Нормирование огнестойкости конструкций как метод снижения пожарного риска

Уральский Институт ГПС МЧС России

Материалы учебного семинара

«РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ

ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ»

Екатеринбург 19-21 мая 2009 года

НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ

КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА

Мокроусова Ольга Анатольевна

Начальник кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС МЧС

России, кандидат педагогических наук

Пожарная безопасность

На стадии проектирования зданий и сооружений одним из первоочередных критериев обеспечения безопасности людей должен считаться критерий обеспечения безопасности людей при пожарах. То есть необходимо создать внутреннюю среду, в которой человек при возникновении пожара будет максимально защищен от воздействия его опасных факторов

по ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования». Как известно, опасны ми факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются пламя и ис кры, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения и термиче ского разложения, дым, пониженная концентрация кислорода.

Для защиты человека от пожарной опасности, возникающей во внутренней среде, должна быть предусмотрена система пожарной безопасности которая изложена в статье 5

Федерального закона от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требовани ях пожарной безопасности» [13], включающая в себя целый комплекс воздействий на среду человека, направленных на предупреждение возникновения пожаров, борьбу с ними и пре дупреждение чрезвычайных ситуаций.

Огнестойкость строительных конструкций

Предел огнестойкости

Одним из условий создания безопасной среды является обоснованный выбор строи тельных конструкций с пределами огнестойкости не ниже требуемых в соответствии со

статьей 87 п.2 табл. 21 [13]. Таблица 21 [13] устанавливает требования к минимальным пре делам огнестойкости несущих элементов здания — стенам, колоннам, другим несущим эле ментам, наружным ненесущим стенам, междуэтажным перекрытиям, настилам, фермам, балкам, прогонам, внутренним стенам лестничных клеток, маршам и площадкам лестниц.

Обеспечение заданной огнестойкости конструкций относится к числу важнейших элементов системы пожарной безопасности зданий, сооружений и объектов. Эта система состоит из большого числа взаимосвязанных элементов, оказывающих взаимное влияние друг на друга и на уровень пожарной безопасности объекта в целом. Поэтому, при проек тировании используется так называемый метод компенсации, который заключается в том, что при сохранении неизменным заданного уровня пожарной безопасности осуществля-

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

ется варьирование показателями различных элементов системы: показатели одних под систем уменьшаются при соответствующем увеличении показателей других подсистем.

При проектировании системы пожарной безопасности объекта должна решаться оп тимизационная задача с использованием математического аппарата теории оптимально го управления. В этом случае для каждого конкретного объекта может быть найдено та кое решение этой проблемы, при котором с учетом заданных ограничений достигается

минимум затрат на обеспечение установленного уровня пожарной безопасности. При чем, на практике целесообразно проведение как комплексной оптимизации системы (по иск глобального минимума), так и частичной оптимизации по одной или нескольким подсистемам. Во втором случае влияние остальных подсистем должно учитываться соот ветствующими ограничениями.

Таблицы 1 характеризует влияние огнестойкости строительных конструкций на эле менты системы пожарной безопасности [2,3].

ТАБЛИЦА 1. Влияние огнестойкости строительных конструкций на элементы системы по жарной безопасности зданий, сооружений и объектов

Направление проти- Параметры, технические решения, на которые существенно вопожарной защиты влияет огнестойкость (огнезащита)

Генеральный (ситуа- Величины противопожарных разрывов.

ционный план) Способы уменьшения разрывов.

Радиус обслуживания пожарных депо.

Требуемое количество пожарной техники.

Противопожарные Выбор материалов для противопожарных преград.

преграды Конструктивное исполнение преград.

Исполнение мест прохода коммуникаций через преграды.

Способы заполнения проемов в преградах.

Объемно- Размеры зданий и сооружений в плане.

планировочные реше- Этажность зданий и сооружений.

ния Вид технологического процесса.

Допустимая категория по взрывопожарной и пожарной опасно сти.

