Диссертация (Огнестойкость монолитных железобетонных ограждающих стен резервуарных парков), страница 3

При этом известно, что температурные режимы пожаров в помещенияхразличных зданий и сооружений могут иметь существенное отличие друг от друга.14Так, например, наиболее «жесткий» температурный режим пожараможет наблюдаться в дорожных, железнодорожных туннелях, шахтах, метро.В отличие от пожаров в обычных зданиях и сооружениях, при возникновениипожара в туннеле, отвод тепла от очага пожара затруднен, в результате чеготемпература может достигать значений более 1300 °С.

На объектах нефтегазовогокомплекса температурные режимы пожаров также характеризуются быстрымростом температуры до 1100 °С и более [32–39].Рассмотрение температурных режимов пожара в различных помещенияхпозволяет представить развитие пожара в виде трех стадий [23]:1) начальная стадия пожара – от возникновения неконтролируемого локального очага горения до полного охвата помещения пламенем. Средняя температурасреды в помещении имеет небольшие значения, но внутри и вокруг зоны горенияместные температуры могут достигать значительных величин;2) стадия полного развития пожара – горят все горючие вещества и материалы, находящиеся в помещении. Интенсивность тепловыделения от горящейнагрузки достигает максимума, что приводит к быстрому нарастанию температурыв помещении до максимальных, которые могут достигать 1100 °С и более;3) стадия затухания пожара – интенсивность процесса горения в помещенииначинает уменьшаться за счет израсходования основной массы горючей нагрузкив помещении или воздействия средств тушения пожара.Скорость изменения температуры в каждой стадии пожара, максимальнаятемпература пожара и время ее достижения в помещениях зданий и сооруженийзависят от многих факторов, к основным из которых относятся [23, 78, 79]:геометрия помещения, вид и количество в нем проемов; вид и количество пожарнойнагрузки в помещении; материал и толщина СК, ограждающих помещение.В связи с тем, что различные строительные материалы, элементы конструкций,здания в целом по-разному ведут себя в условиях пожара, то для возможностисравнения способности объектов защиты сопротивляться воздействию пожараи разработки системы мер по противопожарной защите помещений, зданий,сооружений было введено понятие об огнестойкости объектов [1].

Следует отметить,15что огнестойкость является международной пожарно-технической характеристикой,регламентируемой строительными нормами и правилами, и характеризуетспособность конструкций и зданий сопротивляться воздействию пожара.Количественным параметром огнестойкости является «предел огнестойкости»под которым, как уже отмечалось ранее, понимается промежуток времени(в минутах) от начала огневого испытания конструкции при СТРП до наступленияодного или последовательно нескольких, нормируемых для данной СК, признаковпредельных состояний по огнестойкости [1]:1) потеря несущей способности – обрушение или недопустимый прогиб («R»);2) потеря целостности – образование в конструкциях или стыках сквозныхтрещин или сквозных отверстий, через которые на необогреваемую поверхностьпроникают продукты горения или пламя («E»);3) потеря теплоизолирующей способности – повышения температурына необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 °C илив любой точке этой поверхности более чем на 180 °С в сравнении с температуройконструкции до испытания или более 220 °С независимо от температурыконструкции до испытания («I»); [80]4) достижения допустимой величины плотности потока теплового излучения, равной 3,5 кВт/м2 (с отклонением ±5 %) («W») [81];5) достижение предельной величины дымогазонепроницаемости определяется временем от начала нагрева и нагружения избыточным давлением испытываемой конструкции до момента уменьшения сопротивления дымогазопроницаниюэтой конструкции ниже минимально допустимого значения («S») [81].Практически во всех развитых странах в настоящее время имеются специализированные лаборатории или полигоны, где проводятся исследования огнестойкости СК, включающие в себя [57]: натурные наблюдения пожаров, огневыеиспытания фрагментов зданий, огневые стандартные и нестандартные испытанияэлементов СК в натуральную величину, огневые испытания модельных образцовСК.

При этом значения фактических пределов огнестойкости СК определяютсяэкспериментальным способом или используя расчетные методы.16Сравнение поведения СК при воздействии пожара возможно лишь тогда,когда они подвергаются воздействию одного и того же температурного режимапожара. Однако, как было показано выше, температурные режимы пожаров могутзначительно отличаться друг от друга в зависимости от назначения здания,сооружения. В связи с этим, возникла необходимость в выборе некоторого характерного режима пожара, который можно было бы использовать для оценки сопротивления СК воздействию пожара.

Так, на основании многолетнего опыта испытаний СК на воздействие пожара, Международной организацией по стандартизации (ИСО) был разработан стандарт № 834 на огневые испытания СК [39]. Этимстандартом был регламентирован единый температурный режим для проведенияогневых испытаний СК на воздействие пожара, получивший название СТРП.В настоящее время в Российской Федерации применение СТРП регламентируется ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытанийна огнестойкость. Общие требования» [4], который представляется в видеследующей зависимости температуры среды от времени (рисунок 1.3):T  T0  345 lg(8t  1) ,(1.1)где T – температура в печи, соответствующая времени t, ºС; T0 – температурав печи до начала теплового воздействия (принимается равной температуре окружающей среды), °С; t – время, исчисляемое от начала испытания, мин.T, °Сt, мин.Рисунок 1.3 – Общий вид зависимости СТРП (Т0 = 20 °С)17Из рисунка 1.3 видно, что кривая СТРП не имеет ниспадающей ветви(стадии затухания), а представляет собой непрерывно возрастающую логарифмическую функцию времени.

