Использование расчётных моделей для оценки пожарного риска

Уральский Институт ГПС МЧС России

Материалы учебного семинара

«РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ

ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ»

Екатеринбург 19-21 мая 2009 года

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ

ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОГО РИСКА.

Грачев Владимир Юрьевич

Доцент кафедры САПР УГТУ-УПИ, руководитель группы компаний «Грачев и Партнеры»

Мое сообщение посвящено вопросам, связанным с расчетами и использованием различного рода моделей при выполнении инженерных расчетов

Термины

Прежде, чем начать освещать эту тематику, я бы хотел обсудить термины, которые будут использоваться в моем докладе. Для термина «модель» я бы предложил следующее определение:

Модель – это упрощенное отображение зависимостей и закономерностей реальных объек тов и явлений в форме, удобной для решения практических задач.

Если мы говорим о пожарной безопасности, то моделями будут являться зависимости и яв ления, возникающие при пожарах.

Типы моделей могут быть разделены на два блока - это качественные и количественные мо дели.

Количественные модели оперируют понятиями, которые имеют некую численную харак теристику, в обычной нашей терминологии это расчеты.

Качественные модели это более основополагающие оценки зависимостей, которые не свя заны какими-то количественными характеристиками, также это могут быть некие соотноше ния типа «больше - меньше».

Например, если увеличить пожарную нагрузку, дать больше кислорода в помещение пожара, то прогрев конструкций будет больше. В этом заявлении нет ни одной численной величины, но, тем не менее, это зависимость с которой можно согласиться. Это и есть некая качественная мо дель явления, происходящего при пожаре.

Модель - это форма отображения реальной зависимости, удобная для инженерного анализа.

Если эта форма описана удобными для нас средствами какого-то математического аппарата, то её можно назвать математической моделью. Формулировка может быть примерно следующей:

Математическая модель – упрощенное отображение закономерностей реальных объек тов и явлений в форме математических зависимостей, то есть форме, удобной для расчета.

Понятно, что эта форма меняется со временем. Скажем, уровень понимания математических

зависимостей в середине XIX века был один, а в начале XXI века – другой. Логарифмические ли нейки, я помню, ещё использовали при расчетах когда я был молодым специалистом после инсти тута. Сейчас при повсеместном использовании вычислительной техники, математические зависи мости, которые мы можем использовать, будут гораздо более широкими, мощными чем раньше. И неизвестно, что будет завтра, какой у нас будет инструментарий и какие математические зависи мости в ходу через несколько лет.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

Свойства модели

Для того чтобы оценивать модели, я хотел бы остановиться на их свойствах. При рассмотре нии этой проблематики, можно выделить три аспекта.

1. Существенные параметры. Для каждой модели имеет смысл её рассматривать и ос мысливать с точки зрения набора параметров, которые являются существенными. Поскольку мы

берем за основу, что модель это некое упрощение, в необходимом и достаточном объеме, для ре шения какой-то практической задачи. Так как любой реальный процесс имеет бесконечное много образие различных свойств, то любое упрощение это сокращение набора параметров от бесконеч ности. Многие из этих свойств несущественны, неинтересны, или не могут быть осмыслены на каком-то этапе развития науки и техники. Поэтому любая модель это выделение существенных параметров. И я считаю, что основополагающим свойством модели, являются именно это те пара метры, которые для нее считаются существенными.

2. Область определения. Например рассмотрим движения дыма при пожаре. Предполо жим, мы говорим о том, что источник «пожара» - горящая сигарета. Человек закурил, положил

сигарету, дым поднялся на полметра, где произошла его стратификация. Мощности пожара от по жарной нагрузки в сигарете недостаточно, чтобы прогреть даже небольшое помещение таким об разом, чтобы сформировался припотолочный слой. Когда мы рассматриваем практическую задачу динамики опасных факторов пожара в помещениях зданий, мы как правило предполагаем, что

формируется слой горячих газов. Это говорит о том, что мощность пожарной нагрузки от сигаре ты выходит за рамки области определений двухзонной модели, используемой для расчета динами ки опасных факторов пожара при практических задачах.

