УТВЕРЖДАЮ Начальник кафедры ПБЗиАСП подполковник внутренней службы ___________________С.Н. Терехин «08» июля 2013 г.

ЛЕКЦИЯ

по дисциплине «Пожарная безопасность в строительстве»

для обучающихся по специальности 030901.65 – «Правовое обеспечение национальной безопасности»

СМК-УМК 4.4.2-35-13

Тема № 7.1. «Требования пожарной безопасности к системам противовзрывной защиты»

Обсуждено на заседании кафедры ПБЗиАСП

Протокол № 14 от «08» июля 2013 года

Санкт-Петербург

I. Учебные цели

Формирование знаний требований пожарной безопасности к системам противовзрывной защиты зданий.

Изучение требований пожарной безопасности, предъявляемых к системам противовзрывной защиты зданий.

Развитие навыков комплексного подхода к решению задач пожарной безопасности зданий.

II. Воспитательные цели

Формирование у обучающихся знаний, умений и навыков, позволяющих решать задачи, стоящие перед ГПС.

Воспитание у обучающихся стремления к углубленному освоению материала по теме 9.

Воспитание ответственного отношения к исполнению своих служебных обязанностей.

III. Расчет учебного времени

Содержание и порядок проведения занятия	Время, мин
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ	5
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ	80
1. Общие сведения о взрыве, параметры взрыва. 2. Виды и принцип устройства легкосбрасываемых конструкций. 3. Определение площади легкосбрасываемых конструкций.	20 30 30
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	5
ВСЕГО	90

IV. Учебно-материальное обеспечение

1. Технические средства обучения: мультимедийный проектор, компьютерная техника.

2. Демонстрационные слайды.

V. Литература

Основная:

1. Пожарная безопасность в строительстве: учебник / Вагин А.В., Мироньчев А.В., Терёхин С.Н., Кондрашин А.В., Филиппов А.Г. Под общ. ред. О.М. Латышева. – СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России; Астерион, 2013. – 192 с.

Дополнительная

1. Беляев А. В., Вагин А. В., Жуков И. В. Пожарная безопасность в строительстве: Методические рекомендации по проверке соответствия архитектурно-строительных и инженерно-технических решений проектов зданий противопожарным требованиям строительных норм и правил / Под общ. ред. В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2009. – 31 с.

2. А.В. Вагин, И.В. Жуков, В.П. Крейтор, А.В. Мироньчев Пожарная безопасность в строительстве: Учебное пособие / Под общ. ред. В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2010. – 148 с.

Нормативные правовые акты

1. Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (в ред. от 10 июля 2012 г. № 117-ФЗ и от 2 июля 2013 г. N 185-ФЗ).

2. Приказ МЧС России от 28 июня 2012 года № 375 «Об утверждении административного регламента Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий исполнения государственной функции по надзору за выполнением требований пожарной безопасности».

3. Постановление Правительства РФ от 25 апреля 2012 года № 390 «О противопожарном режиме» (вместе с «Правилами противопожарного режима в Российской Федерации»).

4. СП 4.13130.2013 Ограничение распространения пожаров на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям.

5. СП 12.13130.2009 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с изменениями и дополнениями).

VI. Текст лекции

Вводная часть

Во вводной части занятия (5 минут) преподаватель принимает доклад у старшины полукурса о готовности к занятиям. Проверяет наличие обучающихся, делает соответствующие отметки в учебных журналах групп и строевой записке. Объявляет тему, учебные цели, вопросы, рассматриваемые на занятии и литературу. Доводит расчет учебного времени на отработку учебных вопросов.

Учебные вопросы

В ходе занятия (80 минут) преподаватель доводит новый учебный материал, контролирует работу обучающихся. Создает условия для развития творческого мышления и самостоятельности обучающихся. При необходимости своевременно разъясняет отдельные положения, вызывающие затруднения и вопросы.

Заключительная часть

В заключительной части занятия (5 минут) в целях проверки качества усвоения обучающимися учебного материала преподаватель может провести выборочную проверку конспектов, подводит итоги всего занятия. Выдается задание на подготовку к следующему семинарскому занятию. Подается команда к завершению занятия.

Вопрос 1. Общие сведения о взрыве, параметры взрыва.

Взрывом называется процесс быстрого (за сотые доли секунды) физического или химического превращения веществ или их смесей с выделением большого количества энергии.

Таким образом, отличиями от других видов превращений веществ являются:

- время превращения;

- энергия превращения.

В основе одних взрывов лежит явление детонации, происходящее при физическом разложении веществ (взрыв тротила, ядерный взрыв и т.п.) (детонационные взрывы)

В основе других взрывов лежит быстро протекающая реакция горения газо-паро-пылевоздушных смесей, занимающих часть или весь объем помещения, взрывное горение горючих смесей. В технической литературе такие взрывы еще называются аварийными, т.к. они возникают вследствие аварийных режимов работы технологического оборудования, электроустановок и т.п.

В решении задачи ПВЗ зданий нас, как работников пожарной охраны, интересуют взрывы аварийные, т.к. природа их возникновения и развития описывается теорией горения. Именно о таких взрывах мы будем говорить в этой теме.

Параметры взрыва

Рассмотрим, какими же параметрами характеризуется взрывное горение смесей (аварийный взрыв).

