ОГРАНИЧЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

Ограничение распространения пожара в зданиях достигается:

  • • применением конструктивных и объемно-планировочных решений, которые направлены на создание преграды распространению опасных факторов пожара по помещениям, между помещениями, этажами, противопожарными отсеками и секциями;
  • • уменьшением пожарной опасности строительных материалов и конструкций, в том числе отделок и облицовок, которые применяются в помещениях и на путях эвакуации;
  • • уменьшением взрывопожарной и пожарной опасности технологического процесса, использованием средств, которые препятствуют разливу и растеканию горючих жидкостей во время пожара;
  • • применением средств пожаротушения, в том числе автоматических установок пожаротушения, а также других инженерно-технических решений, направленных на ограничение распространения опасных факторов пожара.

ПЛОЩАДЬ ПОЖАРНОГО ОТСЕКА

Максимальная площадь пожара, на которой он может быть успешно потушен с минимальным ущербом или за допустимое время, принимается за площадь пожарного отсека[1].

Допустимое время тушения принимается в зависимости от ряда соображений:

• время может быть назначено с учетом того, чтобы пожар был потушен до обрушения основных несущих конструкций. В этом случае площадь отсека должна удовлетворять следующему условию:

где t — расчетное время тушения пожара, мин;

Пф — наименьший предел огнестойкости несущей конструкции (перекрытие, покрытие, колонна и т.д.), мин; к0 — коэффициент безопасности, равный 1,1;

• время может быть назначено исходя из допустимого ущерба при тушении пожара. Ущерб можно выразить в процентном отношении к первоначальной стоимости хранимых веществ, оборудования и др. Минимальному ущербу от пожара соответствует и минимальное время его тушения. Минимальная продолжительность пожара может быть достигнута за счет оборудования зданий автоматическими средствами пожаротушения. Для этого случая площадь отсека должна удовлетворять условию

где t — допустимое время тушения пожара из условия обеспечения допустимого ущерба для данного объекта, мин.

Опыт показывает, что в ряде случаев при тушении пожара ущерб наносится за счет смачивания водой хранимых веществ и оборудования. Это обстоятельство принимается во внимание при выборе средств пожаротушения и определении допустимого времени тушения.

Как видно из формулы (3.1) и неравенства (3.2), площадь пожарных отсеков находится в зависимости от допустимой продолжительности тушения пожара, пределов огнестойкости строительных конструкций и допустимого ущерба при пожаре. Каждая из указанных величин может быть оценена с той или иной степенью точности. Расчетная продолжительность тушения пожара зависит от следующих величин:

Таким образом, неравенство (3.2) и формула (3.3) могут быть представлены в виде:

Между площадью поверхности горения и площадью отсека существует следующая зависимость:

где р — коэффициент объемности, представляющий отношение площади поверхности горения к площади пола.

Площадь поверхности горения определяется в зависимости от условий воздухообмена или на основании статистических данных по описанию пожаров.

Из уравнений (3.6) и (3.7) получим

где Fqt — площадь пожарного отсека, м2.

Произведем некоторый анализ величин, входящих в формулу (3.8) [6]. Из формулы видно, что максимальная площадь отсека зависит от времени тушения, интенсивности тушения и нормативного времени свободного горения, предела огнестойкости конструкций, гарантированного расхода средств тушения и коэффициента объемности.

Пределы огнестойкости строительных конструкций определены экспериментально применительно к условиям стандартного температурного режима.

Имеющиеся методы теоретического определения пределов огнестойкости строительных конструкций также в основном разработаны применительно к условиям стандартного температурного режима. Имеющиеся данные о пределах огнестойкости строительных конструкций являются справедливыми для условий свободного горения, когда этот процесс не ослабляется введением средств тушения. Фактически же можно отметить следующее:

  • • температурный режим на пожарах не всегда согласуется со стандартным режимом и существенно зависит от условий тепло- и газообмена. Темп нарастания температур при реальных условиях пожара (даже при свободном горении) может быть выше и ниже, чем при стандартном пожаре. Превышение температуры сверх стандартных (нормативных) значений будет понижать предел огнестойкости строительных конструкций, и наоборот, понижение температуры на пожаре будет способствовать повышению пределов огнестойкости строительных конструкций;
  • • температурный режим будет существенно зависеть от интенсивности подачи средств тушения и времени введения этих средств тушения.