3. Точность. Пусть дана модель, определили для неё существенные параметры и задали соответвующие исходные данные, в область определения заданной задачи модель попадает. Воз никает вопрос: с какой точностью результат, полученный на основании расчетов, соотносится с реальной жизнью? Это очень важный аспект для рассмотрения вопросов, связанных с различны ми расчетными процедурами и их использования для обоснования проектных решений.

Расчетные вопросы

Если посмотреть блок выполнения вопросов, то я предлагаю его представить в виде простой схемы (рис.6.1).

Вначале идет постановка практической задачи, которую мы как инженеры, эксперты, ре шаем. После этого идет сразу же рассмотрение такого вопроса: известно решение аналогичного вопроса практике или нет? Если проектируется уникальное здание и непонятно как оно будет строиться и эксплуатироваться, какие там будут ас пекты, и в практике готового решения нет, то это уже не задача проектирования, как отрасли практической деятельности, это задача уже научного исследования.

Вполне возможно, что после научного исследования и его апробирования могут идти уже инженерные подходы в проектировании, но в любом случае это не та инженерная практика, в которой мы обычно реша ем наши проектные задачи. Поэтому, если специа лист, который принимает решение или дает ему экс пертную оценку знает, что решение задачи известно из практики, то это решение можно считать инженер ным и применять обычные методы, которые исполь-

Рис.6.1. Расчетные вопросы. зуются при стандартной схеме «проектирование строительство-эксплуатация». Основополагающим в данной ситуации является понимание практики и принятие решения на основании обобщения предшествующего опыта.

Рассмотрим термин «Практика». Практика – это не нечто абстрактное, она привязана к времени и территории. Некоторые из зданий, которые проектируются, строятся, эксплуатируются сегодня, десять лет назад казались для нас и нашего города нереальными. Сегодняшние здания стали сложнее, многофункциональнее, более высокими, открытыми и так далее. То есть десять лет назад была одна практика проектирования, сейчас уже другая.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

Если, например, сравнить наш город Екатеринбург с Москвой, где многофункциональных высотных зданий с несколькими подземными этажами гораздо больше, то, конечно, следует отме тить что в Москве больше и объем осмысления процессов, которые происходят при эксплуатации таких зданий. То есть практика там в соответствующей шире, чем в нашем городе. Если группа проектировщиков ориентирована на решение проектной задачи в нашем регионе, и предполагает защитить решение в экспертизах в нашем регионе, то она будет ориентироваться на осмысление предыдущей практики именно нашего региона, со всеми вытекающими достоинствами и недос татками. Это конечно не исключает привнесение чего-то новаторского из других стран и регионов.

Понятно, что одна команда специалистов может быть узкоспециализированной и иметь практический опыт в какой-то ограниченной области, очень глубокий, хороший опыт, но ограни ченный. Другая команда специалистов может иметь более широкий кругозор, быть знакома с практикой других городов и регионов. То есть понятие практики субъективно. И когда нужно дать ответ на вопрос, известно решение или нет, то каждый из специалистов ориентируется на свой субъективный опыт.

Другой аспект это процесс решения задачи (рис.6.2). Его можно разбить на два крупных блока. Вначале идет некий анализ, некое осмысление, связанное с вычислением, рассмотрение за дачи на предмет определения существенных аспектов и их осмысление опять же на основании практики, инженерного видения и других аспектов, связанных с персональной квалификацией. В данном случае, применительно к тематике этого сообщения, слова «решение» и «модель» можно сопоставить. Если для задачи, которую рассматривает специалист, нужно качественное решение, он начинает создавать и анализировать некую качественную модель. Что можно выделить у качественной модели. Первое – из поставленной задачи выбрать набор аспектов, которые являются существенными. Второе – понять область определения модели, то есть соотносится ли эта мо дель, это решение с практикой или нет. И, соответственно, если есть понятие практики, если есть понятие области определения существенных

Рис.6.2. Расчетные вопросы. параметров, то сразу можно примерно сказать, каков будет результат. Понятно, что если это решение качественное, основанное на каких-то оценках, то и результат может быть не очень точным. Происходит постановка задачи по увеличению точности решения до результата, который был определен на этапе качественного анализа. Для этого должны

быть некие методы по созданию более точных моделей, как правило, это уже математические мо дели. Обычно вторым этапом идет количественное решение. Если есть два решения, одно из кото рых идет после другого, то можно понять, соответствуют ли численное и количественное решения качественному. Если они не соответствуют, значит, процесс где-то был неверен, а значит надо возвращаться к начальным точкам решения задачи.

