Расчет По результатам экспериментальных исследований продолжительность начальной стадии пожара:
tНСП = 40 мин.
Температура общей вспышки в помещении:
Тв = 250 °С.
Изменение температуры в начальной стадии пожара:
( Т - Т0 ) / (ТНСП - Т0) = (t / tНСП )2 = [ 523 - 293 (t / 40)2 ];
Т - 293=0,14 t2.
Проемность помещения:
м0,5.
Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг материала пожарной нагрузки:
м3/кг
Удельное критическое количество пожарной нагрузки:
qкп.к = кг/м2.
Удельное количество пожарной нагрузки:
кг/м2.
Из сравнения qк и qкп.к получается, что
qк = 14 > qкп.к= 5,16
Следовательно, в помещении будет пожар, регулируемый вентиляцией.
Максимальная среднеобъемная температура на стадии объемного пожара:
К.
Характерная продолжительность пожара:
ч.
Время достижения максимальной среднеобъемной температуры:
tmах = tп = 24 мин.
Изменение среднеобъемной температуры при объемном свободно развивающемся пожаре:
;
Изменение среднеобъемной температуры при пожаре с учетом начальной стадии пожара в помещении объемом V = 14040 м3, проемностью П= 0,12 м0,5, с пожарной нагрузкой, приведенной к древесине в количестве 20 кг/м2, представлен на рисунке К.1:
Рисунок К.1 — Изменение среднеобъемной температуры по времени с учетом начальной стадии пожара
ПРИЛОЖЕНИЕ Л
(рекомендуемое)
МЕТОД РАСЧЕТА ТРЕБУЕМОГО ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Л. 1 Расчет требуемых пределов огнестойкости
Метод расчета требуемых пределов огнестойкости железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций промышленных зданий (сооружений) учитывает характеристики технологических процессов и устанавливает соответствующие требования к огнестойкости конструкций, исходя из нормируемого риска достижения предельного состояния конструкций по признаку потери несущей и теплоизолирующей способностей в условиях реальных пожаров.
Требуемые пределы огнестойкости устанавливаются на основе определения эквивалентной продолжительности пожаров и коэффициента огнестойкости. Коэффициент огнестойкости рассчитывают в зависимости от заданной предельной вероятности отказов конструкций в условиях реальных пожаров.
|
- H = 4,8м; q = 68 - 70 кг/м2; - - - Н = 6,6 м; 1 - q =2,4 - 14 кг/м2; 2 - q = 67 - 119 кг/м2; 3 - q = 60 - 66 кг/м2; 4 - q = 60 кг/м2; 5 - q = 82 - 155 кг/м2; 6- q = 140 - 160 кг/м2; 7 - q = 200 кг/м2; 8 - q = 210 - 250 кг/м2; 9 - q = 500 - 550 кг/м2 Рисунок Л. 1 — Зависимость минимальной продолжительности начальной стадии пожара tНСП от объема V, высоты Н помещения и количества пожарной нагрузки q |
1 - H = 3м ; 2 - H = 6м ; 3 - H = 12 м Рисунок Л.2 — Зависимость минимальной продолжительности начальной стадии пожара tНСП от объема V высоты H помещения |
Л. 1.1 Расчет требуемых пределов огнестойкости в помещении проводят для случаев локального или объемного пожаров. Для определения вида пожара сначала по рисункам Л.1 и Л.2 находят минимальную продолжительность начальной стадии пожара (НСП) tНСП . При распространении огня по пожарной нагрузке, отличающейся по свойствам от древесины, продолжительность НСП вычисляется по формуле
, (Л.1)
где nдр, ni, — средние скорости выгорания древесины и i-го компонента твердого горючего или трудногорючего материала, кг/(м2 · мин);
= 13,8 МДж/кг, —низшие теплоты сгорания древесины и i-го компонента соответственно, МДж/кг;
Uср , — средние линейные скорости распространения по древесине и i-му компоненту соответственно, м/мин.
После определения продолжительности НСП проверяют неравенство:
Sт £ p ()2, (Л.2)
где Sт— площадь под пожарной нагрузкой, м2.
Если условие (Л.2) выполняется, то пожарная нагрузка расположена сосредоточенно, в помещении будет локальный пожар.
В противном случае пожарная нагрузка расположена рассредоточенно, в помещении будет объемный пожар.