При введении средств пожаротушения в горящее помещение или сооружение изменение температуры во времени представляется следующим образом. Принимается, что на предприятиях с применением ЛВЖ и ГЖ, а также сжиженных газов интенсивное горение начинается с момента возникновения пожара. При этом до введения сил и средств в течение времени, равного Д/0, процесс горения рассматривается свободным. С введением сил и средств достаточной интенсивности хотя и наблюдается понижение среднеобъемной температуры, местное воздействие локальных очагов с высокой температурой на строительные конструкции не исключается. При современных размерах зданий площадь локальных очагов может быть весьма значительной и способствовать нагреву конструкций до критических для их прочности температур.

Правомерно принять, что введение привозных средств тушения не оказывает существенного влияния на изменение температурного режима, который рассматривается в данном случае как свободный. Это последнее обстоятельство обусловливается и спецификой тушения пожаров при горении жидкостей. Анализ статистических данных, а также теория тактики пожаротушения показывают, что при значительных площадях пожара эффект тушения может быть достигнут лишь в том случае, если будет сконцентрировано достаточно сил и средств, обеспечивающих оптимальную интенсивность тушения. С учетом того что пожарные подразделения размещены на различных расстояниях от возможного очага пожара, такая концентрация сил и средств при современной дислокации пожарных подразделений возможна лишь через 30—40 мин. При такой продолжительности свободного горения конструкции прогреваются до значительных температур, способных привести к обрушению здания.

Снижение температуры окружающей среды в этом случае или даже орошение конструкций в течение нормативного времени тушения не может существенно повлиять на их дальнейший прогрев. Кроме того, орошение поверхности нагретых до высокой температуры конструкций может вызывать температурные напряжения и разрушения поверхностного слоя.

В этом случае горение на пожаре рассматривается как свободное, а введение привозных систем тушения не учитывается при оценке огнестойкости строительных конструкций.

При применении стационарных систем тушения твердых горючих веществ время свободного горения Д/0 принимается равным 10 мин. При такой продолжительности свободного горения прогрев арматуры железобетонных конструкций и уменьшение сечения сжатых элементов еще не достигают критических значений. Дальнейшее снижение температуры окружающей среды и на поверхности конструкций путем введения сил и средств достаточной интенсивности может существенно повлиять на их дальнейшей прогрев и на увеличение пределов огнестойкости. Исключение из этого правила составляют металлические конструкции, которые через 10 мин уже могут потерять несущую способность. Еще большее влияние на изменение пределов огнестойкости строительных конструкций оказывают автоматические системы пожаротушения.

Автоматические системы тушения существенно снижают время до начала тушения и обеспечивают успешное тушение прибывшими подразделениями пожарной охраны. Как уже указывалось, для концентрации достаточного количества сил и средств по тушению пожара ЛВЖ и ГЖ тратится свыше 30 мин. Применение систем автоматического тушения позволяет сократить это время до нескольких минут.

Кроме того, применение автоматических систем тушения позволяет снизить интенсивность подачи средств тушения. При тушении привозными средствами значительная часть огнегасящих средств не попадает на очаг горения и используется недостаточно эффективно. При работе автоматических систем средства тушения сразу подаются на очаг, существенно снижая температуру и интенсивность горения.

Снижение температуры позволяет повысить предел огнестойкости строительных конструкций. По данным ВНИИПО, скорость снижения температуры при работе спринклерных и дренчерных систем принимается равной 15 град/мин.

В связи с этим в формулу (3.8) введено расчетное значение предела огнестойкости конструкций с учетом тушения пожара, величина которого зависит от реальной температуры и может быть определена по формуле

где тн коэффициент, характеризующий условия изменения температуры на пожаре;

Пф — нормативное значение предела огнестойкости строительных конструкций.

С учетом изложенного формула (3.8) может быть представлена в окончательном виде:

Для определения значения тн необходимо исследование температурного режима на пожарах для различных условий. При этом важно установить температурный режим не только при свободном горении, но и при действии ослабляющей среды.

Схема определения тн: применительно к заданному температурному режиму расчетным путем определяют предел огнестойкости. Потом устанавливают нормативное значение предела огнестойкости строительной конструкции. Тогда коэффициент тн может быть получен как частное от деления расчетного предела огнестойкости Пф на нормативный предел огнестойкости П”.