Вместимость объектов общественного назначения.

Площади пожарных отсеков.

Дислокация противопожарных преград.

Допустимость устройства встроек, вставок и т.п.

Допустимость проектирования многофункционального объекта.

Размещение помещений.

Требования к отделению помещений от других помещений.

Требования к выделению коммуникационных помещений.

Допустимость размещения в здании (сооружении) складов, мас терских, лечебно-профилактических учреждений и др.

Размещение актовых залов и аудиторий на этажах, их вмести мость и др.

Комплексная проти- Перечень помещений, из которых удаляется дым.

водымная защита Конструктивное исполнение элементов сетей противодымной защиты.

Исполнение каналов для прокладки сетей электропитания систем противодымной защиты.

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦЫ 1.

Направление проти- Параметры, технические решения, на которые существенно вопожарной защиты влияет огнестойкость (огнезащита)

Пути эвакуации Допустимость устройства:

- эвакуационных выходов через помещения;

- внутренних открытых эвакуационных лестниц;

- одного эвакуационного выхода из помещения;

- второго выхода на наружную лестницу;

- протяженность путей эвакуации;

- ширина путей эвакуации;

- ширина эвакуационных выходов;

- конструктивное исполнение путей эвакуации и др.

- выбор материалов для отделки и облицовки ограждающих кон струкций на путях эвакуации.

Противопожарная Выбор материалов и конструктивного исполнения легкосбрасы защита ваемых конструкций.

Автоматические сис- Исполнение ограждающих конструкций помещений АПС, АУП.

темы обнаружения и Исполнение ограждающих конструкций помещений каналов тушения пожара (шахт) для прокладки сетей пожарной автоматики.

Технологический Исполнение ограждающих конструкций помещений аппаратных, процесс которые должны продолжать функционировать при ЧС.

Исполнение мест прохода технологической аппаратуры и комму никаций через ограждающие конструкции.

Огнезащита технологической аппаратуры, нагрев которой при ЧС не допустим.

Отопление и венти- Допустимость устройства систем воздушного отопления.

ляция Устройство отступок, разделок у печей и перекрытий печей.

Возвышение дымовых труб над кровлей.

Размещение пылеуловителей.

Размещение помещений для вентоборудования.

Исполнение ограждающих конструкций венткамер.

Конструктивное исполнение:

Воздуховодов; коллекторов; противопожарных клапанов; мест пересечения воздуховодами ограждающих конструкций и др.

Противопожарное во- Определение необходимости устройства наружного противопо доснабжение жарного водоснабжения.

Выбор вида наружного водоснабжения.

Расход воды на пожаротушение.

Расчетная продолжительность пожаротушения.

Перечень зданий и помещений, в которых необходим внутренний противопожарный водопровод.

Допустимость размещения в здании (сооружении) пожарных на сосов и гидропневматических баков.

Исполнение ограждающих конструкций помещений для пожар ных насосов и гидропневматических баков.

Радиус обслуживания пожарных резервуаров.

Электрооборудование Способы прокладки проводов и кабелей. Исполнение коробов и

(силовое, молниеза- лотков для прокладки аварийного и эвакуационного освещения.

щита и т.п.) Конструктивное исполнение кабельных тоннелей (коридоров).

Конструктивное исполнение электропомещений (ТП, РУ, акку муляторных, зарядных станций и др.)

Определение категорий и типа молниезащиты.

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦЫ 1.

Направление проти- Параметры, технические решения, на которые существенно вопожарной защиты влияет огнестойкость (огнезащита)

Газоснабжение Теплоизоляция деревянных поверхностей в местах установки га зовых плит.

Отступки от котлов, водонагревателей, калориферов.

Допустимость отопления газовыми приборами.

Конструктивное исполнение помещений (камер) для размещения газового оборудования.

Мероприятия по ту- Достаточная огнестойкость основных несущих конструкций.

