Приложение Л (рекомендуемое). Метод расчета требуемого предела огнестойкости строительных конструкций

Приложение Л

(рекомендуемое)

Метод расчета требуемого предела огнестойкости строительных конструкций

Л.1 Расчет требуемых пределов огнестойкости

Метод расчета требуемых пределов огнестойкости железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций промышленных зданий (сооружений) учитывает характеристики технологических процессов и устанавливает соответствующие требования к огнестойкости конструкций, исходя из нормируемого риска достижения предельного состояния конструкций по признаку потери несущей и теплоизолирующей способностей в условиях реальных пожаров.

Требуемые пределы огнестойкости устанавливаются на основе определения эквивалентной продолжительности пожаров и коэффициента огнестойкости. Коэффициент огнестойкости рассчитывают в зависимости от заданной предельной вероятности отказов конструкций в условиях реальных пожаров.

Л.1.1 Расчет требуемых пределов огнестойкости в помещении проводят для случаев локального или объемного пожаров. Для определения вида пожара сначала по рисункам Л.1 и Л.2 находят минимальную продолжительность начальной стадии пожара (НСП) . При распространении огня по пожарной нагрузке, отличающейся по свойствам от древесины, продолжительность НСП вычисляется по формуле

, (Л.1)

где , - средние скорости выгорания древесины и i-го компонента твердого горючего или трудногорючего материала, ;

= 13,8 МДж/кг, - низшие теплоты сгорания древесины и i-го компонента соответственно, МДж/кг;

, - средние линейные скорости распространения по древесине и i-му компоненту соответственно, м/мин.

После определения продолжительности НСП проверяют неравенство:

, (Л.2)

где - площадь под пожарной нагрузкой, .

Если условие (Л.2) выполняется, то пожарная нагрузка расположена сосредоточенно, в помещении будет локальный пожар.

В противном случае пожарная нагрузка расположена рассредоточенно, в помещении будет объемный пожар.

На основе данных проектной документации, пожарно-технических обследований, а также справочных материалов определяется эквивалентная продолжительность пожара для выбранной конструкции в рассматриваемом помещении. Эквивалентную продолжительность пожара определяют по известным значениям проемности помещения П, и характерной длительности пожара , ч.

Фактор проемности помещения при объемном пожаре П рассчитывают по формуле

(Л.3)

где S - площадь пола, ;

V - объем помещения, ;

- площадь, ;

- высота i-го проема в помещении, м;

N - количество проемов.

В случае локального пожара фактор проемности рассчитывают по формуле

, (Л.4)

где H - расстояние от зеркала горения до конструкции (высота помещения), м;

F - площадь пожарной нагрузки (разлива), .

Характерную длительность объемного пожара , ч, для твердых горючих и трудногорючих материалов рассчитывают по формуле

, (Л.5)

где - общее количество пожарной нагрузки j-го материала в кг (j = 1, ..., M);

M - число различных видов нагрузки;

- средняя скорость выгорания древесины, ;

- средняя скорость выгорания j-го материала, ;

- весовая доля j-й пожарной нагрузки.

, определяют экспериментально или по справочным данным.

При горении ЛВЖ и ГЖ продолжительность локального пожара , мин, рассчитывают по формуле

, (Л.6)

где G - количество ЛВЖ и ГЖ, которое может разлиться при аварийной ситуации, кг;

- средняя скорость выгорания ЛВЖ и ГЖ, ;

F - площадь разлива, .

Для рассматриваемого типа конструкций по номограммам (рисунки Л.3 - Л.9) определяют эквивалентную продолжительность пожара [ - определено по формулам (Л.5) или (Л.6) в зависимости от вида пожара, а П вычислено по формулам (Л.3) или (Л.4)].

Л.1.2 Коэффициент огнестойкости выбранной конструкции определяют по значению предельной вероятности отказов с учетом допустимой вероятности отказов конструкций . Значения в зависимости от того, какой группе конструкций i принадлежит выбранная конструкция, приведены в таблице Л.1.

Таблица Л.1 - Допустимые вероятности отказов конструкций от пожаров

Группа конструкций	Вероятность отказов
Вертикальные несущие конструкции, противопожарные преграды, ригели, перекрытия, фермы, балки Другие горизонтальные несущие конструкции, перегородки Прочие строительные конструкции	10(-6) 10(-5) 10(-4)

Предельные вероятности отказов конструкций в условиях пожаров рассчитывают по формуле

, (Л.7)

где - вероятность возникновения пожара, отнесенная к 1 площади помещения;

- вероятность выполнения задачи (тушения пожара) автоматической установкой пожаротушения;

- вероятность предотвращения развитого пожара силами пожарной охраны.