В связи с ограниченным количеством общих экспериментальных данных тн можно найти применительно к трем температурным режимам при применении двух систем тушения (стандартный режим горения, режим горения II и режим горения I). При режиме горения II температуры превышают стандартные на 25—30%, а при режиме I — на 10—15%. Как показали расчеты, пределы огнестойкости железобетонных конструкций при режиме горения II в 2 раза меньше, чем при стандартном режиме. Это означает, что нормативный предел огнестойкости железобетонных перекрытий, равный 45 мин, снижается при режиме горения II до 20 мин. Такой предел огнестойкости недостаточен для того, чтобы успешно потушить пожар. Режим горения I занимает промежуточное положение между стандартным режимом и режимом горения II. В качестве ослабляющей среды рассматривается введение привозных средств тушения (свободное горение) и автоматических средств тушения длительного действия (водяные и водопенные спринклерные и дренчерные установки) [7].

Применительно к этим условиям значение тн, полученное по расчету ВНИИПО, приведено в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Значение коэффициентов изменения огнестойкости строительных конструкций для различных температурных режимов

Наименьший нормативный предел огнестой- кости несущих конструкций, мин

При отсутствии систем автоматического тушения

При наличии систем автоматического тушения

Режим горения

Режим горения

стандартный

I

II

стандартный

I

II

15

1

0,6

0,47

1,4

0,73

0,47

45

1

0,62

0,44

2,25

1,50

0,53

60

1

0,67

0,50

2,25

1,50

0,63

Под гарантированным расходом средств тушения подразумевается такой расход, который может быть подан на проектируемый объект исходя из производительности предусматриваемых на нем систем тушения и возможности пожарных частей.

При оценке количественных значений гарантированных расходов средств тушения, обеспечиваемых привозной техникой, учитывают следующее:

  • • одна пожарная машина может подать 20—30 л/с воды, 100 л/с низкократной или 1200 л/с высокократной пены;
  • • количество машин в областном городе определяется по фактическому их наличию;
  • • при определении площади отсека принимается за основу тот факт, что областной город обеспечивает одновременную работу 10 пожарных машин с расходом воды 200—300 л/с или расходом низкократной пены 1000 л/с.

При проектировании стационарных установок по тушению пожара гарантированные расходы средств тушения пожара принимаются в соответствии с данными, предусмотренными проектным заданием, в зависимости от принятой площади отсека, пожарной опасности производственного процесса, степени огнестойкости и этажности зданий. Расходы средств пожаротушения на автоматические системы принимаются в соответствии с действующими нормами (ГОСТ, СНиП, СП).

Коэффициент объемности представляет собой отношение возможной площади поверхности горения к площади пола. Для предприятий, помещений или отдельных цехов, в которых обращаются ЛВЖ и ГЖ, площадь поверхности горения равна площади пола, в

этом случае (3 = 1. Однако эта величина может считаться справедливой для одноэтажных зданий нормальной высоты с оконными проемами. В павильонных зданиях, в многоэтажных зданиях с отверстиями в перекрытиях, а также для этажерок площадь поверхности горения может существенным образом превышать площадь пола. Это обусловливается тем, что, кроме горения жидкости на первом этаже, возможно одновременное горение пролившейся жидкости на промежуточных площадках и на оборудовании. В этом случае площадь поверхности горения может быть принята в 2 раза больше площади пола, т.е. (3 = 2. В зданиях без оконных проемов площадь поверхности горения может быть меньше площади пола, т.е. р < 1.

Значение коэффициента объемности применительно к складским помещениям твердых горючих веществ зависит от способа хранения и планировки стеллажей и штабелей.

Данные о значении р для складских зданий различной степени огнестойкости с оконными проемами достаточной площади приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Значения коэффициентов р для зданий и складов различной степени огнестойкости

Способ складирования материальных ценностей на складе

Степень

огнестойкости

здания

Значение (3 при высоте штабелей и стеллажей, м

2

2,5

3

3,5

4

Штабели

I и 11

0,92

1,15

1,4

1,62

1,84

III

1,92

2,15

2,4

2,62

2,84

IV и V

2,64

2,87

3,13

3,34

3,56

Стеллажи

I и II

1,33

1,67

2

2,33

2,67

III

2,33

2,67

3

3,33

3,67

IV и V

3,1

3,44

3,78

4,10

4,44

При определении площади пожарных отсеков для складских зданий со штабельным или стеллажным хранением горючих веществ можно учитывать, что при пожаре в результате взаимного обогрева интенсивность горения будет больше, чем в обычных производственных зданиях. Кроме того, необходимо учитывать особенности тушения пожара в складских зданиях, где температура горения высока, помещения задымлены, вследствие чего значительная часть средств тушения используется неэффективно. Поэтому в формулу (3.10) вводится коэффициент эффективности тушения а = 1,5. Значение этого коэффициента должно быть уточнено последующими опытами и обработкой статистических данных. С учетом этого обстоятельства формула для определения площади отсека для складских помещений примет следующий вид:

