автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Ограничение распространения пожара по жилым зданиям конструктивными методами

На правах рукописи

Ми Зуи Тхань

ОГРАНИЧЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА ПО ЖИЛЫМ ЗДАНИЯМ КОНСТРУКТИВНЫМИ МЕТОДАМИ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность»

(строительство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель

Официальные оппоненты-

доктор технических наук, профессор Корольченко Александр Яковлевич

доктор технических наук, профессор Ройтман Владимир Миронович

кандидат технических наук, доцент Казиев Махач Магомедович

Ведущая организация

Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК)

часов на заседа-

Защита состоится » 200.5" года в

нии диссертационного совета Д 212.138.04 при Московском государственном строительном университете по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набережная, дом 8, в ауд. 2.2.$.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан «_»_200_года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ширшиков Б.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

В условиях современной социальной ситуации потребность для жилья граждан Республики Вьетнама, особенно для жителей в больших городах таких как Ханой и Хошимин очень велика Поэтому строится много многоэтажных жилых зданий в городах. Помимо этого, развитие научно-технического прогресса и повышение уровня жизни привели к необходимости улучшения бытовых условий людей. Насыщения жилых помещений бытовой техникой, предметами домашнего обихода повышает пожарную опасность зданий, что подтверждается данными пожарной статистики.

В мире, на протяжении последнего десятка лет в жилых зданиях городов, особенно крупных и крупнейших, обстановка с пожарами существенно обострилась. Пожары в жилых зданиях крупных и крупнейших городов составляют до 85-87% от общего число пожаров в них. Анализ пожарной статистики показывает, что ежегодно в мире регистрируется около 6,9 млн. пожаров, на которых погибают примерно 69,3 тыс. человек. Распределение пожаров и погибших от пожаров по континентам имеет следующий вид- в Европе происходит 2,2 млн. пожаров и погибают 25 тыс. человек, в Азии - 1,0 млн. пожаров и 30 тыс чел., в Северной Америке - 2,3 млн. пожаров и 6,5 тыс. чел., в южной Америке - 0,5 млн. и 2,5 тыс. чел., в Африке -0,8 млн. пожаров и 5 тыс чел , в Австралии - 0,1 млн. пожаров и 0,3 тыс. человек. Погрешность этих оценок не превышает 10-15%, но при этом следует учитывать, что по различным причинам значительная часть пожаров не регистрируется Поэтому общее число пожаров, ежегодно возникающих на нашей планете можно оценить примерно в 10 млн., т.е. каждые 3 секунды на земле где-нибудь возникает пожар. Каждый час при пожарах погибают 8 чел. и несколько десятков человек получают травмы.

В СРВ, в которой проживают 78 млн. чел., ежегодно происходит 4000 пожаров, на которых погибают более 70 чел.

По данным Всемирного Центра пожарной статистики в большинстве развитых стран мира (более 20 стран) суммарные потери от пожаров и затраты на борьбу с ними еже! одно составляют примерно 1% валового внутреннего продукта (ВВП) национальной экономики, причем 0,3% ВВП приходится на ущерб от пожаров и 0,7% ВВП - на затраты, связанные с борьбой с пожарами. Затраты на борьбу с пожарами в среднем в два раза превышают ущерб от пожаров.

В каждой стране примерно половину всех пожаров составляют пожары в зданиях (40% от всего) и на транспорте. При этих пожарах погибают примерно 95% всех погибших от пожаров. При этом в жилых зданиях происходит около 80-85% всех пожаров в зданиях. В 1997г. доля пожаров в жилых зданиях от числа пожаров во всех зданиях составляет: для США - 73,7%; для России - 83,9%; для Великобритании - 61,9%; для Новой Зеландии - 96,1%. Следовательно, 95% всех погибших на пожарах людей погибают при пожарах в зданиях или на транспорте, в том числе 80% - в жилых зданиях; 10% - в других зданиях; 5% - на транспортах; 1% - в лесах;

4% - в других пожарах.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА

В жилых зданиях, несмотря на принимаемые меры, пожары возникают регулярно. Крупные и крупнейшие пожары в жилых зданиях сопровождаются гибелью большого числа тюдей и огромными материальными потерями.

Проблема гибели людей на пожарах в России - самая острая в комплексе проблем борьбы с пожарами. Она практически не зависит от возможностей противопожарной службы и целиком обусловлена социально-экономическими условиями.

В России ежегодно возникает около 300 тыс пожаров, при которых погибают примерно 20 тыс. чел. и столько же человек получают травмы. Общий материальный ущерб от пожаров за год можно оценить в среднем 0,5% ВВП страны.

Статистика подтверждает, что во всех странах постепенно растет число так называемых крупных пожаров, сложных для тушения и приносящих огромный ущерб. Поэтому становятся необходимыми исследованиями в области борьбы с пожарами (в том числе и в жилых зданиях), чтобы снизить материальные потери и уменьшить число погибающих при пожарах.

Для тушения пожаров в жилых зданиях применяется вода в виде компактных струй, подаваемая в больших количествах в горящее помещение. При возникновении пожара на верхних этажах здания ущерб возникает не только от огня, но и от применяемой воды, которая проникает на нижние этажи здания, разрушая отделку квартир и выводя из строя дорогостоящую бытовую техник}'.

По мнению специалистов ущерб от применения воды при тушении пожаров в многоэтажных зданиях сопоставим, а в некоторых случаях и превосходит ущерб, наносимый огнем.

Цели и задачи исследования

Целью работы является оценка возможности ограничения распространения пожара по многоэтажному зданию пределами одной квартиры, в которой пожар возник, конструктивными способами.

Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи:

• провести анализ планировок наиболее распространенных типов кваршр в жилых зданиях;

• оценить величину горючей нагрузки в типовых квартирах жилых зданий;

• разработать сценарии развития пожаров в квартирах жилых зданий;

• оценить интенсивность тепловыделения и закономерности изменения температуры при развитии пожаров в жилых помещениях;

• рассчитать требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир исходя из условия свободноразвивающегося пожара;

• разработать рекомендации по величинам требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций жилых квартир, с учетом нераспространения пожара за пределы квартиры, в которой он возник.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается:

• в оценке характера и величины горючей нагрузки в типовых квартирах современных жилых зданий;

• в получении данных о скорости тепловыделения и температурном режиме пожара в жилых помещениях;

• в получении данных о требуемых пределах огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий для условия нераспространения пожара за пределы квартиры, в которой он возник

Практическая значимость

В ходе работы над диссертацией оценены требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий обеспечивающих нераспространение пожара за пределы квартиры, в которой пожар возник. Применение подобных конструкций обеспечивает неразрушение здания при отсутствии тушения пожара большими количествами воды и нераспространение пожара за пределы одной квартиры. В этих условиях изменяется тактика оперативных пожарных подразделений: основные усилия прибывающих на пожар расчетов могут быть направлены на спасение людей. Одновременно снижайся ущерб, наносимый жилым помещениям водой.