На рисунке 6.3 изображена диаграмма, на которой отражено все вышеизложенное.

Первый этап - постановка задачи. Затем создается качественная модель и осмысливается область определения, после этого делаются качественные анализы модели. Результатом анализа является решение. Одним из свойств решения явля ется точность этого решения. Но, как правило, если речь идет об оценках каких-то аспектов, связанных с экономикой, с деньгами, с техническими аспектами, то точность такого качественного решения, не является удовлетворительной. В итоге задача переходит на этап уточнения. Делается количественная модель, включающая в себя количественный анализ и количественное решение.

Здесь есть два аспекта. В любом случае, любая количественная модель вторична по отношению к качественной. Не бывает так, чтобы вначале был расчет, а потом его общая оценка. Всегда идет наоборот – вначале общая оценка, а потом ка-

Рис.6.3. Расчетные вопросы. чественная модель.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

Соответственно, область определения количественной модели не должна выходить за преде лы области определения качественной модели. И, соответственно, точность решения количествен ной модели должна быть выше точности решения качественного анализа, иначе нет смысла вы полнять вторую процедуру. Соответственно, когда закончена эта двухэтапная процедура, всегда нужно делать проверку. Если точность количественного решения выше, чем качественного, зна чит, вполне может быть, что все правильно. А если точность количественного решения выходит за рамки того, что мы знаем из практики, это уже говорит о том, что вся процедура была сделана не верно. Что неверно был сделан расчет, качественный анализ, и, вполне возможно, неверно был сделан анализ по существу задачи. И в данном случае, если нет соответствия по области определе ния и точности решений, мы должны вернуться в начальную точку и проделать процедуру заново.

Но если одно другому соответствует, это еще не ответ «да, решение правильное», это ответ «мо жет быть решение достоверно», и надо проводить дополнительные процедуры доказательства того, что процесс расчета привел к положительному результату.

Тезисы

Хотел бы обратить внимание на два тезиса, применительно к такому инженерному анализу.

Тезисы субъективные, мои личные, но я пользуюсь ими в своей работе и при общении с коллега ми, когда обсуждаются результаты наших расчетов.

1. Расчет – это не основание для принятия инженерного решения. То есть решение нико гда не основывается на расчете. Расчет - это подтверждение правильности ранее сформулирован ного инженерного суждения. В данном случае, инженерное суждение - это качественная модель, основанная на практике. Есть инженер, у него есть персональная квалификация и опыт, и он под тверждает свое мнение расчетом.

2. Расчет – это уточнение некого мнения, основанного на инженерном суждении для того, чтобы точность инженерного суждения была приемлема для решения практических задач. То есть качественное решение ( «качественное», не в смысле хорошее, а в том смысле, что оно основано на общем рассмотрении) основывается на обобщении практики, личной квалификация инженера, его фундаментальных знаниях. Практика - это те данные, которые циркулируют в инженерной среде. Понятно, что это не слухи и не мнения из форумов интернета. Для того чтобы могла быть некая инженерная полемика, должны быть документированные достоверные данные. Лучше всего, чтобы эти данные были оформлены организациями, компетентными государственными структу рами, которые облечены полномочиями и имеют высокий уровень доверия. Хочу заметить, что, к сожалению, таких данных для инженеров у нас в России явный недостаток.

Примеры

1. Разрушение Трансвааль парка. Это не был прецедент разрушения при пожаре, но я при веду его для примера. В Интернете появилось несколько десятков различных «экспертиз» и мне ний по поводу этой аварии. Но официального отчета о причинах аварии, официальной экспертизы ни я лично, ни другие специалисты в этой области, не смогли найти и ознакомится с ней. Никто не мог сказать, где бы я, практикующий российский инженер, мог ознакомиться с этим документом, чтобы строить свои проектные решения на основании анализа причин этого трагического события.