шению пожара опера- Достаточная огнестойкость противопожарных преград и защиты тивными подразделе- проемов в них.

ниями Правильное конструктивное исполнение путей следования опера тивных подразделений к очагу пожара (лестничных клеток, кори доров, вестибюлей, холлов, пожарных лифтов).

Из таблицы 1 видно, что нет ни одной из подсистем системы пожарной безопасно сти, на которые огнестойкость не оказывала бы существенного влияния. Огнестойкость существенно влияет не только на архитектурно-строительные решения, непосредствен но связанные со строительными конструкциями, но и на чисто инженерные решения.

Например, разрабатывается на первый взгляд не связанная с огнестойкостью под система — противопожарное водоснабжение. Однако выясняется, что основные исход ные параметры противопожарного водоснабжения (расходы воды на пожаротушение, расчетная продолжительность пожаротушения, радиус обслуживания пожарных резер вуаров и др.) определяются по нормативным документам по пожарной безопасности в зависимости от степени огнестойкости зданий (сооружений). От огнестойкости зависит и

решение об устройстве того или иного вида противопожарного водоснабжения. Огне стойкость влияет на размещение и конструктивное исполнение помещений для пожар ных насосов и на другие технические решения.

Согласно [13] одной из основных характеристик пожарной безопасности зданий и сооружений является степень их огнестойкости.

Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных кон струкций.

Показателем огнестойкости строительных конструкций является предел огне стойкости.

Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конст рукций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков пре дельных состояний:

• потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R);

• потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е);

• потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на не обогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I) или достижения пре дельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогре ваемой поверхности конструкции (W).

На основе анализа международных стандартов и опыта огневых испытаний предложе но введение дополнительных показателей огнестойкости - тепловое излучение (W) и дымо-

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

газонепроницаемость (S). Данные показатели определены в техническом регламенте «Об общих требованиях пожарной безопасности» [13].

Требуемый (нормируемый) предел огнестойкости строительных конструкций уста навливают с учетом таких факторов, как:

а) ответственность и ценность объекта;

б) размеры противопожарных зон;

в) величина и характер пожарной нагрузки;

г) характер и интенсивность газообмена в условиях вероятного пожара;

д) типы используемых систем пожарной сигнализации и пожаротушения. При этом целесообразно использовать вероятностно-статистический подход, позволяющий учиты вать вероятность возникновения и развития пожара на конкретном объекте [8].

Строительные конструкции, рассчитанные по всем правилам строительной механики на эксплуатацию в течение длительного времени, при пожаре могут разрушаться за считан ные минуты.

Оценка огнестойкости

Одним из условий огнестойкости строительных конструкций является сохранение ими несущих и ограждающих функций во время пожара. Для оценки огнестойкости используют экспериментальные и расчетные методы. В статье 87 п.10 [13] указано: «Пределы огнестой кости и классы пожарной опасности строительных конструкций, аналогичных по форме,

материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огне вые испытания, могут определяться расчетно-аналитическим методом, установленным нор мативными документами по пожарной безопасности».

Экспериментальные методы основаны на проведении испытаний образцов конструк ций в огневых печах при стандартном температурном режиме. Расчетные методы — на ма тематическом моделировании теплового и прочностных состояний строительных конструк ций при стандартном температурном воздействии или в условиях реального распределения пожарной нагрузки в помещениях с учетом реальной конструктивной компоновки здания.

Применение расчетных методов для оценки огнестойкости конструкций в настоящее время весьма ограничено. Основная причина – отсутствие надежных методов определения тепло физических и механических характеристик материалов строительных конструкций в диапа зоне температур пожара.

При определении пределов огнестойкости строительных конструкций расчетными ме тодами необходимо учитывать:

1. нагрузки должны приниматься в соответствии с конкретным проектом здания или сооружения, в котором будет применяться та или иная конструкция;

2. тепловое воздействие на конструкцию определяется тепловым полем при реальном пожаре, для контроля используется стандартная кривая;

3. расчет предела огнестойкости следует выполнять на основе теплового поля, наблю даемого в конструкции;

4. в качестве начальных температур среды и конструкции принимают 20° С, если нет обоснования для другого значения температуры.

В зависимости от типа конструкции, а также условий ее эксплуатации проверке путем расчета подлежат несущая и теплоизолирующая способность конструкции. Для определения несущей способности конструкции считается достаточной также оценка по критическим температурам материалов конструкции, имеющим решающее значение для несущей спо собности.

Расчетный метод не распространяется на конструкции, у которых предполагается (на основе поведения аналогичных при испытаниях), что их огнестойкость характеризуется достижением критической плотности.

В тех случаях, когда нагрузки не заданы, а также для типовых конструкций (исполь зуемых в различных проектах), пределы их огнестойкости должны рассчитываться с учетом максимальной нормативной нагрузки.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий». 5

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

При указании в технической документации на конструкцию предела огнестойкости, полученного расчетным путем, должно приводиться также значение нагрузки, для которой он определен.

При оценке пределов огнестойкости по несущей способности должны учитываться следующие показатели.

• Во-первых, воздействие различных нагрузок на конструкции. Так, с увеличением на грузки предел огнестойкости нагруженных конструкций уменьшается. В данном случае ве личина предела огнестойкости конструкций должна определяться, как правило, в наиболее напряженном сечении, подверженном воздействию пламени и высоких температур.

• В то же время предел огнестойкости конструкции тем выше, чем больше значение приведенной толщины конструкции (отношение площади сечения конструкции к ее обогре ваемому периметру).

• В-третьих, при определении предела огнестойкости статически неопределимых кон струкций следует учитывать, что их предел огнестойкости, как правило, выше предела огне стойкости аналогичных статически определимых конструкций за счет перераспределения усилий на менее напряженные и нагреваемые с меньшей скоростью элементы. При этом также необходимо учитывать влияние дополнительных усилий, возникающих вследствие температурных деформаций.

• В-четвертых, если говорить о горючих материалах, из которых выполнена конструк ция, то нужно сказать, что горючесть не определяет предела огнестойкости конструкции. В то же время следует учитывать, что применение материалов групп горючести Г3 или Г4 вместо НГ или Г1 может понизить предел огнестойкости конструкции, если скорость их вы горания будет выше скорости прогревания.

При оценке же пределов огнестойкости по теплоизолирующей способности следует учитывать:

• Во-первых, предел огнестойкости слоистых ограждающих конструкций равен или выше суммы пределов огнестойкости отдельно взятых слоев. Следовательно, увеличение числа слоев ограждающей конструкции (оштукатуривание, облицовка) повышает ее предел огнестойкости по теплоизолирующей способности.

• Во-вторых, пределы огнестойкости ограждающих конструкций с воздушной про слойкой в среднем на 10% выше пределов огнестойкости тех же конструкций без воздушной прослойки. Эффективность же воздушной прослойки тем выше, чем больше она удалена от обогреваемой поверхности; при замкнутых воздушных прослойках их толщина не влияет на предел огнестойкости.

• В-третьих, пределы огнестойкости ограждающих конструкций с несимметричным расположением слоев зависят от направленности теплового потока. С той стороны, где ве роятность возникновения пожара выше, рекомендуется располагать негорючие материалы с низкой теплопроводность.

• В–четвертых, увеличение влажности конструкций позволяет сделать вывод об уменьшении скорости прогрева и повышению огнестойкости. Вместе с тем следует учиты вать те случаи, когда увеличение влажности увеличивает вероятность внезапного хрупкого разрушения материала или появления местных выколов (это характерно для бетонных и ас бестоцементных конструкций).