Апробааия работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры пожарной безопасности МГСУ (г. Москва, 2004, 2005 г.г.), на Шестой традиционной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов МГСУ «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (2003 г.), на конференции «Пожарная безопасность зданий и сооружений» (Москва, ВВЦ, 2005 г.).

Публикации

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в пятых печатных работах.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 170 страниц, в том числе 73 рисунки, 66 таблиц и 161 наименований цитируемой литературы.

На защиту выносятся:

• результаты исследования горючей нагрузки в помещениях жилых зданий;

• результаты исследования интенсивности тепловыделения при развитии пожаров в квартирах жилых зданий;

• результаты исследования температурного режима свободноразвивающе-гося пожара в квартирах жилых зданий;

• результаты определения требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций квартир.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проанализирована статистика пожаров в жилых зданиях Результаты анализа показаны, что в рассмотренных пяти странах, на которые приходится больше чечверти всех жертв пожаров на Земле, в зданиях иш ибает при пожарах около 93% всех жертв (87% - в жилых зданиях), при пожарах на транспорте примерно 4% всех жертв, во всех других пожарах - около 3 %.

Описана обстановка с пожарами в РФ за период с 1999 по 2003 г. Согласно данным официальной статистики пожары в жилых зданиях составляют 72-73% от общего числа пожаров в РФ. При пожарах в жилых зданиях ежегодно погибают 1718 тысяч человек, что составляет более 90% от общего числа погибших на пожарах. Прямой материальный ущерб от этих пожаров превышает 2 млрд. руб.

Оценена вероятность возникновения пожара в жилых зданиях, которая в зависимости от степени огнестойкости здания и числа этажей колеблется в пределах от 1,8.10'3 до 16.10'3 в год.

Выполнен статистический анализ факторов, характеризующих развитие пожара в жилом здании. Анализ полученного распределения показывает, что 95% от общего числа пожаров вызваны причинами человеческого характера. Исследование показало, что 76% пожаров возникает в жилых комнатах, 9% - в кухнях, 7% - в коридорах жилых квартир, 3% - на балконах, т.е. около 95% пожаров с гибелью людей происходит в пределах жилой квартиры и лишь 5% - за ее пределами. Около 60% людей, погибших на пожарах в житой комнате по причине неосторожного курения, погибло в собственной постели, находясь либо в состоянии сна, либо в состоянии алкогольного опьянения.

Проанализированы причины гибели людей при пожарах в зданиях

Приведены требования нормативных документов к обеспечению пожарной безопасности жилых зданий: ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования; СНиП 12.01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений; СНиП 2 08 05-89*. Жилые здании; нормы СРВ (ТСУЫ 2622-1995).

Во второй главе приведены результаты исследования характера и величины пожарной нагрузки в помещениях жилых зданий. Пожарная нагрузка обычно

ра?деляется на две категории: постоянная пожарная нагрузка, которая состоит из горючих материалов, находящихся в строительных конструкциях; временная пожарная нагрузка, которая состоит из горючей мебели, бытовых приборов и других горючих изделий, которые принесены в здание для использования жителями.

Изучена планировка типовых двух-, трех- и четырехкомнатных квартир, проектируемых и строящихся в городах Ханое и Хошимине. Исходя из современных представлений о возникновении и развитии пожара, область многокомнатных квартир типичной планировки, принятой в СРВ, можно разделить на две характерные части:

1) область, включающую площадь спален, которые отделены от других помещений перегородками с дверными проемами, ограничивающими процесс распространения пламени;

2) область, включающую площадь общей комнаты и суммарную площадь гостиных, кухонь и прихожих, между которыми нет стен, которые бы ограничивали процесс распространение пламени.

Размеры дверных проемов обычно устанавливаются в пределах (0,7-0,8)х2,1 м для проемов внутренних стен и (0.9-1,2)х2,1 м для входной двери. Размеры окон устанавливаются в пределах (1,2-2,4)х1,4 м.

В Дйнной диссертации быпо проведено исследование развития пожара в квартирах 18-этажного жилого здания. Несущие конструкции здания - железобетонные с применением бетона на известняковом щебне с плотностью 2250 кг/м3. Высота квартир - 2,8 м. Каждая квартира имеет железобетонные перекрытия и полы, толщины у которых равняются 0,2 м. Стены выполнены из красного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен квартир равняется 0,22 м и вну фенних стен - 0,11 м. При моделировании пожара в здании теплофизические свойства железобетонных и кирпичных конструкций принимались по табл. 1.

Таблица 1 Теплофизические характеристики некоторых материалов, использованных в конструкциях зданий

Материал Средняя плотность (в сухом состоянии), кг/м3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК) Удельная теплоемкость, Дж/(кгК) Степень черноты

Кирпич глиняный обыкновенный 1580 0,34+0,000 \1х 710+0,421 0,94

Тяжелый бетон на известняковом заполнителе 2250 1,14-0,000551 710+0,831 0,625

Цементно-песчаная штукатурка 1930 0,62+0,000331 770+0,63t 0,867

t - температура, в °С

Размеры ограждающих конструкций, местоположение проемов и типичная обстановка двух-, трех- и четырехкомнатных квартир показаны на рис. 1 - рис. 3.

Рис.2. План и обстановка трехкомнатной квартиры

Рис. 3 План и типичная обстановка четырехкомнатной квартиры

Описана методика, использованная при определении горючей нафузки. Величина пожарной нагрузки определена на основе теплоты сгорания горючих материалов, содержащихся внутри здания или помещения. Пожарная нагрузка определена по формуле: у и м

(МДж/м2)

А, (1)

Где: М, - масса вещества или материала, кг; &ИС - количество тепла, выделяемого одним килограммом при сгорании вещества или материала. МДж/м2; А, - площадь пола помещения, м2.

Чтобы упростить оценку пожарной нагрузки в зданиях, принимаются следующие допущения: горючие материалы однородно распределены по всей площади здания; весь горючий материал участвует в развитии пожара; весь горючий материях в рассматриваемом объекте выгорает в течение пожара; пожарная нагрузка может быть измерена как сумма теплот сгораний различных материалов, но обычно приводится к теплоте сгорания древесины.