2. Несколько лет назад было трагическое событие во Владивостоке, когда при пожаре в офисном здании погибло несколько человек. Во время пожара люди не вышли, хотя у них была возможность. Это произошло при довольно простой планировочной структуре здания и достаточ но обычной, с точки зрения функционирования объекта, ситуации обычного рабочего дня. Почему люди не вышли – мы не знаем, нет официального отчета. Есть информация из СМИ, что пожарные подразделения не могли подъехать к зданию, чтобы провести аварийно-спасательные работы и начать тушение. Почему они не могли подъехать мы тоже не знаем. Преграждали ли им путь ма шины на парковках, или бензина у них не было ? Во всяком случае, циркулировали различные слухи и домыслы, но инженеры этими данными пользоваться, конечно, не могут. Поэтому один из очень важных моментов для оценки моделей и оценке достоверности результатов расчетов - это набор достоверных данных, который является общеизвестным для достаточно большой категории специалистов и может являться некой основой для обобщения практики.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

Иерархия моделей

Глобальная иерархия моделей двухуровневая:

• качественный анализ,

• количественный анализ,

При рассмотрении различных аспектов использования моделей эта структура усложняется.

Можно сделать следующую схему иерархии моделей:

• Наверху расположена инженерная модель, то есть, инженерные суждения и экспертная оценка специалистов.

• Дальше идет концептуальная модель. Это уже выбор некоего известного математиче ского или какого-то другого аппарата для той расчетной ситуации, которая была определена на уровне инженерного анализа.

• Если есть концептуальная модель, то надо задать модель объекта для выполнения после дующих расчетов - расчетную схему. Например расчетная схема при расчете эвакуации опреде ляет где сколько людей в здании находится, какие будут пути их движения, на какие однородные участки разбит этот путь движения.

• Для выполнения расчета надо сделать численную реализацию, в настоящее время обыч но с использованием какой-либо программы. Этот уровень является вычислительной моделью.

Все это нужно для выполнения конкретных расчетов по выбранным методикам. Может быть и дальнейшее иерархическое уточнение моделей. В любом случае еще раз хочу обратить внимание, что на её вершине этой иерархии всегда стоит не численная модель, всегда стоит некая качественная модель. Потому что она в этом процессе, конечно, основополагающая.

Иерархия моделей при оценке пожарной опасности

Исходя из этой иерархии моделей, примерно хочу предложить рассмотреть иерархию моде лей при оценке пожарной опасности. Как мы должны поступать при разработке решений проти вопожарной защиты объектов, исходя из действующих нормативных документов в этой области.

• Анализ наличия нормативных решений. Вначале нужно проанализировать: существу ет или нет нормативное решение. Нет документов, в которых был бы список нормативных требо ваний. Мы постоянно занимаемся тем, что интерпретируем нормы. Интерпретируют эксперты,

интерпретирует проектировщик, интерпретируют все те специалисты, которые участвуют в разра ботке. Если отсутствуют нормативные требования (например жилое здание выше 75 метров и об щественное выше 50 метров), то надо разрабатывать специальные технические условия. Анализ на соответствие нормативным требованиям – это один из первых моментов, которые относятся к качественной модели объекта.

• Анализ несоответствий добровольным нормам. Если объект находится в области действия нормативных требований, то дальше нужно его рассматривать на отступления от этих норм («норм» в старой, привычной для нас терминологии), но я думаю что сейчас правильнее ска зать: рассматривать на несоответствие положениям добровольных норм. Очень важный аспект:

что же является тем существенным отступлением от положений добровольных норм, которое надо анализировать с точки зрения пожарной опасности.

• Анализ пожарной опасности объекта защиты. Анализ пожарной опасности – чисто инженерное суждение. Он не формализован, во всяком случае, я не знаю метода формализации или утвержденных пошаговых инструкций, как это делать. Этот анализ опять же основан на ква лификации специалиста и его субъективного обобщении известной практики.

• Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций. Мы должны её делать для расчета пожарного риска. Звучало много мнений, что есть данные по частоте пожаров не для

всех объектов. Предположим, взяли конкретное здание, например магазин на первом этаже в со седнем жилом доме, ранее переделанный из квартиры. Обращаемся к специалисту для расчета по жарного риска (нужно для заполнения декларации пожарной безопасности). Как специалист узна ет частоту реализаций пожароопасных ситуаций в этом объекте, чтобы выполнить оценку риска и подписать декларацию пожарной безопасности ? Вопрос этот также не формализуемый, основан ный на неком инженерном суждении. То есть также относится к качественным моделям.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

• Выбор сценариев пожара. Выбор сценариев пожара – это процесс, связанный с инже нерным виденьем специалиста. Выбор сценария является экспертным. Но сценарий пожара уже более близко подходит к понятию расчета, понятию исходных данных для расчета, но, тем не ме нее, это качественная модель. А все остальное это детализация сценария пожара.

• Выбор математической модели эвакуации, то есть методики для выполнения расчета.

Выбор адекватной модели напрямую влияет достоверность результата. Можно выбрать инте гральную модель, и можно сделать очень точные расчеты полевыми методами. Человек, который выбирает метод тот или иной метод понимает, что результат будет разным. Выбор метода, его обоснование, тоже является качественной моделью.

• Выбор математической модели динамики ОФП

• Выполнение расчетов:

• Задание расчетных схем

• Задание исходных данных в программу

• Извлечение результатов из программы

• Формулирование результата. Мы получили цифры, например, узнали, что, учитывая исходные данные, человек пройдет через эту дверь через 157 секунд или что температура в точке, расположенной на 2 м выше уровня пола через 159 секунд будет равняться 70 ºС. А как из полу ченных цифр сделать вывод, выполнены или не выполнены условия безопасной эвакуации? Такой вывод делается, опираясь на инженерное суждение специалиста. Это возвращает нас с уровня ко личественной модели к уровню качественной. То есть формулирование результата, это, опять же, качественный процесс, он не формализуем.

• А полученному результату можно доверять? Заключительный ответ на этот вопрос это тоже не расчетный аспект, а аспект качественного инженерного подхода.

Из этого всего большого объема только три строчки однозначно относятся к расчетам. И эти

строчки описывают наиболее трудоемкие процессы, которые сложнее всего поддаются осмысле нию. Исходя из этого анализа, возникает вопрос: нужно ли это вообще делать расчет, может луч ше обойтись без этого? Если мы на первых этапах, на основании качественной модели, определи ли результат с точностью 50%, потом сделали трудоемкие расчеты, потратили на это время, день ги, и получили не 50% а 40%, имело ли все это смысл ? Поэтому именно этот вопрос, анализ дос товерности всего процесса, я бы хотел обсудить в следующем блоке вопросов.

Достоверность. Валидация, верификация

К сожалению, вопросы доказательства достоверности расчетов не очень часто обсуждаются, терминология еще не устоялась.

Сейчас я начал находить в зарубежной литературе значок «V&V», который раньше, пока не изучил эту проблематику, я не знал. Если посмотреть документы за последние пять лет, то можно

увидеть, что почти каждое каждое инженерное общество, в том числе общества, связанные с про тивопожарной защитой, с вопросами расчета конструкций и так далее, они все выпустили доку менты по V&V, то есть валидации и верификации расчетов.

Термины «валидация» и «верификация» можно найти и в наших стандартах. К сожалению, они «зашиты» достаточно глубоко и не широко используются в практике. Единственное место, где

расшифровываются понятия «валидация» и «верификация», это Стандарт ИСО 9001 «Система ме неджмента качества», где на этих понятиях основаны процедуры построения систем контроля ка чества. Но там даны очень сложные определения этих понятий. Да и если посмотреть формули ровки в разных источниках, то они имеют почти одинаковый смысл, но различаются в нюансах.

Для того чтобы высказать свое виденье, я предлагаю две упрощенных формулировки. Эти форму лировки даны в «Руководстве для проведения расчетов конструкции», английского общества ин женеров-конструкторов (IStructE).

Верификация – документированное доказательство достоверности полученного резуль тата.

