Диссертация (Оптимизация нормативных требований к пределам огнестойкости основных несущих конструкций высотных жилых зданий), страница 8

Ройтману и В.М. Ройтману. Основу дальнейшего определениятребуемыхпределовогнестойкостидирективнымподходомзаложилМ.Я. Ройтман и продолжил развитие детерминированных методов их оценки[71]. Выбор требуемой степени огнестойкости ЗиС зависел от классаконструктивной пожарной опасности и назначения проектируемого здания,категориипожарнойопасности(производственныездания),площади,этажности и наличия АУПТ.

Основой для выбора требуемой огнестойкости48общественных зданий являлась их вместимость (человек), что уже говорит онекой взаимосвязи времени эвакуации людей и требуемых пределовогнестойкости; для жилых зданий – их размеры, видимо, подразумевалисьплощади этажа и пожарного отсека, высота здания и этажность, что посуществу тоже влияет на их вместимость.При проектировании жилых зданий повышенной этажности требования когнестойкости несущих конструкций ужесточались. К пределам огнестойкостиI степени огнестойкости несущих стен, стен лестничных клеток и колоннпринимались на 0,5 часа больше, чем в обычных зданиях той же степениогнестойкости.Основнымнедостаткомприопределениитребуемыхпределовогнестойкости ранее и в настоящее время является недостаточный учетвозможностей и действий подразделений пожарной охраны, а также учетвнутреннихСППЗ.Припрогнозированиивероятныхпожаровиихраспространении в объеме квартир, этажей и пожарных отсеков неучитываются возможности пожарных подразделений.

В случаях, когда сил исредств для тушения окажется недостаточно, пожар может нанести огромныйущерб. При достаточном количестве сил и средств и быстром введении первыхпожарных стволов пожар не примет развитую форму, то есть требуемыепределы огнестойкости конструкций могут быть пересмотрены в сторонууменьшениявтехслучаях,когдаэтообосновываетсяреальнымивозможностями пожарной охраны [72].Расчетная формула для определения продолжительности пожара твердыхматериалов без учета его тушения в ЗиС при линейном распространенииопределялась:τпож = Ко [NZβс Vм+l(или D)2Vл],(1.3)где Vм – массовая скорость выгорания веществ; Z– теплота сгорания(коэффициент недожога); βс – коэффициент изменения массовой скоростигорения; Qн – низшая теплота сгорания веществ на пожаре; – ширина и длина49помещения; D – диаметр круга, равный длине помещения; Vл – линейнаяскорость распространения пожара.

Требуемые пределы огнестойкости (Птр)приравнивались продолжительности пожара (τпож).Требуемый предел огнестойкости конструкций для случая, когда пожартушится, по мнению автора диссертации, с учетом глубины тушения прииспользовании ручных пожарных стволов (lтуш) принимает вид:Птр = Ко [Nβс м+(или )−туш2л(1.4)],Оценка продолжительности пожара имеет существенное значение дляанализа проведения строительных конструкций в условиях «реального»пожара, расчета их требуемых пределов огнестойкости и дальнейшего выбораактивных СППЗ, что отражено в последующих работах В.М.

Ройтмана [29, 34,37, 38, 42, 43].Вработе[73]рассматриваютсяпродолжительности пожара:I.трислучаяопределенияСвободное развитие пожара, когда не вводятся силы и средства дляего тушения.II.С учетом тушения пожара (рассмотрены производственные искладские ЗиС).III.С учетом приведения продолжительности «реального» пожара кпродолжительности стандартного температурного режима.Авторы работы [73] считают, что нормируемые числовые значениятребуемыхпределовогнестойкостиконструкцийлишькосвенноинедостаточно зависят от факторов, которые определяют температурный режими продолжительность возможного пожара.