Дана характеристика пожарной опасности материалов, применяемых в жилых зданиях. Показатели, характеризующие поведение материалов при пожаре, обычно определяются экспериментальным методом конического калориметра. В габл. 2 представлены пожарно-технические характеристики материалов и изделий, которые определяются экспериментально

Таблица 2. Методы определения пожарно-технических _ характеристик материалов _

№ Наименование Обозначение Метод испытания Стандарт

1 Температура воспламенения Т « Коничеекйй- ' -калориметр ИСО 5657 АБТМ Е-1354,ВО 5660 КО 5657 (ВБ 476 рай 13)

2 Тепловая инерция крС Конический калориметр ИСО 5657 А8ТМ Е-1354, ВО 5660 КО 5657 (Вв 476 рап 13)

3 Теплота сгорания в: Конический калориметр или МК, метод "угла", СКП АвТМ Е-1354, ВО 5660. ШШГЕЗТ КГ ИЯЕ 032, ВО 9705

4 Теплота газообразования дне Конический калориметр А8ТМ Е-1354, ВО 5660

5 Максимальная скорость тепловыделения ¡Зтах Конический калориметр или МК, метод "угла", СКП АвТМ Е-1354, ВО 5660, КОИЗТЕБТ КГ НЯЕ 032, ВО 9705

6 Максимальная скорость выгорания /лю Конический калориметр или МК, метод "угла", СКП АЗТМ Е-1354, ВО 5660, КОШЭТЕЗТКГ 1;!КЕ 032. ВО 9705

7 Критическая поверхностная плотность теплового потока (КППТП) Конический калориметр АБТМ Е-1354, ВО 5660, ВО 5657

Примечание- МК - Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения

Приведена характеристика горючести древесины и полимерных материалов. На рис. 4 приведена зависимость времени зажигания деревянных изделий, используемых в производстве мебели, полученные из экспериментов проведенных по методу конического калориметра. ВаЬгаиэказ проводил обширное исследование методом конического калориметра воспламеняемости тканево-полимерных композиций, взятых от различных изделий мягкой мебели в США, и показал, что значения КППТП этих материалов располагались в диапазоне от 5,6 до 14,5 кВт/м2. Результаты этих исследований показаны на рис. 5.

350 -300 .

ьГ

~ 250 -2 200 1

1 150

2 1

& 100 -а

50;

I

0

-Доска из прессованных опилок, (15мм) -Фанера, (12мм) - Мягкая древесина, (20мм) -Фанера березы, (12мм)

20

40

60

80

Падаюиуй поток (кВт/м2)

Рис. 4. Зависимость времени зажигания образцов от падающего теплового потока

1000

100

со

ю

1.0

-I-1-1-1 "Т "I1 I |-1-1-1-I' I I г.....)"■

«О *

а «е,о »,1 и'мл Значения КППТП

к Типичный наклон !\1,5

• Хлопок /полиуретан, 17 кг/м3 а Полиуретан / полиопвфин, 17 кг/м3 о Хлопок/полиуретан, 21 кг/м3 а Полиуретан / полиопвфин, 21 кг/м3 V Шерстяная ткань / неопрен, 115 кг/м3

10

Подающий тепловой поток, кВт/м2

Рис.5. Зависимость времени воспламенения от величины падающего теплового потока для различных тканевых/пенообразующих компонентов

При моделировании пожара в помещениях жилых зданий, для упрощения, рассматривались только три типа материалов, используемых для изготовления мягкой мебели: набивочный материал (пенополиуретан), деревянный материал (фанера) и пластмасса (полистирол), а также ковровые покрытия. Теплофизические характеристики этих материалов приведены в табл.3.

Таблица 3 Теплофизические характеристики материалов, используемые при моделировании пожара в помещении

Материалы Т , °С ДЯС, кДж/кг кДж/кг Р, кг/м3 с, кДж/(кг К) к, Вт/(м К) cSp, (кДж/с)2/м.к W,% кг/м2/с

Обивочный 280 30,5 1,2 28 2,05 - 0,067

Деревянный 360 11,9 3,9 440 1,36 4,5 11,9 0,047

Пластмасса 370 39,7 1,7 1050 4,05 - Ч),034

Ковер 290 29,7 2 750 6,07 - 0,014

Примечание- Т - температура воспламенения, А Я, - низшая теплота сгорания, Д, - теплота

газификации, р - плотность, с - теплоемкость, к -теп топроводность, cSp тепловая инерция; W - влажность тт11я - максимальная скорость выгорания

Значение величины cSp получены с учетом приближения термически тонких материалив на основании зкспериментальных данных, полученных методом конического калориметра по ASTM Е! 354, из соотношения: pcS = , где Г, - темпера-

Tlf

тура окружающей среды (25°С). Деревянный материал представляется термически толстым, обугливающимся материалом. Для деревянного материала значение к оп-

л [Т, ~т У

ределялось по формуле rls= — kpc " на основании полученных эксперимен-

^ Qi

тальных результатов. Теплоемкость, плотность и теплопроводность обугленного слоя принималась равной, соответственно, 0,68 кДж/(кгК), 120 кг/м3, 0,077 Вт/(мК).

Приведены методики оценки тепловыделения при горении предметов домашнего интерьера Приведено описание метода ИСО 5660 (метод конического калориметра), метода мебельного калориметра по NT Fire 032. Приведены характеристики тепловыделения при горении предметов домашнего интерьера. На основании данных стендовых испытаний (метод конического калориметра) пиковая скорость тепловыделения мебели определяется по формуле:

-0,63Q„K,KA (2)

где Ки - фактор массы (суммарная масса горючих материалов),кг; Q,:, - пиковая скорость тепловыделения, полученная в стендовом испытании, кВт; К - фактор рамки: 1,66 для негорючей рамки; 0,18 для обугленной пластической рамки; 0,3 для деревянной рамки; 0,58 для плавящейся пластической рамки; Ki - фактор стиля: 1,0 для плоского стиля; 1,5 для витиеватого стиля.

Приведен метод определения пиковой скорости тепловыделения горения мягкой мебели на основании ряда тепловых испытаний. Пиковая скорость тепловыделения вычисляется по формуле:

О. = 210[FF][PF][CM][SF][FC] (3)

где: РР - фактор обивки: 1,0 для ткани из термопласта (полиолефин); 0,4 для ткани из целлюлозы; 0,25 для покрытия из поливинилхлорида (ПХВ) или пленочного полиуретана; РР - фактор набивки: 1,0 для пепополиуретана, латексной пены или смешанного материала из них; 0,4 для хлопкового ватина или неопреновой пены; СМ - потеря массы, кг; $Р - фактор стиля: 1,5 для витиеватой извилистой формы; 1,2-1,3 для промежуточной формы; 1,0 для плоскости, обычной прямолинейной конструкции; РС - фактор возгораемости каркаса, 1,66 для негорючего каркаса; 0,58 для каркаса из плавящейся пластмассы; 0,3 для деревянного каркаса; 0,18 для обугливающейся пластмассы.

