Здания и их устойчивость при пожаре / Demekhin - Zdaniya i ikh ustoychivost pri pozhare 2003

Окончание табл. 3.5

	Категория зданий или	Допус-	Степень	Площадь этажа в пределах пожарного
	пожарных отсеков	тимое	огне-	отсека, м2, зданий
		число	стойко-	Многоэтажных
		этажей	сти	одноэтажных	в два этажа	в три
						этажа и
						более
	А - здания нефтеперераба-	6	II	не огранич.	5200	3500
	тывающей, газовой, хими-
	ческой и нефтехимической	1	IIIа	3500	-	-
	промышленности
	Б - здания нефтеперераба-	6	II	не огранич.	10400	7800
	тывающей, газовой, хими-
	ческой и нефтехимической	1	IIIа	3500	-	-
	промышленности
		8	I, II	не	ограничивается
		3	III	5200	3500	2600
	В	2	IIIа	25000	10400	-
		1	IIIб	15000	-	-
		2	IVа	2600	2000	-
		2	IV	2600	2000	-
		1	V	1200	-	-
		10	1,II	не ограничивается
		3	III	6500	5200	3500
	Г	6	IIIа	не ограничивается
		1	IIIб	20000	-	-
		2	IVа	6500	5200	-
		2	IV	3500	2600	-
		10	1, II	не ограничивается
		3	III	7800	6500	3500
	Д	6	IIIа	не ограничивается
		1	IIIб	25000	-	-
		2	IVа	10400	7800	-
		2	IV	3500	2600	-
		2	V	2600	1500	-

Таблица 3.6

Требуемые степени огнестойкости общественных зданий по СНиП 2.08.02 89*

	Степень огне-	Наиболь-	Площадь, м2, этажа между противопожарными стенами в
					здании
	стойкости	шее число
	здания	этажей	одноэтаж-	2	3-5	6-9	10-16
			ном	этажном	этажном	этажном	этажном
	I	16	6000	5000	5000	5000	2500
	II	16	6000	4000	4000	4000	2200
	III	5	3000	2000	2000	-	-
	IIIа и IIIб	1	2500	-	-	-	-
	IV	2	2000	1400	-	-	-
	IVа	1	800	-	-	-	-
	V	2	1200	800	-	-	-

Таблица 3.7

Требуемые степени огнестойкости и классы конструктивной пожарной опасности жилых зданий по СНиП 2.08.01 89*

Степень огне-	Класс конструктив-	Наибольшая допус-	Наибольшая допустимая
стойкости зда-	ной пожарной опас-	тимая высота здания,	площадь этажа пожар-
ния	ности здания	м	ного отсека, м2
I	СО	75	2500
II	СО	50	2500
	С1	28	2200
III	СО	28	1800
	С1	15	1800
IV	СО	5	1000
		3	1400
	С1	5	800
		3	1200
	С2	5	500
		3	900
V	Не нормируется	5	500
		3	800

По новой пожарно$технической терминологии требуемые степени

огнестойкости зданий будут определяться по соответствующим таблицам

СНиП 31$... , после их разработки, утверждения и ввода в действие.

Здание или сооружение удовлетворяет по огнестойкости требовани$

ям пожарной безопасности, если

Oф ≥ Oтр.	(3.7)

В этом условии знак ≥ обозначает, что фактическая степень огне$ стойкости здания должна равняться требуемой или размещаться выше в таблице степени огнестойкости.

Для соблюдения приведенного условия безопасности строительные

конструкции здания должны соответствовать нормативным требованиям по пределам огнестойкости и пределам распространения огня (см. условия бе$

зопасности 3.2 и 3.4 $ по старой пожарно$технической или только 3.2 $ по

новой пожарно$технической классификации).

3.3.2. Классы конструктивной пожарной опасности зданий

Класс конструктивной пожарной опасности здания (сооружения) определяется степенью участия строительных конструкций в развитии пожа$

ра и образовании его опасных факторов. Классификация зданий по конструк$

тивной пожарной опасности в соответствии с табл. 5 СНиП 21$01$97* [2] приведена в табл. 3.8.

218

219

						Таблица 3.8
Классы конструктивной пожарной опасности зданий
Класс конст-	Класс пожарной опасности строительных конструкций, не ниже
	Несущие			Стены, пере-		Марши и
руктивной	стержневые	Стены на-			Стены лестнич-
				городки,		площадки
пожарной	элементы	ружные с			ных клеток и
				перекрытия и		лестниц в
опасности	(колонны,	внешней			противопожар-
				бесчердачные		лестничных
здания	ригели, фер-	стороны		покрытия	ные преграды	клетках
	мы и др.)
СО	КО	КО		КО	КО	КО
С1	К1	К2		К1	КО	КО
С2	К3	К3		К2	К1	К1
С3		не нормируется			К1	К3

Как видно из табл. 3.8, имеется четыре класса конструктивной пожарной опасности зданий и сооружений: СО, С1, С2, С3. Класс конст$

руктивной пожарной опасности здания зависит от классов пожарной опас$

ности основных несущих и ограждающих строительных конструкций: ко$ лонн, ригелей, ферм, стен, перегородок, перекрытий, покрытий, стен лест$

ничных клеток, маршей и площадок лестниц, противопожарных преград.

При этом пожарная опасность заполнения проемов в ограждающих конст$ рукциях здания не нормируется, за исключением проемов в противопожар$

ных преградах.

Здания и сооружения класса СО являются лучшими с противопо$ жарной точки зрения. Все конструкции здесь выполнены из негорючих ма$

териалов, которые в условиях пожара не горят, не повреждаются, не дают

теплового эффекта, не образуют токсичных дымовыделений. В зданиях класса С1 допускается применять ряд конструкций из трудногорючих (по

старой пожарно$технической терминологии) материалов. А к большинству

конструкций класса С3 (кроме конструктивных элементов лестниц, стен,

лестничных клеток и противопожарных преград) вообще не предъявляют$ ся никакие противопожарные требования.

Условие безопасности по классам конструктивной пожарной опас$

ности зданий (сооружений) имеет вид:

Kф ≥ Kтр,	(3.8)

где Кф $ фактический класс конструктивной пожарной опасности здания; Ктр $ требуемый класс конструктивной пожарной опасности здания.

Кф может быть определен по результатам огневых испытаний в соответ$

ствие с табл. 5 СНиП 21$01$97* [2], а Ктр по разрабатываемым в настоящее время нормам.

3.3.3. Классы функциональной пожарной опасности зданий

Здания и помещения по функциональной пожарной опасности под$ разделяются на классы в зависимости от способа их использования и от

меры безопасности людей в случае возникновения пожара с учетом их воз$

раста, физического состояния, сна или бодрствования, вида основного фун$ кционального контингента и его количества. По$иному, класс функцио$

нальной пожарной опасности определяется его назначением. Существует

пять классов функциональной пожарной опасности зданий и помещений: Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5.

К классу Ф1 относятся здания и помещения, связанные с постоян$

ным или временным проживанием людей, в который входят:

детские дошкольные учреждения, дома престарелых и инвалидов,

больницы, спальные корпуса школ$интернатов и детских учреждений $

Ф 1.1;

гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов от$

дыха, кемпингов, мотелей, пансионатов $ Ф 1.2;

многоквартирные жилые дома $ Ф 1.3; индивидуальные, в том числе блокированные дома $ Ф 1.4.

Зрелищные и культурно$просветительные учреждения относятся к

классу Ф 2, в который входят:

театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные

сооружения и другие учреждения с местами для зрителей в закрытых поме$

щениях $ Ф 2.1; музеи, выставки, танцевальные залы, публичные библиотеки и дру$

гие подобные учреждения в закрытых помещениях $ Ф 2.2;

кФ 2.3 относятся учреждения, указанные в Ф 2.1, но расположенные

на открытом воздухе;

кФ 2.4 относятся учреждения, указанные в Ф 2.2, но расположенные

на открытом воздухе.

К классу Ф 3 относятся предприятия по обслуживанию населения, в

которые входят предприятия торговли $ Ф 3.1, общественного питания $

Ф3.2, вокзалы $ Ф 3.2, поликлиники и амбулатории $ Ф 3.3, помещения для

посетителей предприятий бытового и коммунального обслуживания $ Ф 3.4,

физкультурно$оздоровительные и спортивно$тренировочные учреждения

без трибун для зрителей $ Ф 3.5.

Учебные заведения, научные и проектные организации, учреждения

управления составляют класс Ф 4, в который входят: общеобразовательные школы, средние специальные учебные заве$

дения, профтехучилища, внешкольные учебные заведения $ Ф 4.1;

высшие учебные заведения, учреждения повышения квалификации

$ Ф 4.2;

220

221

учреждения органов управления, проектно$конструкторские орга$

низации, информационно$издательские организации, научно$исследова$

тельские организации, банки, офисы $ Ф 4.3; пожарные депо $ Ф 4.4.

Производственные и складские здания и помещения относятся к

классу Ф 5, в который входят производственные и лабораторные помеще$ ния $ Ф 5.1; складские здания и помещения, стоянки автомобилей без техни$

ческого обслуживания, книгохранилища и архивы $ Ф. 5.2; сельскохозяй$

ственные здания $ Ф 5.3.

Производственные и складские помещения, а также лаборатории и

мастерские в зданиях классов Ф 1, Ф 2, Ф 3, Ф 4 относятся к классу Ф 5.

Классификация зданий по классам функциональной пожарной опасности позволяет основные противопожарные требования к различным

зданиям и сооружениям сосредоточить в едином нормативном документе.

3.4. Методика экспертизы строительных конструкций

Проверка соответствия строительных конструкций требованиям

пожарной безопасности осуществляется методом сопоставления. Сравнива$

ются фактические и требуемые пределы огнестойкости конструкций, фак$

тические и допускаемые пределы распространения огня по конструкциям

(или фактические и допускаемые классы пожарной опасности строитель$

ных конструкций). Если соблюдаются условия безопасности 3.2, 3.4, 3.5, то

строительная конструкция удовлетворяет требованиям пожарной безопас$

ности.

3.4.1. Методика экспертизы строительных конструкций по старой пожарно технической классификации

Методика проверки соответствия строительных конструкций тре$ бованиям пожарной безопасности по старой пожарно$технической терми$ нологии (согласно СНиП 2.01.02$85* [33]) заключается в следующем:

1.По ведомственным или отраслевым нормам (СНиП 2.08.01$89* «Жилые здания» [22], СНиП 2.08.02$89* «Общественные здания и сооруже$ ния» [23], СНиП 2.09.02$85* «Производственные здания» [7] и др.) устанавли$ вают требуемую степень огнестойкости здания в зависимости от назначе$ ния, площади, этажности здания, категории по взрывопожарной опасности

ипрочих факторов.

2.На основании требуемой степени огнестойкости здания по СНиП

2.01.02$85* [33] определяют требуемые пределы огнестойкости основных строительных конструкций и допускаемые пределы распространения огня

по этим конструкциям. В ряде случаев требуемые пределы огнестойкости

конструкций и допускаемые пределы распространения огня уточняют по

соответствующим главам специализированных или отраслевых СНиПов, а

222

также других нормативных документов. Например, для производственного

здания категории В II степени огнестойкости требуемый предел огнестой$

кости перегородок по СНиП 2.01.02$85* [33] составляет 0,25 ч., по СНиП 2.09.02$85* [24] $ 0,75 ч. Это последнее значение принимается в качестве тре$

буемого предела огнестойкости для перегородок рассматриваемого произ$

водственного здания.

3.Исходя из характеристики конструктивных элементов здания

(толщина, размеры поперечного сечения, толщина защитного слоя бетона,

класс арматуры и др.), согласно «Пособию по определению пределов огне$ стойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям

игрупп возгораемости материалов» [39] или другим справочным докумен$

там находят фактические пределы огнестойкости конструкций и фактичес$ кие пределы распространения огня по конструкциям.

4.Фактические пределы огнестойкости строительных конструкций

сравнивают с требуемыми пределами огнестойкости, а фактические преде$ лы распространения огня по конструкциям $ с допускаемыми пределами

распространения огня, после чего делают вывод о соответствии строитель$

ных конструкций требованиям пожарной безопасности.

При экспертизе строительной части проекта в первую очередь про$

веряют основные строительные конструкции (стены, колонны, перекрытия,

перегородки, покрытия, несущие элементы лестниц), а затем $ второстепен$ ные (двери, окна, подвесные потолки и др.).

Результаты проверки соответствия строительных конструкций тре$

бованиям пожарной безопасности целесообразно свести в таблицу (см. табл. 3.9).

Таблица 3.9

Таблица экспертизы строительных конструкций по старой пожарно технической классификации

Наименование	Предусмотрено			Ссылка на	Требуется по нормам		Ссылка	Область
и краткая		проектом		пункты			на	примене-	Вывод
характеристика			l ф , см	"Посо-		l доп ,см	пункты	ния
строительных	Пф,ч			бия..."	Птр,ч		норм	конструк-
конструкций								ций*
1	2		3	4	5	6	7	8	9

*Под областью применения конструкций здесь понимается в здании какой степени огнестойкости применяется каждая конструкция.

В графе 4 табл. 3.9 ссылаются на «Пособие по определению преде$ лов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конст$ рукциям и групп возгораемости материалов» [39], согласно которому нахо$ дят фактические пределы огнестойкости конструкций и фактические пре$ делы распространения огня по конструкциям, а в графе 7 $ на СНиПы и дру$

гие нормативные документы, по которым устанавливают требуемые преде$

223

лы огнестойкости конструкций и допускаемые пределы распространения

огня. По графе 8 можно определить фактическую степень огнестойкости

здания, которую устанавливают по низшей области применения одной из строительных конструкций.

3.4.2. Методика экспертизы строительных конструкций по новой пожарно технической классификации

Методика проверки соответствия строительных конструкций тре$

бованиям пожарной безопасности по новой пожарно$технической термино$

логии (согласно СНиП 21$01$97* [2]) состоит в следующем:

1.По соответствующим пунктам и таблицам в настоящее время раз$

рабатываемых нормативных документов определяют требуемую степень

огнестойкости здания и требуемый класс конструктивной пожарной опас$

ности здания с учетом назначения, этажности, площади, вместимости зда$

ния и других факторов.

2.На основании требуемой степени огнестойкости здания и требу$

емого класса конструктивной пожарной опасности здания по таблицам 4 и

5 СНиП 21$01$97* [2] находят требуемые пределы огнестойкости строитель$

ных конструкций и допускаемые классы пожарной опасности строитель$

ных конструкций. Возможно уточнение показателей требуемых пределов

огнестойкости конструкций и допускаемых классов пожарной опасности

конструкций по соответствующим пунктам разрабатываемых глав норма$

тивных документов.

3.Оценивают опасность строительных материалов, используемых в

конструкциях (горючесть Г, воспламеняемость В, распространение пламе$

ни РП, дымообразующую способность Д, токсичность Т), используя данные

«Справочника по огнестойкости и пожарной опасности конструкций, по$ жарной опасности строительных материалов и огнестойкости инженерно$

го оборудования зданий» [40] или другой справочной технической литера$

туры и определяют область применения этих материалов (в конструкциях какого класса пожарной опасности разрешается использовать материалы).

Результаты оценки пожарной опасности материалов целесообразно выпол$

нять в табличной форме (см. табл. 3.10).

								Таблица 3.10
Таблица оценки строительных материалов
Наименование и	Предусмотрено проек-					Ссылка на	Фактический	Ссылка на
характеристика			том
							класс пожарной
материалов строи-	Г	В	РП	Д	Т	"Справоч-	опасности кон-	нормативные
тельных						ник..."		документы
							струкции
конструкций
1	2	3	4	5	6	7	8	9

4.Исходя из характеристики конструктивных элементов здания и

пожарной опасности материалов строительных конструкций, по справоч$

ной технической литературе (например «Справочник по огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций, пожарной опасности

строительных материалов и огнестойкости инженерного оборудования зда$

ний», М., 1999 [40]) определяют фактические пределы огнестойкости конст$ рукций и фактические классы пожарной опасности конструкций.

5.Фактические пределы огнестойкости строительных конструкций

сравнивают с требуемыми пределами огнестойкости, а фактические классы пожарной опасности строительных конструкций $ с допускаемыми класса$

ми пожарной опасности конструкций, после чего делают вывод о соответ$

ствии строительных конструкций требованиям пожарной безопасности. Пожарно$техническую экспертизу строительных конструкций целесооб$

разно выполнять в табличной форме (см. табл. 3.11).

Таблица 3.11

Таблица экспертизы строительных конструкций по новой пожарно технической классификации

Наименование	Предусмотрено		Ссылка	Требуется по нормам		Ссылка на	Область
и краткая	проектом
			на
характеристика	Пф, мин	Кф, мин	"Справоч-	Птр, мин	Кдоп, мин	таблицы 4 и 5	применения	Вывод
строительных			ник..."			СНиП 21-01-97	конструкций*
конструкций
1	2	3	4	5	6	7	8	9

*Под областью применения здесь понимается в здании какой степе$

ни огнестойкости и какого класса конструктивной пожарной опасности

применяется каждая из рассмотренных строительных конструкций.

После обобщения всех данных графы 8 табл. 3.11 можно определить

фактическую степень огнестойкости зданий. Фактический класс конструк$ тивной пожарной опасности здания можно окончательно определить после

проведения экспертизы противопожарных преград.

224

225

Раздел 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Факторы, определяющие поведение строительных конструкций в условиях пожара, и исходные данные для расчета их огнестойкости

К таким факторам относятся: степень нагружения конструкций и

их элементов; вид и количество пожарной нагрузки, определяющей

температурный режим, а также теплоту пожара; тепловая нагрузка на

конструкцию; теплофизические и физико4механические характеристики

материалов, из которых выполнены строительные конструкции; условия

нагрева и способы сочленения конструкций.

Согласно СНиП 2.01.07485* [41] фактические пределы огнестойкости

строительных конструкций определяются при действии нормативных

нагрузок. Величины нормативных нагрузок устанавливаются в зависимости

от назначения конструкций и условий их эксплуатации.

Различают нагрузки постоянные и временные. Временные нагрузки

подразделяются на длительные, кратковременные и особые.

Постоянными называются такие нагрузки, которые действуют на

строительную конструкцию постоянно. К таким нагрузкам относятся:

собственная масса конструкций; давление грунта; воздействие

предварительного напряжения конструкций и т.д.

Длительными называются такие нагрузки, которые воздействуют на

конструкцию продолжительное время: масса технологического оборудования; давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах;

масса складируемых грузов и т.д.