Тут важны два аспекта. Первое - должен быть итог, заключающий процесс. И второе - это документирование. Чтобы в этом документе были описаны процедуры получения доказательств и чтобы эти процедуры были воспроизводимы.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

Валидация – документированное доказательство достоверности метода.

Понятно, что каждый раз доказывать правильность результат и описывать правильность вы бранного метода не оптимально. Лучше при доказательстве достоверности результата брать дос товерные методы и анализировать правильность исходных данных и правильность выполнения процедур использования методов. Поэтому выделяется отдельно валидация как документирова ное подтверждение достоверности метода. Метод – это математическая модель, программное обеспечение и какие-то другие инструменты, использованные для расчета, если мы говорим о рас четах.

Методы верификации расчетов

Какие методы применяются при верификации расчетов? Из литературы, которую я проана лизировал, можно выбрать и классифицировать четыре метода. Не все методы универсальны. Од ни работают для любых задач, другие не для всех.

1. Инженерное суждение. Как я уже неоднократно говорил, практика, осмысление прак тики является главенствующим звеном в процессе принятия инженерных решений. И если мы зна ем, как ситуация выглядит в реальности, а расчет показывает что-то другое, то появляется недове рие к расчету и ко всей процедуре, которая ему предшествует. То есть это метод проверки, кото рый основывается на инженерном суждении. Вопрос как это документировать остается открытым, но, тем не менее, инженерное суждение для верификации расчетов - это универсальный метод.

2. Оценочный расчет. Например пусть выполнен сложный компьютерный расчет - расчет эвакуации из здания. Мы знаем усредненную пропускную способность двери или лестницы – ко личество человек на миллиметр ширины в секунду. Мы можем оценить по оценочным данным, и этим часто пользуются при расчете по эвакуации, что из офисного здания, где 1000 человек на

метр лестницы, люди будут выходить примерно 12 минут. Пусть выполненный расчет по про грамме для аналогичной ситуации показал 11,5 минут. Значит расчет, наверное, правильный. Зна чит результату расчета можно доверять при принятии проектного решения.

3. Анализ чувствительности. Он основан на зависимостях качественной и количествен ной модели. Предположим, что пропускная способность коридора пропорциональна плотности потока. Это качественная модель движения сформировавшегося людского потока. Увеличиваем

число людей в расчете на 10%, и, конечно, ожидаем пропорционального увеличения времени дви жения. Если вдруг время увеличивается непропорционально, значит, возникают какие-то нели нейные зависимости, значит, где-то возникают какие-то аспекты, связанные например с заужени ем какого-то элемента пути эвакуации в проекте здания. Надо анализировать и искать этот аспект.

Если пропорциональность соответствует, то есть количественное решение соответствует качест венному, значит расчету можно доверять с большой степенью вероятности.

4. Расчет с последующим уточнением. При расчете с последующим уточнением изменя ются не исходные данные расчета, а меняется сама модель. Например была интегральная модель пожара, пересчитали зонной моделью, получили соизмеримые данные и удостоверились, что, в принципе, решение правильное. Вот это относится к понятию «расчет с последующим уточнени ем».

Как пример, аспекты, которые связаны с вопросами расчетов из нашей практики. Год назад или даже чуть раньше, посмотреть, мы сделали внутреннюю процедуру валидации метода. У ав торов метода была концепция по дыму, задание дымовой фракции, то есть, процента дымовых частиц, которые образуются в дыму от горючего материала. У нас были другие данные. Чтобы по смотреть, как это соотносится, мы сделали следующее (рис.6.4):

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю

Рис.6.4. Расчетная модель.

Замоделировали аппарат из ГОСТа 12.1.044 «Пожаровзрыво-опасность веществ и материа лов», дымовую камеру 0,15 х 0,15 м, где горит небольшой образец, камеру смешения 0,8 х 0,8м, а в середине стоит оптический датчик. Мы складывали плотности дыма вдоль этого луча, замодели ровали горение образца с определенными заданными свойствами и смотрели, как это было бы по нашему ГОСТу.

Рис.6.5. Зависимость процессорного времени от шага сетки.