На основании треугольной модели, продолжительность горении мебели определяется по формуле:

(4)

где. РМ - Фактор каркаса: 1,88 для металлического или пластического каркаса; 1,3 дтя деревянного каркаса; <2* - теплота сгорания, кДж/кг.

Приведены и оценены ряда результаты тепловых испытаний мягкой мебели по методам: мебельному калориметру и стандартному калориметру помещения.

Выполнена количественная оценка пожарной нагрузки в помещениях жилых зданий. Пожарная нагрузка в 18-этажных жилых зданиях обследована в двухкомнатных, трехкомнатных и четырехкомнатных квартирах. При анализе расположения внутренних перегородок в квартирах, а также учитывая характеристики горения и распространения пламени, квартиры были разделены на два пространства: спальни и общие комнаты. Пожарная нагрузка обследовалась в этих двух пространствах. В табл. 4-5 приведены результаты обследования пожарной нагрузки в двухкомнатной квартире. В табл. 6-7 приведено значение пожарной нагрузки в помещениях двух-, трех- и четырехкомнатных квартир.

Таблица 4 Результаты обследования пожарной нагрузки общей комнаты двухкомнатной квартиры

Оборудование Количество Материал Теплота сгорания, МДж/кг Масса, кг Коэффициент сгорания Теплотворная способность, МДж

Общая комната

1 2 3 4 5 6 7

Постоянная

Дверь + обрамление 1 Дерево 11,9 20 1 238

1 Дерево 11,9 15 1 178,5

1 Дерево 11,9 25 1 297,5

Подоконник 1 Дерево | 11,9 8 1 95,2

Ковер 1 Ковер , 27,7 50,8 1 ¡407,16

Шкаф низкий (для продуктов) 2 Дерево 11,9 22 1 523,6

Высокие элементы 2 Дерево 11,9 18 1 428,4

Временная

Шкаф общего назначения 1 Дерево 11,9 120 1 1428

Телевизор 1 Пластмасса 38 15 1 570

Диван 1 Обивочный 29,3 65 1 1904,5

1 2 3 4 5 6 7

Кресло 2 Обивочный | 29,3 32 1 1875,2

Столик низкий 1 Дерево 11,9 15 1 178,5

Обеденный стол 1 Дерево 11,9 30 1 357

Стул мягкий 4 Обивочный 29,3 2 1 234,4

4 Дерево 11,9 5 1 238

Холодильник 1 Пластмасса 38 40 0,5 760

Местный телефон 1 Пластмасса 38 1 1 38

Штора 1 Пластмасса 38 2,2 1 83,6

Другие вещи из пластмассы 1 Пластмасса 38 5 1 190

Книги и бумаги 1 Дерево 11,9 10 1 119

Картина 1 Дерево 11,9 1,5 1 17,85

Всего 11162,41

Таблица 5. Результаты обследования пожарной нагрузки общей комнаты трехкомнатной квартиры

Оборудование Количество Материал Теплота сгорания, МДж/кг Масса, Коэффицие кг нт сгорания Теплотворная способность, МДж

Общая комната

Постоянная

Дверь + обрамление 1 Дерево 11,9 20 1 238

1 Дерево 11,9 15 1 178,5

1 Дерево 11,9 25 1 297,5

Подоконник 1 Дерево 11,9 8 1 95,2

Ковер 1 Ковер 27,7 62 1 1717,4

Временная

Шкаф низкий (для продуктов) 3 Дерево 11,9 22 1 785,4

Высокие элементы 2 Дерево 11,9 18 1 428,4

Временная

Шкаф общего назначения 1 Дереве 11,9 100 1 1190

Телевизор 1 Пластмасса 38 18 1 684

Шкаф платяной трехстворчатый 1 Дерево 11,9 25 1 297,5

1 Пластмасса 38 20 1 760

Диван 1 Обивочный 29,3 65 1 1904,5

Кресло 3 Обивочный 29,3 32 1 2812,8

Кресло для двух 1 Обивочный 29,3 49 1 1435,7

Столик низкий 1 Дерево 11,9 15 1 178,5

Обеденный стол 1 Дерево 11,9 30 1 357

Стул мягкий 4 Обивочный 29,3 2 1 234,4

4 Дерево 11,9 5 1 238

Холодильник 1 Пластмасса 38 60 0,5 1140

Местный телефон 1 Пластмасса 38 1 1 38

Другие веши из пластмассы 1 Пластмасса 38 6 1 228

Книги и бумаги 1 Дерево 11,9 18 1 214,2

Картина 3 Дерево 11,9 1,2 1 42,84

Всего 14811,84

Таблица 6. Средняя пожарная нагрузка в общей комнате двух-, трех- и четырехкомнатной квартир

Квартира Теплотворная способность, МДж Площадь пола, м2 Средняя пожарная нагрузка, МДж/м2

Двухкомнатная квартира 11162 28,05 398

Трехкомнатная квартира 14812 40,2 368

Четырехкомнатная квартира 17276 41,5 416

Таблица 7. Средняя пожарная нагрузка в спальнях квартир

Квартира Спальня № Теплотворная способность, МДж Площадь пола, м2 Средняя пожарная нагрузка, МДж/м2

Двухкомнатная квартира 1 6469 15,3 423

Трехкомнатная квартира 1 8362 16,72 500

2 7850 15 523

Четырехкомнатная квартира 1 6812 13,66 499

2 9188 17,31 570

3 7643 16,07 476

При анализе данных приведенных в табл. 7-8 свидетельствует о том, что средняя пожарная нагрузка в общей комнате квартир изменяется в небольших пределах: от 368 МДж/м2 до 416 МДж/м2, средняя пожарная нагрузка в спальнях обследованных квартир изменяется в более широких пределах, чем для общих комнат: от 423 мДж/м2 для спальни №2 тре> четырехкомнатной квартиры.

мДж/м2 для спальни №2 трехкомнатной квартиры до 570 мДж/м2 для спальни №2

Во третей главе приведено описание программного комплекса РВЯ. Системой нестационарных уравнений в РББ являются выражения фундаментальных законов физики законов сохранения массы, импульса и энергии:

• Уравнение сохранения массы газовой смеси

+ + = 0 (5)

от дх ду дг 4 '

• Уравнения сохранения количества движения

Зн' ст Ьу! ди> др д ( дм

р д;+р»> дх + * & = "&+/'+2 Л* &

5 ((^ ^ Э»,У| 8 ((д*, , дук..у)_2 5 { (д*^^

ою

+ ду + дх ))+ дг[Л дг + дх )} 3 д.х|Д дх + ду + дг

+ *и ^5 ГЛ2 5 у ^3 ,

йк ( ^ Зу дх )) дг'у { дг ду )) 3 ду ^ й* ду дг )

+

• Уравнение сохранения энергии

(7)

• Уравнения неразрывности для компонентов газовой смеси

8т ах бу & дх{ ох ) ду\ ду )

Л д

(8)

Все входные данные содержатся информация о численной сетке, окружающей среде, геометрии, свойствах горючих материалов и строительных конструкций, кинетике сгорания.

Выходные данные включают: температуру газа; скорость газового потока; концентрацию компонентов газовой смеси (пар, С02, СО, N2); оптическую концентрацию дыма и расстояние видимости; давление; скорость тепловыделения в единице объема; доля компонента газовой смеси; плотность газа; массу воды в единице объема; температуру на поверхности и внутри материала, падающий радиационный и конвективный поток, скорость выгорания; суммарную скорость тепловыделения; время активации детектора и спринклера; массовой и тепловой поток через проемы.

Приведены инженерные методы прогноза температурного режима пожара в помещения: шведский метод, метод ВНИИПО-ВИПТШ МВД СССР] и другие методы.

Во четвертой главе приведены условия моделирования пожара в квартирах. Теплотворная способность предметов обстановки принимается в соответствии с данными, приведенными в табл.4-5. Характеристика горючести материалов принимается по значениям, полученным во второй главе. При расчетах температурного режима пожара предполагалось, что разрушение остекления окон происходит в момент, когда температура у верха оконных рам достигает 300°С.

Описаны возможные сценарии развития пожара в квартирах. С целью выявления влияния этих факторов на температурный режим пожара были исследованы все возможные сценарии развития пожара при различных положениях внутриквартирных дверей Эти сценарии перечислены в табл. 8-10. Входные двери квартиры во все время развития пожара предполагались закрытыми Все двери,

которые не представлены в табт 8-10, предполагались открытыми Иллюстрация сценарии 3 развития пожара показана на рис 6

Таблица 8.Сценарии вентиляции при пожаре в двухкомнатной квартире

Сценарий Дверь спальни Местоположение источника пожара

1 Закрыта В спальне

2 Открыта В спальне

3 Открыта В общей комнате

Таблица 9.Сценарии вентиляции при пожаре в трехкомнатной квартире

Сценарий Дверь спальни №1 Дверь спальни №2 Местоположение источника пожара

4 Закрыта В спальне №1

5 Открыта Открыта В спальне №1

6 - Закрыта В спальне №2

7 Открыта Открыта В спальне №2

8 Откпытя i Откпытя 1 -- В обшей комнате

Таблица 10. Сценарии вентиляции при пожаре в четырехкомнатной квартире

Сценарий Дверь спальни №1 Дверь спальни №2 Дверь спальни №3 Местоположение источника пожара

9 Открыта Открыта Открыта В спальне №1

10 - Закрыта - В спальне №2

11 Открыта Открыта Открыта В спальне №2

12 Открыта Открыта Открыта В спальне №3

13 Открыта Открыта Открыта j В общей комнате

Примечание: - не устанавливается.

Спальня

Входная дверь

Рис 6. Распространение огня в двухкомнатной квартире по сценарию 3

Приведен метод вычисления размера вычислительной сетки для определения соответствующего контрольного объема, который оптимизирует точность и время решения

Приведены результаты моделирования температурного режима пожара по всем сценариям. Результаты расчетов скорости тепловыделения и температурного режима пожара при сценариях развития пожара в трехкомнатной квартире представлены на рис. 7-8.

RnfMO с -

Рис. 7. Расчетная скорость тепловыделения при пожаре в трехкомнатной квартире

1200 1100 1000 900

и 800

о

а 700 о.

й 600 а,

ё 500 s

(2 400 300 200 100 0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

-Стандартный Время с * Сценарий 4 - в спальне Xsl

-•— 5 Сценарий 5 - в спальне №1 -*— 6 Сценарий 6 - в спальне №2

-*— 7. Сценарий 7 - в спальне №2 -«— 8 Сценарий 8 - в спальне №1

-*— 9 Сценарий 8 - в общей комнате

Рис 8 Температура припотолочного нагретого слоя при пожаре в трехкомнатной

квартире

Во пятой главе выполнены расчеты требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий: перекрытий, межквартирных стен, входных дверей. Дан метод определения теплотехнической и статической части

расчета огнестойкости с помощью ЭВМ. Таким образом, математическая задача сводится к решению системы уравнений:

c(t(x,T),u)p

dt(x,r)I дх I

dt(x,r) дт

= A(t(x,r),u)

82t(x,r) dx2 '

(9)

Л

a^r). г л

etc I'"5 "L1"

При проведении инженерных расчетов пределов огнестойкости теплофизиче-ская модель задачи упрощается: первое упрощение состоит в линеаризации нелинейного равнения теплопроводности (9) путем введения в него постоянных, усредненных значений характеристик теплопереноса; второе упрощение общей математической модели теплофизической задачи огнестойкости состоит в усреднении значения коэффициента теплообмена. Коэффициент 1еплообмена обогреваемой поверхности и коэффициент теплообмена необогреваемой поверхности принимаются, соответственно, авп =110+140 Вт/(М2.град) и а11П =11,63 Вт/(М2.град).

Вычислены температуры в сечениях ограждающих строительных конструкций по различным температурным режимам развития пожара. При определении огнестойкости конструкции по признаку «R» температуры в сечениях от 1 Омм до 40мм считая от обогреваемой поверхности конструкции были вычислены. При определении огнестойкости конструкции по признаку «I», температуры в сечениях всюду строительных конструкций вычислены Результаты вычисления для конструкций из тяжелого бетона показаны на рис. 9-10.

По «стандартному»

По кривой 2

По кривой 4

По кривой 11

По кривой 3

004

Время пожара, мин.

-^о01

Рис. 9 Температура по глубине от 10мм до 40мм от обогреваемой поверхности плиты из тяжелого бетона толщиной 200мм при воздействии температурных режимов по кривым 2, 3, 4, 5, 11, 13 и «стандартному» пожару

Рис. 10. Температура но I лубине плиты из тяжелого бетона толщиной 200мм при воздействии температурных режимов по кривым 2, 3,4, 5,11,13 и «стандартному»

пожару

Выполнен метод определения приведенного стандартного температурного режима. Результаты метода показаны на рис. 11. При определении требуемого предела огнестойкости перекрытий по предельному состоянию потери несущей способности, оценивался приведенный температурный стандартный режим, который воздействует на арматуру конструкций адекватно расчетным температурным режимам.