Степень огнестойкости здания при определении площади отсеков учитывается следующим образом:

  • в зданиях II степени огнестойкости коэффициент р определяется только с учетом отношения поверхности горения пожарной нагрузки к площади пола. Принимается, что в этом случае конструкции выполнены из негорючих материалов;
  • в зданиях III степени огнестойкости к площади поверхности горения пожарной нагрузки прибавляется площадь поверхности горения сгораемого перекрытия или покрытия, которая в данном случае принимается равной площади пола;
  • в зданиях IVи Vстепени огнестойкости, а также в зданиях с ограждающими конструкциями из стального профилированного настила с полимерным утеплителем к площади поверхности горения пожарной нагрузки прибавляется площадь поверхности горения сгораемых стен и перекрытий или покрытий. Площадь поверхности горения стен и перекрытия принимается 1,75—2 Fn, где Fnплощадь пола, м2.

Удельная загрузка горючими веществами. Существенное влияние на площадь пожарных отсеков оказывает величина удельной загрузки горючими веществами зданий или отдельных помещений. Особое значение приобретает случай определения площади отсеков, когда удельная загрузка незначительна или когда заведомо приняты меры к ее существенному уменьшению в условиях возможного пожара. Такими мерами могут быть различного рода устройства по удалению жидкостей на случай возможного пожара, ограничение площади горения путем изоляции отдельных участков помещений с взрывоопасными, пожаровзрывоопасными и пожароопасными производствами.

В тех случаях, когда в зданиях I и II степени огнестойкости с производствами категорий Г и Д имеются такие изолированные участки, они могут не учитываться при определении площади противопожарных отсеков. Представляется, что за основу для определения площади изолированных участков можно принять такую площадь, которая может быть успешно потушена первым пожарным подразделением. Если учесть, что такое подразделение может подать на пожар 20—30 л/с воды, то при интенсивности подачи средств тушения, равной 0,1 м/с, может быть эффективно потушена площадь в пределах 200—300 м2. Эта площадь может быть рекомендована для изолированных помещений, если при этом принять другие решения, ограничивающие распространение пожара за пределы этих помещений.

Увеличение площади пожарного отсека может рассматриваться в тех случаях, когда продолжительность свободного горения на пожаре без применения сил и средств пожаротушения заведомо не будет превышать 10—15 мин. Следует помнить, что при пожарах в зданиях с производствами категорий А, Б и В по истечении 10 мин возможно обрушение металлических конструкций, поэтому увеличение площади отсеков в зданиях с небольшой удельной загрузкой может рассматриваться лишь для зданий, в которых предел огнестойкости несущих конструкций не менее 0,75 ч.

В зданиях II степени огнестойкости с железобетонными конструкциями с наименьшим пределом огнестойкости конструкций перекрытий и покрытий 0,75 ч основанием для увеличения площади противопожарного отсека может являться такая удельная загрузка, при которой продолжительность свободного горения не превышает 15 мин на площади, ограниченной бортиками или другими способами, в пределах 400—500 м2, т.е. на площади пожара, которая может быть успешно потушена первыми прибывшими подразделениями. В данном случае в зданиях I и II степени огнестойкости с железобетонными конструкциями при ограниченной площади горения и ограниченной продолжительности свободного горения при пожаре правомерно увеличение площади отсека и для зданий с производствами категорий А и Б.

Методы расчета позволяют на стадии проектирования решить некоторые вопросы пожарной безопасности зданий и сооружений:

  • • по планировочным и конструктивным характеристикам зданий и строительных конструкций можно определить предельное количество пожарной нагрузки, при горении которой в помещении строительные конструкции еще не теряют огнестойкость в период свободно развивающегося пожара;
  • • по планировочным и конструктивным характеристикам зданий, заданному виду и количеству пожарной нагрузки можно определить параметры конструкций перекрытия, стен и колонн, обеспечивающие их огнестойкость в период свободно развивающегося пожара.

  • [1] Пожарный отсек — часть здания и сооружения, выделенная противопожарными стенами и противопожарными перекрытиями или покрытиями, с пределами огнестойкости конструкции, обеспечивающими нераспространениепожара за границы пожарного отсека в течение всей продолжительностипожара (REI 150).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >