Расчет пожарных рисков / Ocenka i raschet pozharnogo riska (NIIPPB) 2012

ния

Данные для вычисления скорости человека.

Согласно работе Холщевникова В.В. и Самошина Д.А. [Холщевников В.В., Самошин Д.А. Эвакуация и поведение людей при пожарах. 2009.], ско-

рость движения человека на участке пути l-го вида при плотности	F(r )	в
	j

данном направлении можно считать случайной величиной, подчиняющейся нормальному распределению с числовыми характеристиками:

(1− a ln

F (rj )

), F (r ) > F 0 ;

v0

Mv =

l

F 0

j

0

,

) ≤ F

0

,

математическое ожидание

v

F (rj

F (rj

)

) > F 0

σ v

σ (v0 )(1− a ln

),

F (r

;

F 0

=

l

j

σ (v

0

),

) ≤ F

0

,

среднеквадратичное отклонение

F (rj

где v0

и σ (v0 ) – математическое ожидание скорости свободного движения

людей в потоке и ее среднее квадратичное отклонение, [м/с], в зависимости от эмоционального состояния человека (Таблица 6.4); Fo – предельное значе-

ние плотности людского потока, до достижения которого возможно свобод-

ное движение людей по l-му виду пути (плотность не влияет на скорость движения людей) ; al – коэффициент адаптации людей к изменениям плотно-

	сти потока при движении по l-му виду пути;	F(r )	–	значение плотности
		j

людского потока в j-м направлении, чел./м2.

Тогда текущую скорость человека в (6.2) (без учета влияния ОФП) сле-

дует вычислять по формуле:

vi	12		σ v	+ Mv
	(t) = ∑θ j	+ 6
	j =1			,

где θ - случайная величина, распределенная равномерно на интервале [0,1].

Значения используемых констант следует принимать по Таблице 6.4.

Таблица 6.4. Значение emSt для различных видов путей

Вид пу-	Fo,	al	Эмоциональное состояние, emSt
ти, l	м2/м		1 –		2 –		3 –		4 –
			комфорт-		спокойное		активное		повышен-
			ное						ной	актив-
									ности
			v0	σ (v0 )	v0	σ (v0 )	v0	σ (v0 )	v0	σ (v0 )
			м/с	м/с	м/с	м/с	м/с	м/с	м/с	м/с
Горизон.	0,06	0,295	0.57	0.08	0.96	0.047	1.3	0.66	1.75	0.083
Проем	0,08	0,295	0.57	0.08	0.96	0.047	1.3	0.66	1.75	0.083
Лестница	0.1	0,400	0.57	0.08	0.96	0.047	1.3	0.66	1.75	0.083
вниз
Лестница	0,08	0,305	0.31	0.47	0.54	0.03	0.775	0.47	1.08	0.05
вверх

194

Начало

G, DoorList,

FurnitureList,

PeopleList,

FDFList

Расчет полей S для всех расчетных случаев и присвоение каждому человеку своего начального поля

PeopleList – множество параметров, описывающих людей в здании и их начальное положение PeopleList ={ Peopleii }, i=1,…,Np; Np – количество людей в здании.

People=<ID_man; TypeObj; Name; NameFloor; X; Y; Exit; Mobility; Age; Size; Color, Gender; EmSt; EdLevel; Role>

DoorList ={<ID, Status_d>}, где Status_d – состояние дверей на момент эвакуации. FurnitureList - список параметров, описывающих мебель

G – список параметров. описывающих геометрию здания FDFList – значения ОФП

t=1			t – номер временного расчетного шага

i=1	i=1,…,Np; Np – количество людей в здании.

