Цифровые пожары: как в Политехе проверяют огнестойкость материалов

Ни для кого не секрет, что строительство любого объекта производится по строгим правилам. Одним из важнейших являются нормативы огнестойкости используемых материалов и конструкций. При экстренных ситуациях длительность горения несущих конструкций – это дополнительные 10 минут для эвакуации людей и тушения пожара. Именно поэтому этап испытаний материалов крайне важен.

Как же работают «цифровые двойники»? Специалисты делают компьютерную модель, полностью воспроизводящую параметры реального объекта, а также задают характеристики, которые необходимо получить. С помощью изменений входных данных, свойств и материалов, из нескольких альтернатив выбирают наиболее подходящий по основным критериям.

Натурные (естественные) эксперименты стоят дорого, так как требуют затрат на материалы и создание специальных условий, поэтому проще сначала смоделировать весь процесс, провести расчеты, а затем проводить исследования с наиболее выигрышными моделями.

Одна из последних работ ученых – защита от пожаров легких стальных тонкостенных конструкций (результаты работы представлены в статье). В России сейчас активно развивается стальное строительство, так как конструкции из стали значительно легче других металлов, а также требуют меньше затрат на сборку.

Политехники разработали защитную панель из стали с наполнением пенобетоном. Затем ее виртуально сожгли, дали тепловые потоки определенной температуры (соответствующей стандартам) и получили модели с разными свойствами и временем огнестойкости. Затем выбрали ту, где сечения модулей и параметры обшивки были наиболее близки к требуемым. Таким образом, используя разные варианты материалов для защиты конструкций, ученые могут рассчитать критическую температуру разрушения, а также максимальное время стойкости конструкций.

^{Распределение температуры при стандартном режиме пожара. Моделируемое время.}

Для проведения цифровых испытаний ученые использовали программное обеспечение компании Sofistik. К слову сказать, Политех имеет статус Центра компетенций ПК МКЭ Sofistik, поэтому возможность реализации своих исследовательских проектов при помощи данного ПО есть не только у ученых, но и у студентов.

Полученные в ходе исследований результаты, несомненно, полезны для многих участников строительного рынка. Так, Политех уже многие годы сотрудничает со многими известными компаниями-производителями конструкций, такими как KNAUF, завод легких металлоконструкций «Андромета», Профстальдом и др. Результаты цифровых испытаний позволяют строителям выбирать наиболее прочные и устойчивые при пожаре материалы для застройки, а значит, в разы повысить показатели безопасности.

Сектор научных коммуникаций
Пуйто Анастасия