Кратковременными называют нагрузки, действующие непродолжительное время: масса людей; подвижное подъемно4

транспортное оборудование; снег; ветер (при пожаре не учитывается);

масса материалов, используемых при монтажных, ремонтных и реконструкционных работах, и т.д.

Особые нагрузки 4 это нагрузки, которые могут появиться в

исключительных случаях: при сейсмическом и взрывном воздействии; аварийные нарушения технологического процесса; резкие просадки грунтов.

Необходимо отметить, что нагрузка от веса людей, снега и

подъемно4транспортного оборудования в соответствии с требованиями, указанными в [41], относятся как к длительным, так и к кратковременным

нагрузкам. Учет этих нагрузок в качестве длительных и кратковременных дан в [41].

226

Нормативный уровень нагрузки является завышенным для случая

пожара [42], а классификация этих нагрузок, используемая в СНиП [41],

позволяет отнести случай пожара к особым воздействиям. В соответствии с этим, для оценки огнестойкости строительных конструкций

используются постоянные и длительно действующие нагрузки. ГОСТ [35]

допускает также определять нагрузку на основании подробного анализа условий, возникающих во время пожара.

Предел огнестойкости строительных конструкций снижается с

увеличением действующих на них нагрузок и увеличивается при их уменьшении.

В зависимости от вида конструкции, условий ее сочленения с

другими строительными конструкциями, схемы загружения и невыгодного сочетания действующих нормативных нагрузок в сечениях элементов

конструкции и их узлах сочленения определяют максимальные значения

изгибающих моментов M n и усилий Nn . Расчет внутренних силовых

факторов (M n , Nn) , выполняемый по правилам сопротивления материалов

и строительной механики, называется статическим расчетом конструкции.

Пожарная нагрузка 4 это количество теплоты, МДж, выделяющейся

при полном сгорании всех веществ и материалов (в том числе, входящих в

состав строительных конструкций), находящихся в помещении или

поступающих в него.

Для определения пожарной нагрузки в здании создается

специальная комиссия, которая разрабатывает карту пожарной нагрузки. В

эту комиссию входят специалисты по технике безопасности, технологии

производства, а также представитель органов Государственной

противопожарной службы.

Пожарная нагрузка определяется на основе проектно4 конструкторской документации, технологических карт, натурного обследования помещений эксплуатируемых зданий, данных по пожароопасным свойствам веществ и материалов, представленных в справочной литературе, специализированных банках данных, а также результатов лабораторных и натурных испытаний.

В карте пожарной нагрузки должны быть указаны наименование, назначение и принадлежность здания; состав комиссии; перечень помещений и (или) пожароопасного участка с указанием размещения веществ и материалов; спецификация веществ и материалов в каждом помещении.

Карта пожарной нагрузки утверждается на стадии проектирования

здания руководителем проекта, а для эксплуатируемого здания 4

руководителем организации или предприятия.

Для оценки пожарной нагрузки в здании, по результатам которой

составляется карта пожарной нагрузки, необходимо составить перечень

всех помещений, расположенных в здании, и описание пожарной нагрузки

в каждом из помещений.

227

Описание пожарной нагрузки включает: определение

количества, вида, расположения и степени участия в возможном пожаре

веществ и материалов; эскиз помещения в плане с указанием расположения проемов, а также размеров помещения и проемов;

перечень веществ и материалов, представляющих постоянную и

временную пожарные нагрузки рассматриваемого помещения с указанием их пожароопасных свойств, способствующих

возникновению, развитию и распространению возможного пожара;

расположение на эскизе помещения пожарной нагрузки с указанием размеров площади и высоты объема, занимаемых горючими веществами

и материалами.

Далее выполняют расчет пожарной нагрузки в рассматриваемом (i4том) помещении.

Пожарная нагрузка в i4том помещении здания определяется по

следующей формуле

Qi = QПi + QBi ,	(4.1)
где QПi 4постоянная пожарная нагрузка; QBi	4 временная пожарная

нагрузка.

Постоянная пожарная нагрузка является частью пожарной

нагрузки, создаваемой веществами и материалами, входящими в состав

строительных конструкций, узлов крепления и сопряжений, а также

отделочных и облицовочных материалов.

Временная пожарная нагрузка является частью пожарной

нагрузки, создаваемой веществами и материалами, входящими в состав

сырья, оборудования, мебели, изделий, и т.п., находящихся в помещении, или поступающие в него.

Часть пожарной нагрузки, обусловленная веществами и материалами, расположенными на данном пожароопасном участке,

называется локальной пожарной нагрузкой. Расчетной пожарной

нагрузкой называется часть пожарной нагрузки, обусловленной веществами и материалами, сгоревшими в условиях пожара.