Начали мы с ячейки 100 мм, т.е. камера была разбита 8 х 8 х 8 ячеек, достаточно грубо. По следние расчеты выполняли с ячейкой до 10 мм. Если грубое разбиение на 100 мм считалось за 10 минут, то когда идет мелкое разбиение, там речь идет о днях, до 10 дней на мелком разбиении 10 х 10 мм. Казалось бы, меньше разбиваем, все получится точнее. Мы ожидали асимптоты, когда асимптотически решение придет к какой-то величине, которую будет видно на графике.

Что получилось? На рисунке 6.6 представлены графики оптической плотности дыма в каме ре смешения через разные промежутки времени. Через 150, 360 и 510 секунд. Три графика показа ны в зависимости от разбиения на участки. Мы не увидели ожидаемой нами асимптотической схо димости результатов к какой-то цифре. Это не говорит о том, что метод неправильный, что данные неправильно задаются или неправильно интерпретируются. Мы не провели проверочный анализ

расчета, вполне возможно, что в расчете, который мы делали, была какая-то ошибка в моделиро вании, выборке данных или еще в чем то. Задача была не практическая, мы не доходили до вери фикации результата. Я показываю эти результаты только как демонстрацию того, что без анализа, без документированного доказательства достоверности, доверять этим результатам смысла не имеет.

Предположим, вы в точке графика, соответвующей разбиению с величиной 80 мм видимость в дыму составляет 30 м, критерий безопасности выполнен. Посчитали чуть-чуть по-другому, в другом разбиении (например с разбиением 50 мм) и получили бы время блокирования в два раза

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю быстрее. Критерий безопасности не выполнен. При этом объект, его пожарная опасность, его свойства не поменялись. Поменялась только вычислительная модель объекта. То есть это иллюст рация того, что процедура доказательства правильности, процедуры верификации решений, они, конечно, очень важны для любой практической задачи.

Рис.6.6. Зависимость коэффициента поглощения от шага сетки.

Еще хотелось бы сказать, что если можно не пользоваться расчетом, а считать точность по лучаемых из качественного анализа достоверных, в смысле, достаточных, лучше в расчеты не ид ти и основываться на каком-то качественном суждении.

Стоимость и надежность решений пожарной безопасности

График на рисунке 6.7, в общем-то, может быть является ответом на вопросы, который звучали вчера

на круглом столе – а зачем считать риски? где эко номия денег? а как на это смотрят страховые ор ганизации? Вот поэтому здесь три кривые на графи ке, где по горизонтали показывается величина на дежности инженерного решения, а по вертикали стоимость этих решений, например решений пожар ной безопасности. Или вообще любых решений, это универсальный график.

Рис.6.7. Универсальный график.

Есть нормативный, минимальный уровень на дежности (вертикальная линия в зеленой точке). Зеленая линия – это стоимость противопожарных систем. Чем больше мы задаем надежность или эффективность этих противопожарных систем, тем они дороже стоят. Как правило, зависимость нелинейная. С какого-то момента времени удорожа ние становится существенным. Голубая линия отражает возможный ущерб, в данном случае, ущерб имуществу, ущерб от потери имущества, остановки непрерывности производства или дру гих факторов, связанных с пожарной опасностью.

То есть, сгорело здание – получили ущерб, но это вероятность. Увеличим надежность про тивопожарных систем – уменьшаем вероятность ущерба. Кривая вероятного ущерба тоже падает нелинейно. Если две этих кривых сложить, как некую интегральную оценку стоимости и решения, довольно часто получается кривая, у которой есть минимальная точка (красная точка на графике).

И, в принципе, не только государство должно говорить, что уровень безопасности должен быть не ниже одной миллионной, а собственник объекта или страховая компания узнавать, каким будет оптимальное решение с точки зрения эффективности вложения средств или их использования в будущем. Понятно уже, что вот эту точку на основании какого-то умозрительного решения найти очень сложно, практически невозможно, здесь надо считать. Но опять же, в этом случае речь идет о выборе каких-то более точных, глубоких методик, учитывающих большее число параметров. И они, конечно, будут создаваться, без них не обойтись.

Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска». Грачёв В.Ю