		Activity_i,- внутренняя переменная, отражает способ передвижения человека: 0- недвижимый человек, 1 –
		передвигается нормально, 2 – двигается низко наклонив голову, 3 – двигается на четвереньках
	Activity_i >0	ДА, 1.1.2
	ДА	Человек двигается в	НЕТ
		дыму
	ОФП достигли
	значений		Имеется задымление в
	несовместимых с
		НЕТ	пределах видимости на пути к		ДА
	жизнью человека
ДА,			текущему выходу с этажа
1.1.2.1
		При t=t-1 уже обнаружено
Человек становится		задымление на пути к	ДА, 1.1.2.5,	1.1.2.6
		текущему выходу с этажа
недвижимым, Activity =0
			НЕТ,		Имеется другой
					незадымленный выход
	НЕТ,		1.1.2.3
					с этажа
	1.1.2.2
					ДА,
		НЕТ,
					1.1.2.4
		1.1.2.7	Продолжается движение к
			прежнему выходу с этажа
		1.2. Вычисление
		вероятностей сдвинуться в			С вероятностью λ человек
		каждом из направлений с
					продолжает движение к
		учетом оптической
					прежнему выходу, с
		плотности дыма
					вероятностью 1-λ –
					направляется к другому
		1.3-3. Определение новой			ближайшему
НЕТ,					незадымленному выходу
		координаты человека в
1.1.1
		зависимости от плотности
		людей в направлении и
		оптической плотности дыма,
	ДА, 4	Человек достиг	НЕТ, 5
		выхода
	Человек удаляется из		По значению оптической
			плотности, определяется
	расчетной схемы
			значение Activity
		Np
		Есть движимые люди
		(Activity>0) в расчетной			Конец
		схеме, T’эв

Рис. 6.8.2. Блок-схема алгоритма расчета движения людей.

Движение по лестнице. Переход с лестницы на этаж.

Если путь наружу из здания (или, например, из пристройки в основное здание) предполагается через выходы, расположенные на k-м этаже, тогда:

- план k-го этажа не включает лестницы (марши и межэтажные пло-

щадки), ведущие на k-ый этаж;

- план любого другого этажа здания (или его части - пристройки)

включает все лестницы, ведущие с этого этажа по направлению к k-му этажу,

полностью (т.е. со всеми маршами между 2-мя этажами и межэтажными площадками).

Границей этажа принимается выход наружу (для этажей, содержащих выходы наружу) или место стыка марша, ведущего с этажа по направлению к k-му этажу, с соседним этажом.

Движение по лестничным маршам и межэтажной площадке рас-

считывается как, если бы это был горизонтальный участок пути, но с учетом изменения скорости в соответствии Таблицей 6.8.3.

Алгоритм вычисления поля S.

Принимается следующая условность при расчете поля S. Если путь на-

ружу из здания (или, например, из пристройки в основное здание) предпола-

гается через выходы, расположенные на k-м этаже, тогда:

- план k-го этажа не включает лестницы (марши и межэтажные пло-

щадки), ведущие на k-ый этаж;

- план любого другого этажа здания (или его части - пристройки)

включает все лестницы, ведущие с этого этажа по направлению к k-му этажу,

полностью (т.е. со всеми маршами между 2-мя этажами и межэтажными площадками).

Границей этажа принимается выход наружу (для этажей, содержащих выходы наружу) или место стыка марша, ведущего с этажа по направлению к k-му этажу, с соседним этажом.

Возможны другие варианты в зависимости от объемно-планировочного решения здания. Эти случаи рассматриваются индивидуально.

196

nA ´ nB

	План каждого этажа «помещается» в плоскую ортогональную сетку с
размером ячейки a × a		(размер ребра a ячейки выбирается таким образом,
чтобы	выполнялось		условие	a ≤ min d .	Допускается,	что
0 < anA	- A < a,0 < anB - B < a		(то есть сетка может «выходить» за пределы зда-
ния, но не более чем на размер одного ребра), где A ,					B – соответственно ши-

рина и длина прямоугольника, в который вписывается план этажа, nA , nB –

количество ячеек приходящихся на длину и ширину этого прямоугольника соответственно.

Формируется вспомогательный двумерный массив G размером элементов. Элементам этого массива начальные значения присваиваются по следующему алгоритму:

– если на ячейку ортогональной сетки приходится стена (или ее часть)

или препятствие (или его часть), тогда соответствующему элементу вспомо-

гательного массива присваивается значение «0» (непроходимая ячейка);

–если ячейка приходится на выход из здания, то соответствующему элементу массива G присваивается значение номера этого выхода exit;

–всем остальным элементам массива присваивается значение «пусто».