При арматуре перекрытий находится в пределах от 10мм до 47мм считая от обогреваемой поверхности. Тогда расчетные температурные режимы пожара в жилых зданиях воздействуют на перекрытия адекватно к температурному стандартному режиму во времени от 53 мин. до 60 мин.(см. рис. 11). Это время изменяется в зависимости от места нахождения арматуры. Значит, значение требуемого предела огнестойкости перекрытий жилых зданий равно 60 мин.

Оценена огнестойкость ограждающих конструкций по признаку «I» критической температурой(140°С) на необогреваемой поверхности на основании результаты расчетных температур в сечениях стен, перекрытий и входных дверей. Результаты вычисления показаны, что толщина перекрытий 3 2 80 мм - температура необогреваемой поверхности во время пожара не превышает критической (140°С), что толщина стен 8 "> 60 мм - температура необогреваемой поверхности во время пожара не превышает критической (140°С), что толщина входной дверей 8 > 57 мм - температура необогреваемой поверхности во время пожара не превышает критической (140°С). Огнестойкость конструкций обеспечена по признаку «I», когда толщина соответствует вышесказанному значению.

Время пожара, мин.

Рис. 11. Изменение температур в сечении тяжелой бетонной плиты (толщиной 200мм) при воздействии реальных расчетных температурных режимов пожара в

жилых зданиях

Сравнение результаты расчетов с требованиями действующих нормативных документов показано в табл. 11.

Таблица 11. Сравнение нормируемых пределов огнестойкости ограждающих __конструкций квартир к определенных в настоящей работе_

Степень огнестойкости здания П редел огнестойкости строительных конструкций

Несущие стены Междуэтажные перекрытия Межквартирные ненесущие стены Входные двери

I Я 120 Я 120 ЫЕ160 КЕ1 60 Е130 Е1 60 не нормируется т 60

Примечание: В числителе указаны значения пределов огнестойкости, требуемые СНиП 21-01-97* и СНиП 2.08.01-89*. В знаменателе значения требуемых пределов огнестойкости, полученные в данной работе.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ статистики возникновения и развития пожаров. В результате установлено, что основное количество пожаров (более 75%) происходит в жилых зданиях. На этих пожарах погибает около 85% людей от общего числа погибающих на пожарах.

2. Оценена пожарная опасность материалов, используемых для изготовления предметов домашнего обихода, мебели и бытовых приборов.

3 Определены величины пожарной нагрузки в помещениях современных жилых зданий. Установлено, что пожарная нагрузка квартир с течением времени возрастает за счет увеличения массы используемых горючих материалов, за счет применения полимеров, обладающих высокой теплотворной способностью и выделяющих при горении большое количество дыма и токсичных продуктов горения

4. Разработаны сценарии возникновения и развития пожаров в различных помещениях двух-, трех- и четырехкомнатных квартир с учетом размещения в них пожарной нагрузки и условий вентилирования после начала горения.

5. С использованием современных методов моделирования пожаров вычислены основные параметры развития пожаров в жилых помещениях: скорость тепловыделения и изменение температуры во времени. Установлено влияние величины пожарной нагрузки в помещениях и условий вентилирования на интенсивность тепловыделения при пожаре, на температурный режим пожара и его продолжительность. » Все расчеты выполнялись для условий свободноразвивающегося пожара.

6. Рассчитаны пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир (перекрытий, межквартирных стен, входных дверей), обеспечивающие сохранение ими целостности для случая свободкоразБиваЮЩсГося пожара. При этом условии обеспечивается локализация пожара в пределах той квартиры, в которой он возник, без применения средств пожаротушения.

7. Полученные результаты позволяют изменить тактику ликвидации пожаров в жилых зданиях: усилия пожарных бригад могут быть направлены на эвакуацию людей и контроль за нераспространением пожара за пределы горючей квартиры Наличие огнестойких ограждающих конструкций исключает распространение пожара по зданию.

8. Ограничение, или полное исключение применения воды при возникновении пожаров в жилых зданиях позволит существенно снизить экономические потери от пожаров, обусловленные порчей водой имущества в квартирах, расположенных ниже этажа пожара.

9. В результате исследования установлено, что для обеспечения нераспространения пожара за пределы одной квартиры необходимо обеспечить пределы огнестойкости ограждающих конструкций не менее 60 мин.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Ми Зуи Тхань Основные причины гибели людей при пожарах в жилых зданиях. Строительство - формирование среды жизнедеятельности: Материалы VI традиционной научно-практической конференции молодых ученых, М.,2003, с. 176 -178.

2. Ми Зуи Тхань. Возникновение и развитие пожаров в жилых помещениях // Пожаровзрывобезопасность, 2005, № 3, с. 59 - 63.

3. Ми Зуи Тхань. Горючая нагрузка в современных жилых помещениях // Пожаровзрывобезопасность, 2005, № 4, с. 30 - 37.

4. А.Я. Корольченко, Ми Зуи Тхань. Моделирование пожаров в жилых зданиях // Пожаровзрывобезопасность, 2005, № 5, с. 42 - 50.

5. А.Я. Корольченко, Ми Зуи Тхань. Нормативное регулирование пожарной безопасности зданий. Семинар - Комплексный подход к проектированию зданий и сооружений: Международная выставка «Строительная неделя Московской области», 2005, с. 17-24.

КОПИ-ЦЕН1Р св 7 07 10429 Тираж 100 окз. Гел 185-79-54 1 Москва, ул Рписейская д 36

РНЬ P> сский фонд

2006=4 20050

Ведение.

Глава 1: Анализ пожаров в жилых зданиях.

1.1 Статистика пожаров.

1.1.1 Обстановка с пожарами на планете.

1.1.2 Обстановка с пожарами в России за 1999-2003 гг.

1.1.3 Развитие пожаров в жилых зданиях с гибелью людей в г. Москве в 19901997 гг.:

1.1.4 Оценка вероятности возникновения пожара в жилых зданиях.

1.1.5 Статистический анализ факторов, характеризующих развитие пожара в жилом здании

1.1.6 Причины гибели людей при пожарах в жилых зданиях.

1.2 Нормативные требования к обеспечению пожарной безопасности жилых зданий повышенной этажности.

1.3 Экономический ущерб от пожаров в жилых зданиях.

1.4 Анализ параметров городской застройки жилого комплекса в СРВ.