Исследования огнестойкости строительных конструкций

Экспериментальные исследования огнестойкости строительных конструкций в нашей стране начали проводить с 1946 года во ВНИИПО, в течение долгого времени их возглавлял основатель российской теории огнестойкости профессор А.И. Яковлев. Значительный вклад в развитие теории огнестойкости строительных конструкций внесли В.И. Мурашов, В.П.

Бушев, В.А. Пчелинцев, В.Ф. Федоренко, И.Г. Романенков, В.Н. Зигерн-Корн, В.М. Ройт ман, К.С. Молчадский, А.Ф. Милованов и другие ученые. На основе созданной в начале 50-х

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

годов XX века экспериментальной базы проводились испытания используемых в то время строительных конструкций.

Кроме огнестойкости строительных конструкций исследовались прочностные, дефор мационные и теплофизические свойства материалов при высоких температурах.

Многие исследования посвящены разработке основ и принципов расчета строительных

конструкций на огнестойкость. Впервые были сформулированы задачи расчета огнестойко сти конструкций (статическая и теплотехническая), рассмотрены особенности напряженно го деформируемого состояния конструкций при нагреве, схемы разрушения в предельном состоянии с учетом изменения прочностных, упругопластичных и теплофизических свойств материалов при нагреве; предложены аналитические и инженерные методы расчета [4].

Оптимальное проектирование строительных конструкций

Решение проблемы пожарной безопасности, которое включает оценку огнестойкости строительных конструкций в условиях пожара, экспертизу пожара, обеспечение эвакуации людей, невозможно без знания закономерностей процесса развития пожара в помещении.

Одним из наиболее перспективных методов определения параметров пожара является ме тод математического моделирования.

Рассмотрим один из прогрессивных методов – метод оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости. Метод ба зируется на адекватном натуре математическом моделировании поведения конструкций с огнезащитой в условиях пожара.

Подходы к проектированию огнестойких конструкций

Возможны два подхода к проектированию конструкций, удовлетворяющих требова ниям по огнестойкости:

а) первый подход, основанный на рекомендациях табл. 21 [13] по минимальным пре делам огнестойкости строительных конструкций (в зависимости от степени огнестойко сти конкретного здания или сооружения);

б) второй подход, основанный на анализе планировочных и конструктивных характе ристик здания, вида и количества пожарной нагрузки в его помещениях, а также на пе реходе от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые строительные конструкции [6].

В соответствии со статьей 78 п.2 [13] второй подход применяют для зданий, на которые отсутствуют нормативные требования пожарной безопасности.

При первом подходе требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций здания

(стен, колонн, элементов лестничных клеток, перекрытий и покрытий) принимают равными минимальным пределам огнестойкости, приведенным в табл. 21 [13], а пределы огнестойкости каждой конкретной конструкции определяют с использованием стандартного температурного режима.

При втором подходе требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций здания принимают равными эквивалентной продолжительности пожара для конструкций данного ти па, определенной по рекомендациям [6].

Переход от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые конструкции позволяет свести пожары, возможные в данном помещении, к стандартному, по режиму которого исследуются пределы огнестойкости конкретных строи тельных конструкций. Это дает возможность по значениям пределов огнестойкости конкретных строительных конструкций прогнозировать их поведение в условиях реальных пожаров.

Расчет оптимальных параметров конструкций

Расчет оптимальных параметров конструкций (средств огнезащиты), удовлетворяющих

требованиям по огнестойкости при минимальной массе, материалоемкости и стоимости, целесо образно производить в соответствии с предлагаемым алгоритмом оптимального проектирова ния. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования огнестойких строительных конструк-

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий». 7

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

ций (средств огнезащиты) при использовании первого подхода приведена на рис. 1, а аналогич ная блок-схема при использовании второго подхода - на рис. 2.

На первом этапе оптимального проектирования по схеме рис. 1 в соответствии с табл. 21

[13] в зависимости от степени огнестойкости зданий назначают требуемый предел огнестойко сти для: несущих элементов зданий, наружных стен, перекрытий и покрытий, лестничных кле ток.