Этот массив данных представляет дискретный вариант геометрии этажа зда-

ния.

Формируется (еще один) двумерный массив размером nA ´ nB элемен-

тов, который собственно и будет являться полем S. Заполнение этого массива происходит по следующему принципу:

– элементам массива S, соответствующим непроходимым препятствиям из массива геометрии G, присваиваются заведомо большие значения (боль-

ше, чем предполагаемая длина пути от самой дальней точки до выхода, на-

пример, nA ×nB );

– в общем случае ячейки, соответствующие выходам, заполняются единицами, все остальные – нулями (если следует посчитать поле S с учетом

только определенного выхода(ов), тогда ячейки, соответствующие этому вы-

ходу(ам), заполняются единицами; а ячейки, соответствующие всем осталь-

ным выходам, – значениями nA ×nB , т.е. эти выходы считаются стенами при расчете данного поля S);

– начинается «обход» получившегося массива: для каждой ячейки (i,j)

поля S, имеющей значение «0», определяется множество «ненулевых» сосе-

дей (то есть элементы массива, которым уже присвоено значение отличное от

«0» или nA ×nB , и являющихся соседними с рассматриваемой ячейкой. Если среди соседей рассматриваемой ячейки существуют ячейки-непроходимые препятствия, тогда все соседние ячейки стоящие «за» за такой ячейкой сточ-

ки зрения рассчитываемой исключаются из рассмотрения), вычисляется дли-

на шага в ячейку (i,j) из каждого «ненулевого» соседа и прибавляется значе-

ние этого соседа. Ячейке (i,j) присваивается минимальное значение среди всех вариантов.

Схема расположения соседних ячеек относительно центральной ячейки

(i,j):

	(i-2,j-1)		(i-2,j+1)
(i-1,j-2)	(i-1,j-1)	(i-1,j)	(i-1,j+1)	(i-1,j+2)
	(i,j-1)	(i,j)	(i,j+1)
(i+1,j-2)	(i+1,j-1)	(i+1,j)	(i+1,j+1)	(i+1,j+2)
	(i+2,j-1)		(i+2,j+1)

Соответственно длины шагов в соседние ячейки из центральной сле-

дующие:

	50.5		50.5
50.5	20.5	1	20.5	50.5

	1	(i,j)	1
50.5	20.5	1	20.5	50.5
	50.5		50.5

198

Можно использовать другие алгоритмы расчета поля расстояний.

6.2. Тестирование используемых моделей

Для оценки адекватности, используемых математических моделей движения людей и их численных (программных) реализаций необходимо проводить их верификацию, используя набор тестовых примеров, включаю-

щих в себя следующие: движение в прямом коридоре при открытых гранич-

ных условиях (проверка достижения максимума потока и выход на стацио-

нарное положение, проверка растекания), движение в прямом коридоре при периодичных граничных условиях (проверка на выполнение свойств фунда-

ментальной диаграммы), обтекание поворотов, движение через проемы, дру-

гие тестовые примеры подтверждающие корректность модели. Натурные данные для сравнения могут быть взяты из открытых источников.

7. Расчет социального пожарного риска. Основные расчетные величины и зависимости, используемые для оценки социального пожарного риска

При проведении расчета по оценке социального пожарного риска учи-

тывается степень опасности для группы людей в результате воздействия опасных факторов пожара, ведущих к гибели 10 человек и более.

7.1. Определяют вероятность Q10 гибели 10 и более человек в результа-

те пожара по следующей формуле.

		0,				(t р + tн..э. ) < tб ;
				если
Q10		0,			t р	< tбл	< (t р + tн..э. ),N < 10;	(7.1.1)
	=			если
	M-9					< tбл	< (t р + tн..э. ),M ³10,
			,	если	t р
		M

где М – максимально возможное количество погибших в результате пожара человек, N – количество работающих в объекте защиты человек.

	M = N ×	t p + tнэ − tбл	(7.1.2)
		t p

где N – количество работающих в помещении (здании), чел.