Значения постоянной и временной нагрузок определяются по

формуле

Q	Пi	(Q	) = ∑n H	M	i	,	(4.2)
		Bi	i= 1 i

где Hi 4 низшая теплота сгорания i 4того вещества или материала,

определяющая постоянную или временную пожарные нагрузки, МДж/

кг; Mi 4 масса i4того вещества или материала, создающая постоянную

или временную пожарные нагрузки, кг; n 4 число горючих веществ или материалов в i4том помещении, составляющих постоянную или временную

пожарные нагрузки.

228

Пожарная нагрузка, отнесенная к площади тепловоспринимающей

поверхности ограждающих конструкций, называется плотностью

пожарной нагрузки i4того помещения

QПOi =	Qi	,	(4.3)
	Fi

где Fi 4 площадь тепловоспринимающей поверхности ограждающих

конструкций i4того помещения, м2.

Пожарная нагрузка, отнесенная к площади ее размещения,

называется удельной пожарной нагрузкой i4того помещения

Q =

Qi

,

(4.4)

Уi

Si

где Si 4 площадь, занятая горючими и трудногорючими веществами,

определяющими пожарную нагрузку i4го помещения, м2.

Пожарная нагрузка, отнесенная к единице площади пола i4того

помещения, называется средней удельной пожарной нагрузкой

QУi =	Qi	,	(4.5)
	Ai

где Ai 4 площадь пола i4того помещения, м2.

Для определения расчетной пожарной нагрузки разрабатывается

сценарий развития возможного пожара. При этом необходимо учесть: развитие площади горения в зависимости от места возникновения

загорания , а также вида и места расположения веществ и материалов; их

скорость и полноту сгорания в зависимости от условий естественной или вынужденной вентиляции; воздействие на динамику пожара систем

пожаротушения. Расчетная пожарная нагрузка определяется на основе

критериев пожарной безопасности, установленных [43] для наиболее неблагоприятного с точки зрения этих критериев сценария развития

пожара.

Поведение строительных конструкций при пожаре определяется также температурным режимом пожара и его продолжительностью.

Количественные значения температуры в объеме помещения, а

также продолжительность пожара зависят от таких факторов, как вид и

количество сгораемых веществ, т.е. пожарной нагрузки; размещения

пожарной нагрузки в помещении; размеров и конфигурации помещения; размеров проемов в ограждающих конструкциях и т.д. Это означает, что

при одной и той же пожарной нагрузке возможны различные варианты

развития пожара и каждому варианту будет соответствовать своя

229

температурно4временная зависимость. В частности, для одного и того же

помещения при одинаковой пожарной нагрузке температурный режим

пожара и продолжительность (τ 1,τ 2) зависят от количества проемов в ограждающих конструкциях.

В случае большого количества проемов температура в помещении

достигает своей максимальной величины t1max			в течение короткого
промежутка времени τ 1max (стадия		развития	пожара). Снижение
температуры на стадии затухания τ	1з	происходит также с большой

скоростью. Продолжительность таких пожаров τ 1 небольшая. Малое

количество проемов в ограждающих конструкциях способствует увеличению времени развития τ 2max и затухания пожара τ 2з, а значение

максимальной температуры t2max ниже, чем в первом случае (рис. 4.1)

Рис.4.1.Температурныережимы пожара в помещении:

1 4 с большойпроемностью в огражда4 ющих конструкциях;2 4 с малой проемностьювограждающих конструкциях

Кривые развития среднеобъемной температуры в помещении, где произошел пожар, в зависимости от вида и количества пожарной нагрузки,

показаны на рис. 4.2 [44] .

Вид и количество пожарной нагрузки, определяющие

максимальную температуру в помещении и продолжительность пожара,

зависят от назначения здания [44] .

При пожарах в жилых и административных зданиях отмечалась

температура 100041100оС, а продолжительность пожара 4 142 часа. При

пожарах в крупных универмагах и в зданиях театров наблюдалась

230

Рис.4.2.Кривые изменениясреднеобъемной температуры при пожаре взависимости отвидагорючейнагрузки

температура 110041200оС, при этом продолжительность пожаров, в ряде случаев, превышала 243 часа. Высокая температура отмечалась во время

пожаров в складских помещениях. Так, при пожаре склада горючих

жидкостей и смазочных материалов, продолжавшемся свыше 2 часов, температура в помещении достигала 1300оС.

Степень повреждения конструкций в условиях пожара зависит не

только от температуры пожара, но и от времени его развития и затухания. В случае малого промежутка времени в пределах стадии развития пожара

строительные конструкции не всегда успевают прогреться до значения

критических температур, при достижении которых они перестают удовлетворять требованиям противопожарных норм. Увеличение этого

времени может способствовать достижению конструкцией своего предела огнестойкости. Необходимо отметить, что «отказ» железобетонных

конструкций, находящихся в условиях пожара, может произойти не только

на стадии его развития, но и на стадии затухания. Поэтому время, в течение которого происходит затухание пожара, также влияет на поведение строительных конструкций.