1.5 Выводы. Постановка задачи.

Глава 2: Пожарная нагрузка в помещениях жилых зданий.

2.1 Планировка типовых квартир в жилых зданиях.

2.1.1 Однокомнатная квартира.

2.1.2 Двухкомнатная квартира.

2.1.3 Трехкомнатная квартира.

2.2 Методика определения пожарной нагрузки в жилых зданиях.

2.2.1 Допущения, принимаемые при оценки пожарной нагрузки по статистическим данным.

2.2.2 Метод проведения обследования пожарной нагрузки.

2.2.3 Результаты обследования пожарной нагрузки.

2.3 Пожарная опасность материалов, применяемых в жилых зданиях.

2.3.1 Пожарная опасность древесины.

2.3.2 Пожарная опасность полимерных материалов.

2.3.3 Определение горючести материалов при моделировании пожара.

2.4 Тепловыделение при горении предметов домашнего интеръера.

2.4.1 Методика оценки тепловыделения.

2.4.2 Характеристики тепловыделения при горении предметов домашнего интерьера

2.4.3 Определение теплотворной способности предметов домашней обстановки, принятых при моделировании пожара.

2.5 Оценка пожарной нагрузки в помещениях жилых зданий.

2.5.1 Пожарная нагрузка общих комнат.

2.5.2 Пожарная нагрузка спален.

2.5.3 Общая пожарная нагрузка квартир жилых зданий.

Глава 3: Описание программного комплекса FDS и инженерные методы прогноза температурного режима пожара в помещении.

3.1 Теоретические основания модели.

3.2 Компоненты программного комплекса FDS.

3.2.1 Гидродинамическая модель.

3.2.2 Модель горения.

3.2.3 Радиационная теплопередача.

3.2.4 Условие однозначности.

3.2.5 Спринклеры и датчики.

3.3 Входные и выходные данные программного комплекса FDS.

3.3.1 Входные данные.

3.3.2 Выходные данные.

3.4 Алгоритм реализации модели.

3.5 Цели модели.

3.6 Температурным режим пожара в помещениях зданий и инженерные методы их прогноза.

3.6.1 Температурный режим пожара в помещении.

3.6.2 Инженерные методы прогноза температурного режима пожара в помещении

Глава 4: Температурный режим пожара в помещениях жилых зданий.

4.1 Условия моделирования пожара в исследуемых квартирах.

4.2 Сценарии развития пожара.

4.3 Определение размеров вычислительной сетки.

4.4 Результаты моделирования температурного режима пожара.

4.4.1 Расчетные скорости тепловыделения.

4.4.2 Расчетные температурные режимы пожара.

Глава 5: Оценка требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий:.

5.1 Метод определения теплотехнической и статической части расчета огнестойкости.

5.1.1 Метод определения теплотехнической и статической части расчета огнестойкости.

5.1.2 Определение температуры по глубине строительных конструкций под действием расчетных температурных режимов.

5.2 Расчет требуемых пределов огнестойкости перекрытий.

5.3 Расчет требуемых пределов огнестойкости межквартирных стен.

5.4 Оценка требуемых пределов огнестойкости входных дверей.

Выводы.

Актуальность исследования

В условиях современной социальной ситуации потребность для жилья граждан Республики Вьетнама, особенно для жителей в больших городах таких как Ханой и Хошимин очень велика. Поэтому строится много многоэтажных жилых зданий в городах. Помимо этого, развитие научно-технического прогресса и повышение уровня жизни привели к необходимости улучшения бытовых условий людей. Насыщения жилых помещений бытовой техникой, предметами домашнего обихода повышает пожарную опасность зданий, что подтверждается данными пожарной статистики [3].

В мире, на протяжение последнего десятка лет в жилых зданиях городов, особенно крупных и крупнейших, обстановка с пожарами существенно обострилась. Пожары в жилых зданиях крупных и крупнейших городов составляют до 85-87% от общего число пожаров в них [48]. Анализ пожарной статистики показывает, что ежегодно в мире регистрируется около 6,9 млн. пожаров, на которых погибают примерно 69,3 тыс. человек. Распределение пожаров и погибших от пожаров по континентам имеет следующий вид: в Европе происходит 2,2 млн. пожаров и погибают 25 тыс. человек, в Азии - 1,0 млн. пожаров и 30 тыс. чел., в Северной Америке - 2,3 млн. пожаров и 6,5 тыс. чел., в южной Америке - 0,5 млн. и 2,5 тыс. чел., в Африке - 0,8 млн. пожаров и 5 тыс. чел., в Австралии - 0,1 млн. пожаров и 0,3 тыс. человек [3]. Погрешность этих оценок не превышает 10-15%, но при этом следует учитывать, что по различным причинам значительная часть пожаров не регистрируется. Поэтому общее число пожаров, ежегодно возникающих на нашей планете молено оценить примерно в Юмлн., т.е. каждые 3 секунды на земле где-нибудь возникает пожар. Каждый час при пожарах погибают 8 чел. и несколько десятков человек получают травмы.

В СРВ, у которой проживают 78 млн. чел., ежегодно происходит 4000 пожаров, на которых погибают более 70 чел.

Поданным Всемирного Центра пожарной статистики в большинстве развитых стран мира (более 20 стран) суммарные потери от пожаров и затраты на борьбу с ними ежегодно составляют примерно 1% валового внутреннего продукта (ВВП) национальной экономики, причем 0,3% ВВП приходится на ущерб от пожаров и 0,7% ВВП - на затраты, связанные с борьбой с пожарами[153]. Затраты на борьбу с пожарами в среднем в два раза превышают ущерб от пожаров.

В каждой стране примерно половину всех пожаров составляют пожары в зданиях (40%) от всего) и на транспорте. При этих пожарах погибают примерно 95% все погибших от пожаров. При этом в жилых зданиях происходит около 8085% всех пожаров в зданиях. В 1997г. доля пожаров в жилых зданиях от числа пожаров во всех зданиях составляет: для США - 73,7%; для России - 83,9%; для Великобритании - 61,9%; для Новой Зеландии - 96,1%. Следовательно, 95%> всех погибших на пожарах людей погибают при пожарах в зданиях или на транспорте, в том числе 80%о - в жилых зданиях; 10% - в других зданиях; 5% - на транспортах; 1% - в лесах; 4% - в других пожарах.

В жилых зданиях, хотя принимаются необходимые меры, пожары возникают регулярно. Крупные и крупнейшие пожары в жилых высотных этажных зданиях сопровождались гибелью большого числа людей и огромными материальными потерями.

