятий и учреждений несложно принять меры, направленные на то, чтобы в случае пожара весь персонал знал порядок действия и имелись подготовленные люди, способные при необходимости руководить добровольной пожарной командой. На селитебной территории, особенно в случаях частой смены жильцов, это сделать сложнее. Поэтому важно, чтобы владельцы, руководство управляющих компаний устанавливали стратегию управления пожарной безопасностью и гарантировали, что всегда есть дежурная группа ответственных лиц, чтобы взять на себя полное управление ситуацией в случае возникновения пожара. Эту функцию могут выполнять сотрудники, занятые обеспечением повседневной безопасности, которые обучены должным образом. Важно также, чтобы велась полная регистрация работы систем обнаружения пожара, пожарной сигнализации и пожаротушения, чтобы проводилась полная проверка любого места пребывания для недопущения принятия каких-либо мер, которые бы привели к неработоспособности какой-то части этих систем. Крайне важно, чтобы в тех случаях, когда

концепция инженерного проекта зданий была утверждена и принята, меры, содержащиеся в этом проекте, всегда выполнялись. При этом финансовые потребности не могут ставить под угрозу пожарную безопасность.

Температура термочувствительного элемента, соответствующая выдаче сигнала «пожар», должна быть достигнута во временном интервале до 600 с, так как в этот период времени пожар, как правило, получает значительное развитие. Это значение важно знать как при конструировании строительного изделия, так и при его установке.

1.Уравнение лучистого теплообмена между телами. Данное уравнение по формуле

(1)[3, 4] могло бы стать основой такого расчета:

где 5,7 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт·м-2·К-4; εпр – приведенная сте-

пень черноты системы, определяемая расчетным путем по формуле (2) [4];

где εф – степень черноты факела (при горении дерева равна 0,7); εв – степень черноты облучаемого вещества, принимается по справочной литературе [4]; Тф – температура факела пламени, К, для древесины и изделий из неё среднее значение принимается 1300 К по [4]; Тсв – температура горючего вещества, К; φ1ф – коэффициент облученности между излучающей и

облучаемой поверхностями.

36

Вместе с тем уравнение (1) не учитывает расположение тонкой линзы или стекла между телами, осуществляющими лучистый теплообмен. Следовательно, при использовании уравнения (1) для определения температуры термочувствительных элементов пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки, может возникать значительная погрешность.

2. Измерение значений температур термочувствительных элементов пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки. Измерения проводим пирометром через тех-

нологическое отверстие в бетонном блоке. Результаты измерения на расстоянии 20 см, 30 см, 40 см от тонкой линзы с оптической силой 20 Дптр до источника ИК-излучения 2000 Вт представлен на рис. 1.

Рис. 1. Результаты стендовых испытаний термочувствительных элементов пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки, на определенных расстояниях

Зависимость температуры (Ф) термочувствительного элемента диаметром 58 мм от времени нагрева (В): I – на расстоянии 20 см от линзы до источника ИК-излучения;

IV – на расстоянии 30 см от линзы до источника ИК-излучения;

V – на расстоянии 40 см от линзы до источника ИК-излучения.

Тренды: II – для зависимости I; III – для зависимости IV; VI – для зависимости V

Из рис. 1 видно, что зависимость Ф = f (В) носит полиномиальный (параболический)

характер. В результате аппроксимации получены следующие уравнения:

где В – время воздействия ИК-излучения на черный термочувствительный элемент (здесь и далее в формулах (4)-(10)), мин.

Другим важным аспектом, подлежащим изучению, являлось установление зависимости времени нагрева термочувствительного элемента от мощности источника ИК-излучения. На

рис. 2 представлены результаты измерения на расстоянии 20 см от тонкой линзы с оптической силой 20 Дптр до источников ИК-излучения 1000 Вт, 1500 Вт, 2000 Вт.

Зависимость Ф = f (В) на рис. 2 также носит полиномиальный (параболический) харак-

тер. Для зависимости 1 на рис. 2 для Ф2.1(В) действительна формула (3). В результате ап-

проксимации получены следующие уравнения:

37

Научный журнал строительства и архитектуры

Следующим этапом стендовых испытаний было установление зависимости времени нагрева термочувствительного элемента разных размеров. На рис. 3 представлены результаты этого измерения на расстоянии 20 см от тонкой линзы с оптической силой 20 Дптр до источника ИК-излучения 2000 Вт.

Рис. 2. Результаты стендовых испытаний термочувствительных элементов пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки, при определенной мощности ИК-излучения.

Зависимость температуры (Ф) термочувствительного элемента 58 мм от времени нагрева (В): I – при мощности излучения 2000 Вт; IV – при мощности излучения 1500 Вт;

V – при мощности излучения 1000 Вт.