7.2. Вероятность гибели от пожара 10 и более человек в течение года

R10 рассчитывают по формуле

R10 = Qп Рпр (1 − Рэ )(1 − Рпз )Q10

(7.2.1)

7.3. Для эксплуатируемых здании (сооружений) расчетное значение со-

циального риска допускается проверять окончательно с использованием ана-

литических данных по формуле

	R10 =	N10	,	(7.3.1)
		T × N об

где N10 – число пожаров, повлекших за собой гибель 10 и более человек в те-

чение периода наблюдения Т, лет, Nоб – число наблюдаемых объектов.

8 Порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска

8.1. Анализ пожарной опасности здания

Перед проведением анализа пожарной опасности проводится сбор сле-

дующих данных об объекте защиты:

−объемно-планировочные решения объекта защиты (проектную документацию необходимо предоставить в формате программы «Autocad»);

−теплофизические характеристики ограждающих конструкций и размещенного на объекте оборудования;

−вид, количество и расположение горючих материалов (очагов возгорания);

−определение пожарной нагрузки;

−количество, вероятность расположения людей в здании и их мо-

бильность;

−системы обнаружения, оповещения и тушения пожара, противо-

дымной защиты и огнезащиты, системы обеспечения безопасности людей.

Сбор информации осуществляется на основе опросного листа (Прило-

жение А)

200

На базе собранных данных производится предварительный анализ по-

жарной опасности объекта защиты и выбор возможных сценариев развития пожара. Сценарий определяется следующими особенностями:

−параметры окружающей среды;

−размещение очага возгорания;

−начальные значения параметров объекта защиты;

−определение геометрии расчетной области;

−расположение людей внутри объекта защиты.

Выбор размещения очага возгорания производится экспертами, исходя из местоположения и свойств горючей нагрузки и вероятности ее возгорания,

предполагаемой динамики развития пожара, расположения путей эвакуации

и выходов из объекта защиты.

После определения всех необходимых входных данных для полевого метода производится расчет для получения динамики распространения ОФП при пожаре. На основании полученных результатов рассчитывается время достижения каждым из ОФП предельно допустимого значения на путях эва-

куации.

Критическое время по каждому из опасных факторов пожара определя-

ется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения

на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.

Предельно допустимые значения по каждому из ОФП составляют (со-

гласно ГОСТу 12.1.004-91):
по повышенной температуре – 70 оС;
по тепловому потоку – 1400 Вт/м2
по потере видимости – 20 м;
по пониженному содержанию кислорода – 0,226		кг·м-3;
по	каждому из токсичных газообразных	продуктов горения
(СО2 – 0,11	кг·м-3; СО – 1,16·10 -3 кг·м-3; HCL – 23·10 -6 кг·м-3).

Для помещений с соизмеримыми горизонтальными размерами крити-

ческое время определяется как максимальное из критических времен для эва-

куационных выходов из данного помещения (время блокирования последне-

го выхода).

Определяется время блокирования tбл

tбл = min{tкрп.в. ,tкрТ ,tкрт.г. ,tкрO2 ,tкрт.п.}

(8.1.1)

8.2. Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций произво-

дится в порядке описанном разделе 6.

8.3. Определение величин индивидуального пожарного риска для выбранных сценариев развития пожара

На данном этапе, на основании собранных данных для получения tэв и tбл проводится моделирование эвакуации людей и определение расчетного времени эвакуации tр из объекта защиты (Раздел 6), численное моделирова-

ние выбранных сценариев пожара (Раздел 5). Сценарий пожара рассматрива-

ется до момента полной эвакуации людей или полной блокировки эвакуаци-

онных путей.

После определения tбл и tэв в соответствии с разделом 6 определяется расчетная величина индивидуального пожарного риска Qв. и сопоставляется с нормативным значением индивидуального пожарного риска QНВ .

Алгоритм проведения оценки пожарного риска представлен в виде блок-схемы (Рисунок 5).

В процессе оценки величины риска для выбора критического уровня анализируемых рисков должны исследоваться начальные события или об-

стоятельства, последовательность потенциально опасных событий, любые смягчающие факторы и характеристики, а также природа и частота возмож-

ных пагубных последствий идентифицированных опасностей. Эти критерии и меры должны распространяться на риски для людей, имущества и окру-

жающей среды и должны включать значения неопределенностей оценок.

202