Не в полной мере учитываютсятакие факторы, как наличие и эффективность АУПТ, совсем не учитываетсявремяприбытияивозможностиподразделенийпожарнойохраны,недостаточно полно учитывают величину пожарной нагрузки и вид горючихматериалов,фактическуюплощадьгорениятемпературных режимов пожара от стандартного.иотличие«реальных»50Расчетная продолжительность горения с учетом тушения в [73] равна:τпож = τH + ∆τo ,(1.5)где τH – нормативное время тушения пожара (представлено значение толькодля производственных помещений); ∆τо – время свободного развития пожара.Принималось, что оптимальной технико-экономической величинойнормативного времени тушения τн для производственных зданий является 10–20 минут. Однако для каждого вида зданий величина τн должна бытьобоснована специальными исследованиями и практикой пожаротушения.

ДляВЖЗ величина τн не установлена, недостаточно и статистических данных повремени тушения пожаров в них.Время свободного развития пожара ∆τo в первом приближении следовалопринимать 10 минут при наличии в горящем здании АУПТ или охране зданияобъектовой пожарной командой, 15 минут – в городах, 30 минут – в сельскойместности.При отсутствии нормативного времени тушения τн продолжительностьпожара с учетом его тушения складывается из времени свободного развитияпожара ∆τо и времени его тушения τтуш :τпож = τтуш+τсв.р ,(1.6)где τтуш – время тушения пожара; τсв.р – время свободного развития пожара.Наиболее общим случаем является расчет требуемых пределовогнестойкости,которыйучитываетвлияниесредствтушениянапродолжительность пожара.

Расчет пределов огнестойкости с учетом тушенияявляется необходимым во всех случаях для эксплуатируемых ЗиС, когданаименьший предел огнестойкости одной из несущих конструкций заведомоменьше свободной продолжительности горения на пожаре. Учет всейпродолжительности пожара с учетом тушения пожара может понести за собойкак занижение, так и завышение требуемых пределов огнестойкости несущих51конструкций. Например, когда тушение пожара в ВЖЗ превышает 5–6 часовпри распространении пожара по фасаду здания.Формуларасчетатребуемыхпределовогнестойкостисучетомприведения продолжительности «реального» пожара к продолжительностистандартных огневых испытаний имеет вид:Птр = Ко (ω1 0,87)440,(1.7)где ω1 – площадь между «реальной» температурной кривой и осями координат«реального» пожара; ω2 – площадь между «стандартной» кривой и осямикоординат (рисунок 1.19).В случае равенства ω1 = ω2допускается, что воздействие настроительные конструкции «реального» и «стандартного» пожаров одинаково.Рисунок 1.19 – Принципиальная схема оценки эквивалентной длительности «стандартного»пожара относительно «реального» на основе концепции равенства площадей [82]:1 – температурная кривая «стандартного» пожара;2 – температурная кривая «реального» пожара; τс.п.

– время «стандартного» пожара,эквивалентное времени «реального» пожара τр.п.В работе [73] температура воздушной среды принимается равной600 ℃, так как основные несущие конструкции практически не реагируют наболее низкие температуры и, следовательно, их эффектом пренебрегают,проводя перпендикулярную прямую к оси ординат (температуры).Дальнейшим этапом развития теории расчетов требуемых пределов52огнестойкости является введение и использование вместо продолжительностипожара τпож эквивалентной продолжительности пожара tэкв [74–76] и авторамиразработчиками нормативных документов [77–81].Пределы огнестойкости устанавливаются на основе определенияэквивалентной продолжительности пожаров и коэффициента огнестойкости.Коэффициент огнестойкости рассчитывают в зависимости от заданнойпредельной вероятности отказов конструкций в условиях «реальных» пожаров.Требуемый предел огнестойкости (tо, аналогично Птр) рассчитывают поформуле:tо = Ко·tэ,(1.8)где tо – требуемый предел огнестойкости; Ко – коэффициент огнестойкости;tэ – эквивалентная продолжительность пожара (Пэкв; tэкв).Существуютразличныетолкованияпонятия«эквивалентнаяпродолжительность пожара», которое нашло свое отражение в нормативныхдокументах РФ и Европы и принципиально ничем не отличаются [39, 45, 78,79].