На основе данных проектной документации, пожарно-технических обследований, а также справочных материалов определяется эквивалентная продолжительность пожара tэ для выбранной конструкции в рассматриваемом помещении. Эквивалентную продолжительность пожара определяют по известным значениям проемности помещения П, м0,5 и характерной длительности пожара tп ч.
Фактор проемности помещения при объемном пожаре П рассчитывают по формуле
(Л.3)
где S — площадь пола, м2;
V— объем помещения, м3;
Аi— площадь, м2;
hi— высота i-го проема в помещении, м;
N — количество проемов.
В случае локального пожара фактор проемности рассчитывают по формуле
, (Л.4)
где Н — расстояние от зеркала горения до конструкции (высота помещения), м;
F — площадь пожарной нагрузки (разлива), м2.
Характерную длительность объемного пожара tп ч, для твердых горючих и трудногорючих материалов рассчитывают по формуле
, (Л.5)
где Gj— общее количество пожарной нагрузки i-го материала в кг (j = 1,...,М);
М— число различных видов нагрузки;
nдр — средняя скорость выгорания древесины, кг/(м2·мин);
пj— средняя скорость выгорания j-го материала, кг/(м2·мин);
, — весовая доля j-й пожарной нагрузки.
nдр , nj определяют экспериментально или по справочным данным.
При горении ЛВЖ и ГЖ продолжительность локального пожара tл, мин, рассчитывают по формуле
, (Л.6)
где G— количество ЛВЖ и ГЖ, которое может разлиться при аварийной ситуации, кг;
Мср — средняя скорость выгорания ЛВЖ и ГЖ, кг/(м2 ·мин);
F — площадь разлива, м2.
Для рассматриваемого типа конструкций по номограммам (рисунки Л.3 — Л.9) определяют эквивалентную продолжительность пожара tэ(tп, П) [tп — определено по формулам (Л.5) или (Л.6) в зависимости от вида пожара, а П вычислено по формулам (Л.3) или (Л.4)].
|
1 - H/= 1,2; 2 - H/ l,5; 3 - H/= 1,8; 4 - H/= 2,2; 5 - H/ = 2,4 Рисунок Л.3 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара для железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций перекрытия в условиях локальных пожаров tл (или продолжительности НСП tНСП) при горении твердых и трудногорючих материалов |
1-H / = 1,2; 2 - H /= 1,5; 3 - H /=1,8; 4 - H / = 2,2; 5 - H / = 2,4; 6 - H / = 3,6 Рисунок Л.4 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара tл для железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций перекрытия при горении ЛВЖ и ГЖ |
|
1-H / = 1,2; 2 - H /= 2,0; 3 - H / =2,4; 4 - H / = 2,85; 5 - H / = 3,2; 6 - H / = 4,0; 7 - H / =4,4; 8 - H / = 5,2; 9 - H / =5,6; 10 - H / = 6,0 Рисунок Л.5 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара tл для горизонтальных незащищенных металлических конструкций |
1 - H / = 0,5; 2 - H /= 0,6; 3 - H / = 0,7; 4 - H / = 0,8; 5 - H / = 1,0; 6 - H / = 1,5; 7 - H / = 2,0; Рисунок Л.6 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара tл для вертикальных незащищенных металлических конструкций |
|
1 - П = 0,25 м 0,5; 2 - П = 0,20м 0,5; 3 - П = 0,18 м 0,5; 4 - П = 0,15 м 0,5; 5 - П = 0,12 м 0,5; 6 - П = 0,08 м 0,5; 7 - П = 0,04 м 0,5; Рисунок Л.7 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от характерной продолжительности пожара tп Для огнезащищенных металлических и железобетонных конструкций перекрытия |
1 - П = 0,25 м 0,5; 2 - П = 0,20м 0,5; 3 - П = 0,18 м 0,5; 4 - П = 0,15 м 0,5; 5 - П = 0,12 м 0,5; 6 - П = 0,08 м 0,5; 7 - П = 0,04 м 0,5; Рисунок Л.8 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от характерной продолжительности объемного пожара tп для железобетонных несущих стен |
|
1 - П = 0,25 м 0,5; 2 - П = 0,20м 0,5; 3 - П = 0,18 м 0,5; 4 - П = 0,15 м 0,5; 5 - П = 0,12 м 0,5; 6 - П = 0,08 м 0,5; 7 - П = 0,04 м 0,5; Рисунок Л.9 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от характерного времени объемного пожара tп для центрально сжатых железобетонных колонн |
Л. 1.2 Коэффициент огнестойкости выбранной конструкции К0 определяют по значению предельной вероятности отказов с учетом допустимой вероятности отказов конструкций . Значения в зависимости от того, какой группе конструкций i принадлежит выбранная конструкция, приведены в таблице Л.1.
