Диссертация (1172922), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Выбор экспертным путем наиболее критичных и неблагоприятных посвоим последствиям сценариев развития пожара также вызывает определенныетрудности и неопределенности ввиду сложности и малой изученности развитиявсей продолжительности пожара до стадии затухания. Хотя выбор экспертнымпутем наиболее критичных и неблагоприятных сценариев развития пожара109позволяет снизить количество возможных моделируемых сценариев, но приэтомтакжеостаетсяпроблемаприведениякодному«реальному»температурному режиму в целях упрощения дальнейших теплотехническихрасчетов несущих конструкций. В настоящее время расчет пределовогнестойкости при «реальных» температурных режимах ведется при свободномразвитии пожара в течение всей продолжительности пожара до выгоранияпожарной нагрузки, не принимая в учет действия активных СППЗ, что можетповлиять как на завышение требуемых пределов огнестойкости, либо ихнедооценке.Для приведения к одному «реальному» температурному режиму авторомприменился следующий подход.
По пиковым (максимальным) значениямтемператур всех рассчитанных сценариев развития пожара построен наиболее«критичный реальный» температурный режим пожаров (рисунок 2.18), то есть,наиболее «критичный реальный» температурный режим пожаров – это«реальный» температурный режим, полученный по максимальным пиковымзначениям температур температурных режимов наиболее опасных по своимпоследствиям сценариев развития возможных пожаров. По полученномутемпературному режиму были произведены расчеты огнестойкости на примережелезобетонной колонны.Подобный подход применялся при принятии в начале XX века в СШАстандартноготемпературногорежима[149](называемоготакже«целлюлозным»), полученным путем сжигания древесины в объеме помещенияи ранее произошедшим пожарам и измерений на них температуры впомещении.
В 1916 и 1917 годах в США были организованы две конференциис целью принятия американских стандартов, регламентирующих проведениеогневых испытаний строительных конструкций. По их результатам принятиестандарта ASTM C19 (позднее переименованный в E119), который был издан24 февраля 1917 года [150]. В новом стандарте была описана кривая«температура-время», которая практически не изменилась с того времени.1101200Т, °С1000800600400200τ, мин0050100Температура с ДУ150200250Температура при свободном развитииТемпература с дренчерными оросителями над проемамиТемпература со всеми СППЗНаиболее "критичный реальный" температурный режимРисунок 2.18 – Наиболее «критичный реальный» температурный режим в квартире ВЖЗНа рисунке 2.19 представлены некоторые температурные кривые огневыхиспытаний, проведенных до 1917 года, а также показаны различия между ними.На конференциях были исследованы около дюжины таких кривых, по которымпроводились огневые испытания.
В результате чего была получена стандартнаятемпературная кривая. С 1917 года огневые испытания строительныхконструкций во всем мире претерпели ряд изменений, однако стандартнуютемпературную кривую до сих пор применяют при проведении испытаний длястроительных конструкций гражданских ЗиС во многих странах мира, в томчисле и в РФ [46, 150].Как видно из рисунка 2.19, стандартный температурный режимпринимался по максимальным и усредненным температурам различныхтемпературных режимов, по которым проводились испытания.
Времяиспытанийпринималось,по-видимому,попродолжительностиранеепроизошедших пожаров на различных объектах без учета стадии затуханияпожара, в процессе которого возможно наступление потери огнестойкостистроительной конструкции.111Проведенные в XX веке научные исследования в разных странах мирапоказали, что «реальные» температурные режимы пожара могут значительноотличаться от стандартного температурного режима, применение которогоможет привести к закладыванию в проект завышенных параметров пожарнойбезопасности (требуемых пределов огнестойкости) или к недооценке тепловоговоздействия [45,109,150].Рисунок 2.19 – Получение стандартной кривой (ASTM) при сравнении с ранееприменяемыми температурными кривыми до 1917 г.:1 – Температурная кривая Нью-Йоркских испытаний 1896 года (США);2 –Температурная кривая испытаний, проводимых под руководством Вулсона (США);3 – Стандартная температурная кривая ASTM стандарта C19, принятая в 1917 году (США);4, 7 – Температурная кривая испытаний, проводимых британским комитетомпротивопожарной защиты (Великобритания);5, 6 – Температурная кривая испытаний, проводимых под руководством Хамфри (США);8, 9 – Температурная кривая испытаний, проводимых в Денвере (США).112Следующимразмещенияэтапомгорючеймоделированиянагрузкинабылорассмотренотемпературныйрежимвлияниепожара.Рассматривались следующие варианты расположения горючей нагрузки:– равномерно по всей площади помещений (а);– по всей площади и на уровне пола помещения штабеля (в);– действительного расположения мебели в квартире по дизайн-проектурисунок((г),2.20).Данныеподходыпозволяютучитыватьвсюпродолжительность пожара (в том числе и стадию затухания).Такжепроведеномоделированиевзависимостиотмощностейтепловыделения с 1 м2 (Q, кВт/м2) по справочным данным [151,152] длясравнения со стандартным температурным режимом ((б), рисунок 2.20).абвгРисунок 2.20 – Варианты расположения горючей (пожарной) нагрузки:а – равномерно распределенная по площади пола ПН; б – на уровне пола мощностьтепловыделения; в – равномерно распределенный по площади пола штабель; г – реальноеразмещение мебелиРасположение пожарной нагрузки различным способом значительновлияет на «реальный» температурный режим и время её выгорания.При указанных на рисунке позиций, а) – равномерно распределенной поплощади пола пожарной нагрузки и в) – равномерно распределенному поплощади пола пожарной нагрузки в виде штабеля из брусков значениясреднеобъемной температуры и средней температуры в при потолочномпространстве значительно ниже, чем при реальном размещении мебели – г).Поэтому при выборе данного расположения пожарной нагрузки при расчетеогнестойкости несущих конструкций может привести к недооценке ипринятию при расчетах менее «жестких» температурных режимов.113600 T, °С400200τ, мин0050а100150200бРисунок 2.21 – Процесс выгорания при равномерном распределении пожарной нагрузки поплощади пола (а) и полученная среднеобъемная температура в квартире (б)Также при равномерно распределенной по площади пола пожарнойнагрузки (рисунки 2.20 а, 2.21) и размещении очага пожара под ней образуетсясвоего рода пласт, языки пламени которого и более высокие температуры вначальной стадии развития пожара сосредоточены вдоль стен и перегородок,что не отражает реального развития пожара.