Тренды: II – для зависимости I; III – для зависимости IV; VI – для зависимости V

Рис. 3. Результаты стендовых испытаний определенных размеров термочувствительных элементов пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки

Зависимость температуры (Ф) термочувствительного элемента от времени нагрева (В): I – при диаметре термочувствительного элемента 50 мм;

III – при диаметре термочувствительного элемента 30 мм;

VI – при диаметре термочувствительного элемента 10 мм.

Тренды: II – для зависимости I; IV – для зависимости III; V – для зависимости VI

Зависимость Ф = f (В) на рис. 3 аналогичным образом носит полиномиальный (парабо-

лический) характер. В результате аппроксимации получены следующие уравнения:

38

3. Определение универсальных уравнений. Полученные уравнения (3) – (10) имеют вид: Ф(B) aB2 bB c .

Далее при помощи программного пакета Statistica получены уравнения:

где В – время воздействия ИК-излучения на черный термочувствительный элемент, мин; Р – расстояние от источника ИК-излучения до линзы, м.

Данная формула (11) применима для расчета средних параметров температуры термочувствительного элемента пожарного извещателя, встроенного в бетонный блок [6], на от-

резке времени 1 мин В 10 мин, на расстоянии 20 см Р 40 см до источника излучения.

где В – время воздействия ИК-излучения на черный термочувствительный элемент, мин; М – мощность источника ИК-излучения, Вт.

Формула (12) применима для расчета средних параметров температуры термочувствительного элемента пожарного извещателя, встроенного в бетонный блок [6], на отрезке вре-

мени 1 мин В 10 мин, при мощности источника ИК-излучения 1000 Вт М 2000 Вт.

где В – время воздействия ИК-излучения на черный термочувствительный элемент, мин;

И – диаметр термочувствительного элемента, см.

Формула (13) применима для расчета средних параметров температуры термочувствительного элемента пожарного извещателя, встроенного в бетонный блок [6], на отрезке вре-

мени 1 мин В 10 мин, при диаметре термочувствительного элемента 1 см И 5 см.

В формулах (11) – (13) используется время не в единицах системы СИ. Здесь время приведено в минутах для удобства расчетов пользователей.

Выводы. Осуществлен замер значений температур черных термочувствительных элементов тепловых пожарных извещателей, встроенных в бетонные блоки. Получены полиномиальные уравнения, позволяющие описать зависимость рассматриваемых термочувствительных элементов при заданных условиях от расстояния, мощности ИК-излучения, геомет-

рических размеров. Погрешность аппроксимации не превышает 6 %.

Найденные приближенные уравнения позволяют определять параметры, необходимые при конструировании бетонных блоков со встроенными пожарными извещателями, а также при определении мест их монтажа. Сравнение с отечественными и зарубежными исследованиями [1-4, 10] показывает соответствие полученных результатов аналогичным эмпириче-

ским данным. Установка в бетонном блоке теплового пожарного извещателя с черным термочувствительным элементом диаметром 5 см является наиболее результативным. При этом в результате воздействия солнечного излучения на данное строительное изделие не происходит подача сигнала «пожар».

Библиографический список

1.Вершков, Д. И. Динамика передачи тепла к поверхностям нагрева в топке водогрейного котла / Д. И. Вершков, Ю. М. Голдобин // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика. Материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной памяти проф. Данилова Н. И. (1945-2015) -

Даниловских чтений. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. – 2018. – С. 134-137.

2.Копылов, Н. П. Эффективность применения теплозащитных экранов для защиты от тепловых потоков при пожарах / Н. П. Копылов, И. Р. Хасанов // Безопасность Труда в Промышленности. – 2016 –

№11. – С. 38-43.

39

Научный журнал строительства и архитектуры

3.Кошмаров, Ю. А. Теплотехника / Ю. А. Кошмаров. – М.: ИКЦ "Академкнига", 2006. – 501 с.

4. Кошмаров, Ю.А. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле / Ю. А. Кошмаров, М. П. Башкирцев. – М. – 1987. – 444 с.

5.Лазарев, А. А. О совершенствовании обеспечения пожарной безопасности объектов защиты Ивановской области в пожароопасный период / А. А. Лазарев, В. Г. Маличенко, М. В. Торопова // Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов. Сборник материалов VI Всероссийской научно-практической конференции. –2019. – С. 190-195.

6.Пат. на полезную модель № 198053U1 Российская Федерация, МПК E04C 1/39, E04B

1/94. Совмещенный с пожарным извещателем бетонный блок/ Федосов С. В., Лазарев А. А., Торопова М. В.,

Маличенко В. Г.; Правообладатели: ФГБОУ ВО «ИГХТУ», ГУ МЧС России по Ивановской области; –

№2020101506; заявл.11.02.2020; опубл. 16.06.2020, Бюл. № 17.