рассчитывают по методу, приведенному в ГОСТ 12.1.004, или берут из таблицы Л.2.

Таблица Л.2 - Вероятности возникновения пожара для промышленных помещений

Промышленный цех	Вероятность возникновения пожара Р_о, м/год х 10(-5)
По обработке синтетического каучука и искусственных волокон Литейные и плавильные Механические Инструментальные По переработке мясных и рыбных продуктов Горячей прокатки металлов Текстильного производства Электростанций	2,65 1,89 0,60 0,60 1,53 1,89 1,53 2,24

Оценки берут из таблицы Л.3.

Таблица Л.3 - Вероятности выполнения задачи АУП

Тип АУП	Вероятность выполнения задачи
Установки водяного пожаротушения: спринклерные; дренчерные Установки пенного пожаротушения Установки газового пожаротушения с: механическим пуском; пневматическим пуском; электрическим пуском	0,571 0,588 0,648 0,518 0,639 0,534

устанавливают по статистическим данным или расчетом с учетом установки автоматических средств обнаружения пожара, сил и средств пожарной охраны. В случае отсутствия данных по пожарной охране и системе пожарной сигнализации следует положить .

По вычисленным значениям определяют значение характеристики безопасности , при необходимости интерполируя данные таблицы Л.4.

Таблица Л.4 - Значения характеристики безопасности

Вероятность отказов конструкций при пожаре Р_п_i	Характеристика безопасности бета	Вероятность отказов конструкций при пожаре Р_п_i	Характерис- тика безопасности бета
\ 10 | 2,5 | 0,6 } x 10(-5) 0,3 | / \ 10 | 2,5 | 0,6 } x 10(-4) 0,3 | | /	3,7 4,1 4,4 4,5 3,1 3,5 3,8 4,0	\ 10 | 2,5 | 0,6 } x 10(-3) 0,3 | / \ 10 | 2,5 | 0,6 } x 10(-2) 0,3 | /	2,3 2,8 3,2 3,5 1,3 2,0 2,5 2,6

Л.1.3 Расчет коэффициента огнестойкости проводят по формуле

. (Л.8)

В качестве примера в таблице Л.5 приведены значения для условий и , .

Таблица Л.5 - Коэффициент огнестойкости

Площадь отсеков S, м2	Вертикальные несущие конструкции, противопожарные преграды, балки, перекрытия, фермы	Другие горизонтальные несущие конструкции, перегородки	Прочие строительные конструкции
1000 2500 5000 7500 10000 20000	1,36 1,52 1,69 1,79 1,84 2,03	0,99 1,14 1,26 1,31 1,42 1,47	0,58 0,75 0,87 0,94 0,99 1,10

Л.1.4 Требуемый предел огнестойкости рассчитывают по вычисленным значениям и

. (Л.9)

Примеры

1 Определить требуемую огнестойкость железобетонной плиты перекрытия над участком механического цеха при свободном горении 100 кг индустриального масла на площади F = 3 . Размеры помещения 18 х 12 х 4 м, в помещении есть проем с размерами 4 х 3 м. Принять, что допустимая вероятность отказов равна .

Расчет

Из справочников найдем, что скорость выгорания масла . Тогда вычислим продолжительность локального пожара по формуле (Л.6)

Проемность П в случае локального пожара определим по формуле (Л.4)

.

Теперь найдем эквивалентную продолжительность пожара для железобетонной плиты перекрытия при горении индустриального масла. По рисунку Л.4 получим ч. Согласно условию задачи , а по таблице Л.2 находим . Тогда предельная вероятность , вычисленная по формуле (Л.6), равна:

.

Интерполируя данные таблицы Л.4, находим, что . Теперь вычислим коэффициент огнестойкости по формуле (Л.8):

.

Требуемый предел огнестойкости равен:

.

2 Определить требуемую огнестойкость железобетонной плиты перекрытия над участком механического цеха в условиях объемного пожара при свободном горении древесины с плотностью нагрузки . Размеры помещения 18 х 12 х 4 м, в помещении есть проем с размерами 4 х 3 м. Принять .

Расчет

Определим фактор проемности П. Объем V помещения равен

.

Тогда по формуле (Л.3) получаем

.

Характерную продолжительность пожара вычислим по формуле (Л.4). Общее количество пожарной нагрузки G равно

кг.

По формуле (Л.4) определяем, что

ч.

По рисунку Л.7 определяем эквивалентную продолжительность пожара для железобетонной плиты перекрытия при вычисленных значениях П и . Получаем, что ч. С учетом вычисленного в примере 1 значения найдем требуемый предел огнестойкости :

ч.