Поэтому ввиду того что«реальные»температурныережимыполучаютсянижеидалекиотдействительного развития пожара, использование равномерно распределеннойпо площади пола пожарной нагрузки (а) вызывает большие сомнения прирасчетах огнестойкости.При размещении пожарной нагрузки (в виде «горелки» и задании в еёисходных данных мощности тепловыделения, рисунок 2.20 б) на уровне полане учитывается стадия затухания пожара (нисходящая температурная кривая –рисунки 2.22, 2.23).114Рисунок 2.22 – Соотношение площадей фигур под «реальными» температурнымирежимами и стандартным температурным режимом по схожей с жильем пожарнойнагрузкой:S1 – стандартный температурный режим; S2 – «реальный» температурный режим;Полученные температурные режимы по известным справочным даннымпоказывают, что стандартный температурный режим имеет максимальныезначения температур в 1,5-2 раза выше.
Соотношение площадей подтемпературными режимами S1/S2 в интервале от 1,3 до 2,7 для наиболее близкихпо качественному составу пожарной нагрузки к жилым и вспомогательнымпомещениям ВЖЗ (рисунки 2.22, 2.23). Это также говорит об изначальномзавышениифактическихпределовогнестойкостиосновныхнесущихконструкций по результатам стандартных огневых испытаний и, возможно, онецелесообразности использования коэффициента огнестойкости (Ко) дляжилых зданий.115Рисунок 2.23 – Соотношение площадей фигур под «реальными» температурнымирежимами и стандартным температурным режимом:S1 – стандартный температурный режим; S2 – «реальный» температурный режим;Моделирование пожаров в одно-, двух-, трех- и четырехкомнатныхквартирах осуществлялось с действительным расположением мебели ипредметов интерьера с материалами, из которых они выполнены: дерево, ткань,ПВХ, бумага и другие (рисунки 2.24 – 2.31).
Задавались также теплофизическиесвойства ограждающих конструкций (железобетон, огнеупорный кирпич)квартиры (рисунок 2.24).116ОчагпожараДеревоДерево +тканьДерево +тканьДерево +бумагаБетонДеревоДерево +тканьОгнеупорныйкирпичДерево +ПВХПВХДатчикиРисунок 2.24 – Пример модели квартиры с задаваемыми материалами700,0 T, ℃600,0500,0400,0300,0200,0100,0t, мин0,00,0200,0400,0600,0800,0абРисунок 2.25 – Модель однокомнатной квартиры (а) и полученная среднеобъемнаятемпература по результатам математического моделирования (б)40,0q, kW/m²30,020,010,0t, мин0,00,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0Рисунок 2.26 – Изменение потока теплового излучение в припотолочном пространствеоднокомнатной квартиры117800,0 T, ℃700,0600,0500,0400,0300,0200,0100,0t, мин0,00,0200,0400,0600,0800,0абРисунок 2.27 – Модель двухкомнатной квартиры (а) и полученная среднеобъемнаятемпература по результатам математического моделирования (б)1200,0T, ℃1000,0800,0600,0400,0200,0t, мин0,00,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0Рисунок 2.28 – Изменение средней температуры в припотолочном пространстведвухкомнатной квартиры1200,0 T, ℃1000,0800,0600,0400,0200,0t, мин0,00,0200,0400,0600,0абРисунок 2.29 – Модель трехкомнатной квартиры и полученная среднеобъемнаятемпература по результатам математического моделирования118450,0 T,°C400,0350,0300,0250,0200,0150,0100,050,00,00,0t, мин200,0400,0600,0абРисунок 2.30 – Модель четырехкомнатной квартиры (а) и полученная среднеобъемнаятемпература по результатам математического моделирования (б)1000,0T, °C800,0600,0400,0200,0t, мин0,00,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0Рисунок 2.31 – Изменение средней температуры в припотолочном пространствечетырехкомнатной квартирыПо результатам моделирования получены зависимости «температуравремя» для современных квартир ВЖЗ (рисунок 2.32).
Значения среднейтемпературы в припотолочном пространстве на 200 – 350 °С выше, чемсреднеобъемная температура в целом в квартире.1200,0T, ℃Двухкомнатная1000,0Трехкомнатная800,0Четырехкомнатная600,0400,0200,0t, мин0,00,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0Рисунок 2.32 – Среднеобъемные температурные режимы для двух-, трех- ичетырехкомнатных квартир119Время свободного выгорания пожарной нагрузки при действительномрасположении мебели не превышает 240 минут. Требуемые пределыогнестойкости межквартирных противопожарных преград рассмотрены вработе [108], по которой для предотвращения распространения пожара запределы квартиры необходимо предусмотреть междуэтажное перекрытие стребуемым пределом огнестойкости не менее REI 60, межквартирныененесущие стены и входные двери – EI 60.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