7.Сазонова, С. А. Численное решение задач в сфере пожарной безопасности /С. А. Сазонова,

С. Д. Николенко // Моделирование систем и процессов. –2016. –Т. 9.– № 4. – С. 68-71.

8. Сазонова, С. А. Расчет коэффициента теплопотерь на начальной стадии пожара в среде Mathcad / С. А. Сазонова, С. Д. Николенко // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно- строительного университета. – 2016. – № 2(8). – С. 86-93.

9. Федосов, С. В. Проблемы совершенствования мониторинга при строительстве малоэтажных жилых

зданий / С. В. Федосов, В. И. Голованов, А. А. Лазарев, М. В. Торопова // Приволжский научный журнал – 2020. –№ 2(54). – С. 50-56. .

10. Denoël, J. F. Fire Safety and Concrete Structures /J. F.Denoël. –FEBELCEM, 2007. –87p.

11.Hsu, W. L. Application of Internet of Things in a kitchen fire prevention system /W.L.Hsu,J.Y. Jhuang, C.S.Huang, C.K.Liang, Y.C.Shiau// Applied Sciences (Switzerland). – 2019. – 9 (17). – Pp. 3520–3544.

12.Jabbar, W. A. Design and Fabrication of Smart Home with Internet of Things Enabled Automation System / W.A.Jabbar, T.K.Kian, R.M.Ramli, S.N.Zubir, N.S.M.Zamrizaman, M.Balfaqih, V.Shepelev, S.Alharbi//

IEEE Access. –2019. –7. –Pp. 144059–144074.

13.Kazarian, A. Units and structure of automated “smart” house control system using machine learning algo-

rithms /A.Kazarian, V.Teslyuk //14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM). –2017.–Pp. 364–366.

14.Khakimova, A. Optimal energy management of a small-size building via hybrid model predictive control /

A.Khakimova, A.Kusatayeva, A.Shamshimova,D. Sharipova, A.Bemporad,Y. Familiant, A.Shintemirov, V.Ten, M.Rubagotti// Energy and Buildings. –2017. –140.–Pp. 1–8.

15.Kodali, R. K. IoT based smart security and home automation system / R.K.Kodali, V.Jain, S.Bose, L.Boppana// InProceeding - IEEE International Conference on Computing, Communication and Automation, ICCCA. –

2016.–Pp. 1286–1289.

16. Pozdieiev, S. V. Обоснование безопасного противопожарного расстояния между ферментаторами для производства биогаза / S.V. Pozdieiev, V.V. Nizhnyk, Y.V. Ballo, A.M. Nuianzin, R.V. Uhanskyy,

V.S. Kropyvnytskiy // Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza. –2018. –Т. 51.–№3.–С. 60–67.

17.Rehman, R. M. N.-U. Model of Smart System Based On Smart Grid, Smart Meter and Wireless Based Smart Appliances / R.M.N.-U.Rehman// IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering. –2012. –1(5). – Pp. 06–10.

18.Shaukat, N. A survey on consumers empowerment, communication technologies, and renewable genera-

tion penetration within Smart Grid / N.Shaukat, S.M.Ali, C.A.Mehmood, B.Khan, M.Jawad, U.Farid, Z.Ullah, S.M.Anwar, M.Majid // Renewable and Sustainable Energy Reviews. –2018. –81. – Pp. 1453–1475.

19.Silva, M. F. de O. Arduino guide device for people with visual impairment / M.F. de O.Silva // Nucleus. – 2018.– 15(2). –Pp. 159–162.

20.Singh, V. K. Numerical and experimental nonlinear dynamic response reduction of smart composite curved

structure using collocation and non-collocation configuration / V.K.Singh, C.K.Hirwani, S.K.Panda, T.R.Mahapatra, K.Mehar// Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. – 2019.– 233(5).–Pp. 1601–1619.

21.Tulenkov, A. The features of wireless technologies application for smart house systems / A. Tulenkov, A. Parkhomenko, A. Sokolyanskii, A. Stepanenko, Y. Zalyubovskiy// Proceedings of the 2018 IEEE 4th International

Symposium on Wireless Systems within the International Conferences on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems, IDAACS-SWS. –2018. –Pp. 1-5.

22.Yunusov, A. Signal processing and conditioning tools and methods for road profile assessment / A. Yunusov, D. Riskaliev, N. Abdukarimov, S. Eshkabilov // Lecture Notes in Mechanical Engineering. –2020. – Pp. 742–751.

References

1. Vershkov, D. I. dynamics of heat transfer to heating surfaces in a hot water boiler furnace / D. I. vershkov, Yu. M. Goldobin // Energy and resource conservation. Energy supply. Non-traditional and renewable energy sources.

40