На последующих этапах проектирования организуется итерационный процесс по двум свя занным между собой циклам:

а) для вариантов исполнения строительных конструкций без огнезащиты (см. правую часть схемы);

б) для вариантов конструкций с огнезащитой различного исполнения (см.левую часть схе мы).

Расчет фактических пределов огнестойкости СК проводится как на этапе проекти рования конструкций без огнезащиты, так и на этапе проектирования конструкций с ог незащитой (см. блок-схему рис. 1). Для расчета следует использовать методики, учиты вающие с достаточной точностью все основные тепловые, физико-химические и меха нические процессы, происходящие в конструкциях с огнезащитой при пожаре, а также сопровождающие их изменения тепло-физических и механических свойств материалов.

Адекватность натуре используемых математических моделей должна быть подтверждена сравнением результатов расчета с экспериментальными данными.

На этапе проектирования конструкций с огнезащитой для выбранных огнезащитных

составов и материалов определяются характеристики, необходимые для проведения рас четов. Набор характеристик и методы их определения должны соответствовать математи ческим моделям и методикам, используемым для расчета огнестойкости конструкций с огнезащитой.

Расчет требуемых толщин огнезащиты каждого из выбранных вариантов производится по условию равенства фактического и требуемого (нормируемого) пределов огнестойко сти СК с огнезащитой. В тех случаях, когда допустимо введение понятий приведенной толщины и критической температуры металла, для определения требуемых толщин огне защиты целесообразно использовать предварительно построенные номограммы для со ответствующих параметров.

Для выбранной конструкции огнезащиты и определенных расчетным путем ее пара метров разрабатывается технология изготовления и монтажа на строительных конструк циях, подлежащих огнезащите, с использованием прогрессивных технологических средств и приемов.

На заключительном этапе очередного цикла оптимального проектирования проводится рас чет стоимости и массы выбранного варианта огнезащиты.

Рассмотренные циклы повторяются в процессе оптимального проектирования до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень критерия оптимальности (минимум массы, мате риалоемкости и стоимости СК с огнезащитой).

Принципиальные отличия алгоритма оптимального проектирования огнестойких строи тельных конструкций с использованием второго подхода (см. схему рис. 2) от описанного вы ше алгоритма заключается в следующем.

На первом этапе оптимального проектирования, в данном случае по результатам пожарно технического обследования или на основе анализа проектной документации, определяются раз меры помещений рассматриваемых зданий, параметры проемов помещений, вид и количество пожарной нагрузки в помещениях. По этим данным с помощью методик, изложенных в реко мендациях [6], определяются значения эквивалентной продолжительности пожара для каждой из

типовых конструкций (элементов перекрытий, колонн, стен). Определенные таким образом зна чения эквивалентной продолжительности пожара используются на последующих этапах опти мального проектирования (см. схему рис. 2), содержание которых аналогично первому алго ритму.

Для выбранных конструкций оптимального исполнения проводятся огневые испытания по

ГОСТ30247.1-94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции".

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий». 8

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

РИС.1. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости, с использованием первого подхода, осно ванного на рекомендациях табл. 21 [13]

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

РИС.2. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования строительных конструкций, удовле творяющих требованиям по огнестойкости, с использованием второго подхода, основанного на переходе от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые строительные конструкции

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

Испытания допускается не проводить в тех случаях, когда:

а) исполнение выбранных конструкций близко к исполнению конструкций данного типа, уже прошедших огневые испытания;

б) для конструкций данного исполнения отсутствуют методики испытаний.

Требования к методам расчета пределов огнестойкости

К современным методам расчета пределов огнестойкости строительных конструкций предъяв ляются следующие требования [3, 7, 9].