231

В настоящее время наблюдается тенденция оценивать огнестойкость

строительных конструкций при действии реального температурного

режима пожара, т.к. этот режим может значительно отличаться от стандартного. На рис. 4.3 показаны кривые прогрева конструкции при

реальном температурном режиме пожара, которые в пределах стадии

развития пожара могут располагаться выше или ниже кривой прогрева конструкции при стандартном режиме. В первом случае (кривая 2) предел

огнестойкости конструкции при реальном режиме пожара меньше, чем при

стандартном (кривая 1), а значит и требование пожарной безопасности не будет выполнено. Во втором случае (кривая 3) условие пожарной

безопасности выполняется, но при этом не всегда могут удовлетворяться

требования экономического характера.

Рис. 4.3. Кривыепрогрева конструкцийпри:

14«стандартном»пожаре; 2, 3 4 реальных пожарах

В соответствии с [45] для расчетной оценки огнестойкости строительных конструкций предлагается использовать температурный

режим пожара, стадия развития которого описывается логарифмическим

законом, отличающимся от стандартной температурно4временной зависимости. Это отличие учитывается коэффициентом температурного режима пожара ψ , а сам пожар называется отличным от «стандартного».

В соответствии с рис. 4.4	значение коэффициента ψ	равно
отношению температур tвψ tв ,	где значения температур	tвψ и

tв рассматриваются при одном и том же времени τ i на стадии развития

пожара.

232

Рис.4.4.Режимыпожара: 1 4«стандартный»;

2, 3 4 отличные от «стандарт4 ного»

Изменение среднеобъемной температуры нагревающей среды на

стадии развития пожара описывается выражением

tвψ	= ψ 345 lg(8τ			+ 1) + tн ,		(4.6)
где τ 4 время действия пожара по «стандартному» режиму, мин;
tн 4 начальная температура, равная 20оС.
В формуле (4.6) коэффициент ψ				вычисляется по формуле:
ψ	= 1,37 −	150Kп − 0,65			,	(4.7)
			Kп2104
где Kп 4 коэффициент, учитывающий фактор проемности, м0,5.
Значение коэффициента ψ			может быть больше или меньше
единицы (при ψ = 1 значение 4 tвψ =			tв , что соответствует «стандартному»

режиму пожара).

Значение коэффициента проемности выражается следующей формулой:

233

Kп =	Aп	H	,	(4.8)
		A

где Aп 4 площадь вертикальных проемов, м2;

H 4 средняя высота проемов, м;

A 4 полная площадь всех горизонтальных и вертикальных ограждающих

конструкций помещения, м2.

Для режимов пожаров, отличных от «стандартного» (рис. 4.4), время

достижения максимального значения температуры tmax				вычисляется по
следующей формуле
τ max =	QCУ			(4.9)
			.
	8318Kп −	2
		4021Kп
Значение температуры tmax		определяется по		формуле (4.6)
при τ = τ max .

Скорость снижения температуры на стадии затухания

пожара, оС/мин, равна

	VЗ =	98000Кп − 1500	.	(4.10)
		QCУ

В формулах (4.9, 4.10) величина пожарной нагрузки QCY и значение

коэффициента Kп определяются соответственно по формулам (4.5) и (4.8).

Время, в течении которого наблюдается затухание пожара (рис. 4.4)

τ З	=	tmax −	tн	.	(4.11)
		VЗ
Время действия пожара: τ а = τ р +			τ з , где τ		р = τ max 4 время развития

пожара, а τ з 4 время затухания пожара..

Необходимо отметить, что в настоящее время существуют и другие методы как приближенной оценки режима пожара, так и методики, моделирующие поведение газовой среды при пожаре в помещении [46, 47].

Эти методы позволяют более точно учитывать влияние проемности,

количества и вида пожарной нагрузки, размеров помещения и других факторов на температурный режим пожара.

К таким методам, в частности, относится использование

интегральной модели поведения газовой среды в помещении, т.е. определение среднеобъемной температуры в зависимости от выше4

перечисленных факторов. 234

Кроме этого, используется зонный подход в моделировании

поведения газовых сред при пожаре. Суть этого метода заключается в

выделении характерных зон в объеме помещения (конвективная колонна над очагом горения, припотолочный слой раскаленных газов и

относительно холодный нижний слой газов), а также разбиение этих зон на

более мелкие зоны. При этом определяется изменение среднеобъемной температуры в каждой из выделенных зон. Зонное моделирование дает

возможность рассчитывать несущую способность строительных

конструкций и их огнестойкость не от действия среднеобъемной температуры в помещении, а в зависимости от среднеобъемной

температуры рассматриваемых зон.