По своей сути, кривая СТРП представляет собой некоторую усредненную зависимость, которая и используется при стандартных огневых испытаниях различных СК [57]. При этом наиболее близко СТРП отражаетразвитие пожара в помещениях жилых и общественных зданий при пожарнойнагрузке примерно эквивалентной 50 кг/м2 древесины [23], что значительно отличается от режима пожара пролива нефти или нефтепродукта при аварии РВСи указывает, по всей видимости, на некорректность использования СТРП дляоценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков.Следует отметить, что действующими в Российской Федерации нормативными документами определение предела огнестойкости СК в условиях, приближенных к «реальному» пожару, в данном случае пожару пролива нефтепродукта,не регламентируется.

При этом известно, что в мировой практике при определении предела огнестойкости СК, используемых, в частности, при строительствеобъектов нефтехимического производства, туннелей, морских буровых платформи других ответственных сооружений производственных объектов, широко применяются температурные режимы пожаров, существенно отличающиеся от СТРП.Так, например, в европейском EN 1363-2:1999 «Fire resistance tests.

Part 2:Alternative and additional procedures» [32] и американском UL 1709 «Rapid RiseFire Test of Protection Materials for Structural Steel» [33] стандартах указано, чтоогневые испытания конструкций и материалов для дальнейшего их использованияв нефтехимической промышленности необходимо проводить, используя углеводородный режим пожара (НС), описываемый зависимостью:T  20  1080 1  0,325e 0,167t  0,675e 2,5t ,где(1.2)T – температура в печи, соответствующая времени t, °С; t – время,исчисляемое от начала испытания, мин.Общий вид кривой HC показан на рисунке 1.4.181400T, °С120010008006004002000020406080100120140160180t, мин.200Рисунок 1.4 – Общий вид зависимости HCХарактерной особенностью этого вида пожара является быстрое повышениетемпературы до высоких значений (более 1000 °С) уже на 10 мин. огневых испытаний.

После 30 мин. температура в 1100 °С поддерживается на протяжении всегопериода испытаний СК на огнестойкость. Как правило, HC применяется длямоделирования пожаров при небольших проливах нефти или нефтепродуктов,например, при рассмотрении аварийных ситуаций, связанных с проливом автомобильного бензина или дизельного топлива из топливных баков автотранспортныхсредств или проливом нефтепродуктов из различного технологического оборудования на объектах нефтехимического производства.В Нидерландах туннельные сооружения испытывают в соответствии с зависимостью RWS, предложенной Министерством транспорта (Rijkswaterstaat)по результатам исследований, выполненных в 1979 г.

в TNO Fire Research Centre[38]. В основу этого температурного режима положена модель пожара пролива50 м3 топлива, масла или бензина с суммарной пожарной нагрузкой в 300 МВти продолжительностью до 120 мин. Зависимость RWS имитирует первоначальныйбыстрый рост температуры пожара за счет сгорания большого количества нефтепродукта и постепенное ее снижение за счет выгорания пожарной нагрузки(рисунок 1.5).191400T, °С120010008006004002000020406080100120140160180t, мин.200Рисунок 1.5 – Общий вид зависимости RWSМожно отметить, что основное различие между зависимостями RWS и HCзаключается в том, что последняя основывается на температуре пожара, котораяможет возникнуть на относительно открытом пространстве, то есть с рассеиваниемтепла.

Зависимость же RWS основана на температуре пожара, происходящегов замкнутом пространстве (туннеле), где нет или незначительно происходит теплоотдача в окружающую среду. При этом важно указать, что возможность применения RWS на практике было подтверждено удовлетворительной сходимостьюс результатами натурных испытаний, выполненных в туннеле «Runehamar»(Норвегия). Отметим также, что кривая RWS была принята, либо указанак использованию для конкретных проектов, местным законодательством такихстран как США (NFPA 502), Италия (UNI 11076), Австрия (OVBB), Сингапур,ОАЭ (развитие Palm Jumeirah).Французский стандарт «Inter-ministry circular № 2000-63» [34] предписываетпроводить аналогичные испытания СК с использованием модифицированнойот НС углеводородной кривой (HCM), вида (рисунок 1.6):T  20  1280 1  0,325e 0,167t  0,675e 2,5t ,где(1.3)T – температура в печи, соответствующая времени t, °С; t – время,исчисляемое от начала испытания, мин.20T, °С140012001000800600400200t, мин.0020406080100120140160180200Рисунок 1.6 – Общий вид зависимости HCMКак правило, режим HCM используется при моделировании пожаров проливов нефтепродуктов в туннелях в рамках разработки крупных международныхинфраструктурных проектов.

Следует отметить, что при этом режиме температурный градиент в первые минуты пожара является настолько сильным, чтоможет привести к хрупкому разрушению бетонных конструкций. В отличиеот максимально возможной температуры в HC (1100 ºC), в HCM температурныйпик достигает 1300 °C.В Германии туннельные сооружения испытывают согласно «Руководствупо оснащению и эксплуатации дорожных туннелей» (RABT) [35], а конструктивная противопожарная защита тоннелей проверяется по «Дополнительным техническим контрактным условиям» (ZTV) [36]. Температурная зависимость моделипожара RABT/ZTV [37] была получена в результате обработки результатов ряданатурных испытаний.