1. В теплотехнической части расчета следует учитывать: дегидратацию бетона, физико химические превращения в огнезащите и сопровождающие их процессы массопереноса; влияние физико-химических превращений на теплофизические характеристики материалов; пространствен ную неравномерность температурного поля, вызванную, в частности, узлами крепления огнеза щиты к конструкциям.

2. Строительные конструкции, как правило, следует рассчитывать как единые пространствен ные системы, а при раздельном рассмотрении конструкций следует учитывать их взаимодействие друге другом и с основанием, т.е. совместную работу конструкций в зданиях или сооружениях, в ко торых они будут применены.

3. В статически неопределимых системах следует учитывать дополнительные усилия, возни кающие вследствие температурных деформаций.

4. При проведении статического расчета следует учитывать с достаточной точностью нерав номерное распределение температуры по сечению конструкций и влияние температуры на физи ко-механические характеристики материалов.

5. Жесткость элементов конструкций при расчете следует определять с учетом неупругих де формаций.

Вывод

Таким образом, к числу главных задач, решаемых при проектировании строительных кон струкций, помимо обеспечения их достаточной несущей способности в условиях обычной экс плуатации, относится выполнение условия их достаточной огнестойкости при пожаре. Ввиду больших размеров, сложной пространственной формы и высокой степени нагруженности кон струкций экспериментальное определение их фактических пределов огнестойкости не всегда представляется возможным. С этой целью для определения фактических пределов огнестойко сти данных конструкций целесообразно использовать разработанные расчетные методики.

Литература

1. Страхов В.Л. Оптимальное проектирование огнестойких строительных конструк ций. / Моделирование пожаров и взрывов. Под общ. ред. Н.Н. Брушлинского и А.Я. Король ченко. – М.: Изд. Пожнаука, 2000. – С.365-446.

2. Грушевский Б. В., Яковлев А. И., Кривошеее И. Н., Шурин Е. Т., Климушкин Н. Г. Пожарная профилактика в строительстве. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. – 452 с.

3. Давыдкин Н.Ф., Страхов В.Л. Огнестойкость конструкций подземных сооружений. –

М.:ТИМР, 1998.

4. Давыдкин Н.Ф., Страхов В.Л., Каледин Вл.О., Кругов A.M. Метод конечных элементов в расчетах огнестойкости неоднородных конструкций сложной структуры и формы. //Альм.: Пробле мы развития транспортных и инженерных коммуникаций, 1996, №3-4. - С.44–54.

5. Методы исследования цементного камня и бетона. / Под ред. З.М. Ларионовой. – М.:

Стройиздат, 1970. – 160 с.

6. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях различного назначе ния (рекомендации). / Под ред. И.С. Молчадского. – М.: ВНИИПО МВД РФ, 1988. – 56 с.

7. Милованов А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. - М.:

Стройиздат, 1998. – 304 с.

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.

8. Молчадский И.С, Присадков В.И. Вероятностно-статистический метод определе ния требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций. // Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. Тр. – М.: ВНИИПО МВД СССР, 1986. – С.63-70.

9. Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конст рукций. - М.: Высшая школа, 1989. – 400 с.

10. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Рудзинский В.П. Расчет нестационарного прогрева многослойных огнезащитных конструкций. // Вопросы оборонной техники. Сер. 15.

Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 1994, Вып.1(109)-

2(110). – С.30-36.

11. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Рудзинский В.П. Математическое моделирование работы и определение комплекса характеристик вспучивающейся огнезащиты. // Пожа ровзрывобезопасность, 1996, т.5, №2. – С.21-30.

12. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Кругов A.M., Мельников СВ., Давыдкин Н.Ф. Оп тимизация огнезащиты строительных конструкций. // Пожаровзрывобезопасность, 1997, т.6, №1. – С.26-35.

13. Федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123–ФЗ. Технический регламент о требова ниях пожарной безопасности.

14. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. - М.: Стройиз дат, 1988. – 143 с.

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

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОГО РИСКА» Мокроусова О.А.