Развитие вычислительной техники позволило также моделировать поведение газовых сред при пожаре, используя уравнения конвективного

тепломассообмена (полевое моделирование) [48]. С помощью этого

дифференциального метода определяются температурные поля в средах, омывающих строительные конструкции и их элементы.

Интенсивность нагрева конструкций зависит также от

теплофизических характеристик конструкционных материалов.

К ним относятся: коэффициент теплопроводности λ tem , Вт/(м•К);

удельная теплоемкость Ctem , Дж/(кг•К); коэффициент температуро4

проводности atem , м2/с. Кроме этого, важной характеристикой,

используемой в расчетах конструкций на огнестойкость, является степень

черноты поверхности материала ε , а также характеристика

проницаемости, влагопереноса и др.

Для различных материалов зависимость λ tem и Ctem от

температуры их нагрева t носит линейный характер и выражается следующим образом:

λ tem =	A +	Bt ;	(4.12)
Ctem =	C +	Дt ,	(4.13)

где А, В, С, Д 4 коэффициенты, зависящие от вида материала.

Значения коэффициентов А и С даны при начальной температуре

tн . Формулы (4.12,4.13) получены путем апроксимации экспериментальных

результатов, полученных при испытании различных материалов. Значения λ tem зависят также от плотности материала ρ , кг/м3. С

увеличением температуры материалов плотностью выше 1800 кг/мз

наблюдается снижение значений λ tem и для этих материалов в формулу

(4.12) значения коэффициента В подставляются со знаком «4».

235

Для более пористых материалов с плотностью не более 1800 кг/мз

увеличение температуры материала способствует увеличению значений

λ tem . При этом в формуле (4.12) величины коэффициента В имеют знак

«+». Для материалов с различной плотностью величина удельной

теплоемкости возрастает с увеличением температуры материала.

Влагосодержание в пористых материалах также оказывает влияние на изменение λ tem и Ctem . С увеличением влагосодержания материала значения этих теплотехнических характеристик возрастает, при этом значения λ tem 4 по экспоненциальному закону, а Ctem 4 по линейному.

Нельзя оценивать огнезащитную эффективность тех или иных материалов только по характеристикам λ tem и Ctem .

Для оценки этой эффективности необходимо знать коэффициент

температуропроводности, определяемый по формуле

atem	=	λ tem	.	(4.14)
		Ctem

С уменьшением значения atem огнезащитный эффект материала увеличивается.

Характер изменения λ tem и Ctem в зависимости от влажности

пористого материала позволяет упростить учет влияния этой влажности на

коэффициент температуропроводности. Влияние влагосодержания бетона на величину его температуропроводности рассмотрено в разделе 7.

Значения степени черноты материала ε изменяются от 0 4 для прозрачных и белых поверхностей до 1 4 для абсолютно черной

поверхности. Чем меньше значение степени черноты, тем меньше

поглощение поверхностью конструкции падающего на нее теплового потока. Степень черноты зависит от температуры. Так, для стали при

изменении ее температуры от 100оС до 300оС значение степени черноты

мало изменяется и составляет 0,4, а с увеличением температуры до 400оС степень черноты достигает величины, равной 0,85.

При дальнейшем увеличении температуры значение степени

черноты практически не изменяется.

Со стороны необогреваемой поверхности конструкции степень черноты ε = 1 , а нагревающей среды в огневых камерах установок для огневых испытаний конструкций принимается ε = 0,85 .

Теплофизические характеристики для некоторых строительных материалов (данные ЦНИИСК им. Кучеренко) даны в таблице 4.1.

В формулах(табл.4.1) для определения λ tem и Ctem приведены

значения

236

Таблица 4.1

Теплофизические характеристики

Степень черноты, ε			0,74	0,94	0,625	0,867	0,89	0,92	0,92
	,
	tem
Удельная	теплоемкость, С Дж/(кг К)		440 + 0,48t	710 + 0,42t	710 + 0,83t	770 + 0,63t	849 + 0,59t	582 + 0,63t	1250 + 0,63t
	,
Коэффициент	теплопроводности	Вт/(м К)	48-0,0365t	0,34+0,00017t	1,14-0,00055t	0,62-0,00033t	0,23+0,00035t	0,049+0,000184t	0,026+0,00016t
		,
		tem
		λ
Средняяплотность	ρ ,
	сухомсостоянии),	3	7800	1580	2250	1930
		кг/м					900	125	200
	(в
Материал			Сталь углеродистая	Кирпич глиняный обыкновенный	Тяжелый бетон на известняковом заполнителе	Цементно-песчаная штукатурка	Сухая гипсовая штукатурка	Минераловатные плиты	Фосфатное огнезащитное покрытие по стали

237