Таблица Л.1— Допустимые вероятности отказов конструкций от пожаров
|
Группа конструкций |
Вероятность отказов |
|
Вертикальные несущие конструкции, противопожарные преграды, ригели, перекрытия, фермы, балки |
10-6 |
|
Другие горизонтальные несущие конструкции, перегородки |
10-5 |
|
Прочие строительные конструкции |
10-4 |
Предельные вероятности отказов конструкций в условиях пожаров рассчитывают по формуле
где Р0— вероятность возникновения пожара, отнесенная к 1 м2 площади помещения;
РА — вероятность выполнения задачи (тушения пожара) автоматической установкой пожаротушения;
Рп.о — вероятность предотвращения развитого пожара силами пожарной охраны.
Р0 рассчитывают по методу, приведенному в ГОСТ 12.1.004, или берут из таблицы Л.2.
Таблица Л.2 — Вероятности возникновения пожара Р0 для промышленных помещений
|
Промышленный цех |
Вероятность возникновения пожара Р0, м/год · 10-5 |
|
По обработке синтетического каучука и искусственных волокон |
2,65 |
|
Литейные и плавильные |
1,89 |
|
Механические |
0,60 |
|
Инструментальные |
0,60 |
|
По переработке мясных и рыбных продуктов |
1,53 |
|
Горячей прокатки металлов |
1,89 |
|
Текстильного производства |
1,53 |
|
Электростанций |
2,24 |
Оценки РА берут из таблицы Л.3.
Таблица Л.3 — Вероятности выполнения задачи АУЛ РА
|
Тип АУП |
Вероятность выполнения задачи |
|
Установки водяного пожаротушения: спринклерные; дренчерные Установки пенного пожаротушения Установки газового пожаротушения с: механическим пуском; пневматическим пуском; электрическим пуском |
0,571 0,588 0,648 0,518 0,639 0,534 |
Рп.о устанавливают по статистическим данным или расчетом с учетом установки автоматических средств обнаружения пожара, сил и средств пожарной охраны. В случае отсутствия данных по пожарной охране и системе пожарной сигнализации следует положить Рп.о
По вычисленным значениям определяют значение характеристики безопасности при необходимости интерполируя данные таблицы Л.4.
Таблица Л.4— Значения характеристики безопасности Р
|
Вероятность отказов конструкций при пожаре |
Характеристика безопасности b |
Вероятность отказов конструкций при пожаре |
Характеристика безопасности b |
|
3,7 4,1 4,4 4,5 |
2,3 2,8 3,2 3,5 |
||
|
3,1 3,5 3,8 4,0 |
1,3 2,0 2,5 2,6 |
Л.1.3 Расчет коэффициента огнестойкости К0 проводят по формуле
К0 = 0,527 ехр (0,36 b). (Л.8)
В качестве примера в таблице Л.5 приведены значения К0 для условий Р0= 5 · 10-6 м2/год и РА = 0,95, Рп.о = 0.
Таблица Л.5 — Коэффициент огнестойкости К0
|
Площадь отсеков S, м2 |
Вертикальные несущие конструкции, противопожарные преграды, балки, перекрытия, фермы |
Другие горизонтальные несущие конструкции, перегородки |
Прочие строительные конструкции |
|
1000 2500 5000 7500 10000 20000 |
1,36 1,52 1,69 1,79 1,84 2,03 |
0,99 1,14 1,26 1,31 1,42 1,47 |
0,58 0,75 0,87 0,94 0,99 1,10 |
Л.1.4 Требуемый предел огнестойкости t0 рассчитывают по вычисленным значениям tэ, и К0
t0 = К0. (Л.9)
Примеры
1 Определить требуемую огнестойкость железобетонной плиты перекрытия над участком механического цеха при свободном горении 100 кг индустриального масла на площади F= 3 м2. Размеры помещения 18 х 12 х 4 м, в помещении есть проем с размерами 4 х 3 м. Принять, что допустимая вероятность отказов Рдоп равна 10-6.