Для простоты восприятия материала рассмотрим схему на рисунке 1.

	ВЗРЫВ
	ПАРАМЕТРЫ ВЗРЫВА
Избыточный объем	Температура горения	Скорость истечения газов		Расчетное время	Избыточное давление

Рис. 1. Характеристики параметров взрывного горения

Основным из вышеперечисленных параметров является избыточное давление, поэтому рассмотрим его более подробно, а по остальным только конечные уравнения без вывода их (вывод уравнений параметров взрыва дан на страницах 371-380 учебника для ВУЗов под редакцией Кудаленкина В.Ф. «Пожарная профилактика в строительстве»).

Избыточное давление взрыва

Основным признаком взрыва является мгновенное изменение давления, зависящего от температуры и объёма продуктов горения.

Для замкнутого объёма, полностью заполненного взрывоопасной смесью и при полном сгорании её, при стехиометрической концентрации определяется по уравнению:

где: Р_в – давление взрыва;

Р₀ - начальное значение давления в помещении.

А при частичном загазовании по уравнению:

где: W_ом - объём взрывоопасной смеси, при стехиометрической концентрации;

W_пом - объем помещения, м³;

Абсолютное давление, воздействующее на ограждающие конструкции при взрывном горении смеси в замкнутом объёме, определяется по уравнению Я.Б. Зельдовича:

При первоначальное давление при взрыве увеличится враз:

где: Т_в - температура продуктов горения при взрыве, К;

Т_н - начальная температура смеси, К.

n,m – число молей в реакции горения

Подставив значение давления взрыва в формулу избыточного давления получим следующее значение:

Таблица 1

Избыточное давление на конструкции, Па	Степень разрушения конструкций
Менее 510^3	Разрушение остекления, легких перегородок, вскрытие ЛСК, дверей, ворот (слабые разрушения)
510^3Рв510^4	Разрушение плит покрытия, перекрытий, кровли, кирпичных стен толщиной до 51 см, бетонных стен толщиной до 26 см (средние разрушения)
510^4Рв510^5	Разрушение зданий со стальным каркасом, кирпичных стен толщиной до 64 см (сильные разрушения)
Более 510^5	Полное разрушение кирпичных и железобетонных зданий

Возникающие при взрыве нагрузки на ограждающие конструкции могут достигать сотен тысяч Паскалей. Допустимое же давление для конструкций, при котором они сохраняют несущую, и ограждающую способность, значительно меньше давления, развивающегося при взрыве.

При обеспечении взрывозащиты зданий, необходимо стремится к тому, чтобы избыточное давление, возникающее при взрыве, не превышало допустимого для конструкций. Снизить давление при взрывах в производственных помещениях до величин, безопасных для прочности и устойчивости основных строительных конструкций, позволяет применение легкосбрасываемых конструкций.

Допустимое избыточное давление при взрыве Р_доп может быть определено экспериментальным или расчётным путём.

Наглядно это можно представить изменения давления при взрыве на рисунке 2:

Рв
		1
		2
Рдоп
	^вн	^в
	^вп

Рис. 2. Изменения давления при взрыве:

1 – в замкнутом объёме; 2 – с легкосбрасываемыми конструкциями

Если применение ЛСК обеспечивает снижение нагрузок до 510⁵ Па, то проверка несущей способности при взрыве существующих основных конструкций не нужна.

При Р_доп более 510³ Па, необходимо производить расчёт взрывоустойчивости конструкций, а для этого надо знать уравнения, по которым оп­ределяются параметры взрыва.

Избыточный объём продуктов взрыва

где: W_в – избыточный объем продуктов взрыва;

 - степень расширения продуктов горения при взрыве;

W_cм - объём взрывоопасной смеси;

W_пом - объём помещения;

Р_доп ^- допускаемое давление на конструкции;

Р₀ - начальное давление.

Температура горения при взрыве

Взрыв протекает в течение сотых и десятых долей секунды. Потери тепла при такой продолжительности процесса очень незначительны. Принимают температуру продуктов горения при взрыве близкой к теоретической:

где: Т_г - теоретическая температура продуктов горения, К, определяется по уравнению теплового баланса ,

n_г = количество горючего вещества, к моль.

Q_н – низшая теплота сгорания, кДж/кмоль

Скорость истечения газов при взрыве

Скорость истечения продуктов горения в атмосферу через отверстия зависит от давления среды, в которую происходит истечение газов Р₀ к давлению в помещении Р_доп.

где: Т_ист - температура истечения продуктов взрыва;

 - степень расширения продуктов горения.

Остальные значения, входящие в уравнение приведены выше.

Расчётное время взрыва

Расчётное время взрыва - время истечения продуктов горения через отверстия, образовавшиеся при вскрытии ЛСК.

где: _вп - полное время взрыва;

_вн - время нарастания избыточного давления.

При принимает значение:

При принимает значение:

где: V_Н – нормальная скорость горения, а остальные параметры уже известны.

При _в=0 – ЛСК не требуется

Перечисленные параметры нам необходимы для расчёта площади легкосбрасываемых конструкций.

ВЫВОД: Рассмотренные вопросы позволяют подойти к изложению проверочного расчёта площади ЛСК.