Введение понятия «эквивалентная продолжительность пожара» позволяетсвязать воздействие на конструкции при стандартных испытаниях и «реальные»пожары [45]. То есть: «Время стандартного испытания будет эквивалентновремени «реального» пожара, если последствия их воздействия на конструкциюбудут одинаковы». Эквивалентная продолжительность пожара определяется помоменту потери несущей (огнепреграждающей) способности соответствующейконструкции. Для металлических, огнезащищенных металлических, рядажелезобетонных изгибаемых элементов с арматурой в растянутой зоне потерянесущей способности может определяться по критическому значениютемпературы прогрева металлических конструкций или арматуры.Следовательно, речь идет об оценке значения фактического пределаогнестойкости конструкции, подвергаемой воздействию «реального» пожара,но выраженного в единицах «стандартного» пожара [82].

При рассмотрении«реальных» температурных режимов пожаров условие пожарной безопасности53строительной конструкции по огнестойкости выражается в следующем виде безучета коэффициента огнестойкости Ко [45, 82]:Пэкв ≥ Птр,(1.9)В работе [82] рассматриваются три концепции к оценке показателя«эквивалентная продолжительность пожара» Пэкв:I.Равенства площадей под кривыми «температура – время» утемпературных кривых «стандартного» и «реального» пожаров (рисунок 1.19(наименее точная).II.Равенства «критических температур прогрева ключевого элементаконструкции, при прогреве по сравниваемым режимам «реального» и«стандартного» пожаров [45, 82, 85] (ограничивается невозможностью учетавклада в исчерпание огнестойкости конструкции на стадии затухания«реального» пожара, и погрешность данной концепции может достигать 30%).Рисунок 1.20 – Принципиальная схема оценки эквивалентной длительности «стандартного»пожара относительно «реального» при оценках огнестойкости конструкций на основеконцепции равенства критических температур прогреваключевого элемента конструкции [82]:1 – температурная кривая «стандартного» пожара; 2 – температурная кривая «реального»пожара; 1* – кривая прогрева ключевого элемента конструкции при «стандартном» пожаре;2* – кривая прогрева ключевого элемента конструкции при «реальном» пожареIII.Равенства израсходованного ресурса огнестойкости конструкции вусловиях пожара, при сравнении воздействия режимов «реального» и«стандартного» пожаров [45, 82, 85] (наиболее точная концепция).54Данная концепция формулируется так: «если за время стандартного иреального пожаров будут израсходованы равные доли ресурса огнестойкости,то соответствующие продолжительности сравниваемых режимов пожаровбудут эквивалентны» [82].В качестве параметров, характеризующих долю ресурса огнестойкости,можноиспользоватьзначенияпараметров,отражающихдолюизрасходованного ресурса огнестойкости не косвенно, а непосредственно:значение несущей способности конструкции Ф, величину деформацииползучести рабочей арматуры конструкции ξ, величину прогиба конструкции ƒи др.: Фс.п.

= Фр.п., если ƒс.п. = ƒр.п., то τс.п. эквивалентно τр.п., (2) τс.п. = τр.п..Наиболееэффективнымизрассмотренныхподходовоценки«эквивалентной продолжительности пожаров» является кинетический подход,отражающийреальнуюприродупрочностиматериаловстроительныхконструкций в условиях воздействия пожара [82].Метод определения требуемых пределов огнестойкости конструкций(ПО, аналогично Птр и tо) по И.С.

Молчадскому [45]. Сводится метод копределению эквивалентной продолжительности пожара, без коэффициентаогнестойкости Ко:ПО ≥ экв .(1.10)Зная эквивалентную продолжительность пожара, можно принятьтребуемые пределы огнестойкости (ПО) [45]. Если ПО < экв , то конструкцияпотеряет свою огнестойкость.Для обоснования требуемых пределов огнестойкости необходимправильный и обоснованный подход перехода от различных «реальных»пожаров к единому стандартному температурному режиму. Для переходаобязательнымявляетсяравенствоМногообразиетемпературныхвсехрежимовопределяющих«реальных»критериев.пожаровделаетнецелесообразным проведение испытаний по этим режимам.При этом с развитием пожарной науки и компьютерной техники в скоромбудущем возможно будет моделировать пожары с высокой степенью55достоверности и точности.