Во многих странах до прибытия пожарных подразделений к месту пожара ликвидируется около 10% всех пожаров; первичными средствами пожаротушения или одним стволом ликвидируется до 60-70% всех пожаров.

Проблема гибели людей на пожарах в России - самая острая в комплексе проблем борьбы с пожарами. Она практически не зависит от возможностей противопожарной службы и целиком обусловлена социально-экономическими условиями.

В России ежегодно возникает около 300 тыс. пожаров, при которых погибает примерно 20 тыс. чел. и столько же человек получают травмы. Общий материальный ущерб от пожаров за год можно оценить в среднем 0,5% ВВП страны [3].

Статистика подтверждает, что во всех странах постепенно растет число так называемых крупных пожаров, сложных для тушения и приносящих огромный ущерб. Поэтому становятся необходимыми исследованиями в области борьбы с пожарами (в том числе и в жилых зданиях), чтобы снизить материальные потери и уменьшить число погибающих при пожарах.

Для тушения пожаров в жилых зданиях применяется вода в виде компактных струй, подаваемая в больших количествах в горящее помещение. При возникновении пожара на верхних этажах здания ущерб возникает не только от огня, но и от применяемой воды, которая проникает на нижние этажи здания, разрушая отделку квартир и выводя из строя дорогостоящую бытовую технику.

До мнению специалистов ущерб от применения воды при тушении пожаров в многоэтажных зданиях сопоставим, а в некоторых случаях и превосходит ущерб, наносимый огнем. Цель и задачи исследования

Целью работы является оценка возможности ограничения распространения пожара по многоэтажному зданию пределами одной квартиры, в которой пожар возник, конструктивными способами.

Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи:

• провести анализ планировок наиболее распространенных типов квартир в жилых зданиях;

• оценить величину горючей нагрузки в типовых квартирах жилых зданий;

• разработать сценарии развития пожаров в квартирах жилых зданий;

• оценить интенсивность тепловыделения и закономерности изменения температуры при развитии пожаров в жилых помещениях;

• рассчитать требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир исходя из условия свободноразвивающегося пожара;

• разработать рекомендации по величинам требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций жилых квартир.

Научная новизна работы заключается:

• в оценке характера и величины горючей нагрузки в типовых квартирах современных жилых зданий;

• в получении данных о скорости тепловыделения и температурном ® режиме пожара в жилых помещениях;

• в получении данных о требуемых пределах огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий для условия свободноразвивающегося пожара.

Практическая значимость

В ходе работы над диссертацией оценены требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий, обеспечивающих нераспространение пожара за пределы квартиры, в которой пожар возник. Применение подобных конструкций обеспечивает неразрушение здания при отсутствии тушения пожара большими количествами воды. В этих условиях изменяются тактика оперативных пожарных подразделений: основные усилия прибывающих на пожар расчетов могут быть направлены на спасение 'Щ людей. Одновременно снижается ущерб, наносимый жилым помещениям водой.

Основные положения диссертации, которые выносятся на защиту:

• результаты исследования горючей нагрузки в помещениях жилых зданий;

• результаты исследования интенсивности тепловыделения при развитии пожаров в квартирах жилых зданий;

• результаты исследования температурного режима 10 свободноразвивающегося пожара в квартирах жилых зданий;

• результаты определения требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций квартир.

Краткое описание структуры диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

1.5 Выводы. Постановка задачи

Анализ данных пожарной статистики показал, что количество пожаров в большинстве стран мира с развитием общества не уменьшается. При этом последствия пожаров становятся все более тяжелыми: возрастает экономический ущерб, на высоком уровне остается гибель людей на пожарах.

Наибольшее число пожаров происходит в жилых зданиях. Высокая пожарная опасность жилья обусловлена увеличением горючей нагрузки жилых помещений, отсутствием ограничений по применению в жилых помещениях строительных материалов повышенной пожарной опасности, увеличением количества и номенклатуры электропотребляющей бытовой техники, недостаточной подготовленностью жителей в области пожарной безопасности.

Последствие пожаров в жилых зданиях усугубляются отсутствием новых технологий пожаротушения. Исследование для целей пожаротушения в больших количествах воды сопровождается попаданием воды на нижерасположенные (по отношению к очагу пожара этажи), порче мебели, бытовых приборов, внутренней отделки квартир.

Перечисленные обстоятельства требуют совершенствования методов обеспечения пожарной безопасности жилых помещений, оптимизации способов их противопожарной защиты.

Одним из путей снижения пожарной опасности жилых зданий является секционирование их на противопожарные отсеки, ограниченные пределами одной квартиры. При возникновении пожара в одной из квартир многоквартирного жилого дома он не должен распространяться за пределы этой квартиры. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Провести анализ планировочных решений и конструктивных особенностей типовых квартир в жилых зданиях.

• Исследовать величину и пожарно-технические характеристики горючей нагрузки в жилых помещениях современных зданий.

• Оценить динамику развития и температурный режим пожара в квартирах жилых зданий.

Определить требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций жилых квартир по условию нераспространения пожара за пределы квартиры.

Разработать рекомендации по ограничению распространения пожара по жилому зданию.

Глава 2: Пожарная нагрузка в помещениях жилых зданий

2.1 Планировка типовых квартир в жилых зданиях

Одними из основных факторов, влияющими на развитие пожара в жилых зданиях, являются архитектурно-планировочные решения квартир, включающие число комнат, площадь, меблировку, отделку, площадь проемов и т.д.

На рис.2.1 и рис.2.2 представлены архитектурно-планировочные решения нескольких жилых зданий повышенной этажности, строящихся в СРВ. На рис.2.1 и рис.2.2 показано, что большинство архитектурно-планировочных решений включает двух-, трех и четырехкомнатные квартиры, иногда четырехкомнатные квартиры.

Площадь этих квартир изменяется в широком диапазоне: от 54 м2 до 174 м2, но при этом площадь спальных помещений изменяется в небольшом диапазоне: 2 2 от 10 м до 18 м [159]. Площадь общей комнаты обычно имеет большое значение. Значение этой величины изменяется от 32 м2 до 65 м2. Исходя из современных представлений о возникновении и развитии пожара, область многокомнатных квартир типичной планировки, принятой в СРВ (см. рис. 2.1 и 2.2), можно разделить на две характерные части:

1) область, включающую площадь спален, которые отделены от других помещений перегородками с дверными проемами, ограничивающими процесс распространения пламени;

2) область, включающую площадь общей комнаты и суммарную площадь гостиных, кухонь и прихожих, между которыми нет стен, которые бы ограничивали процесс распространение пламени.

Размеры дверных проемов обычно устанавливаются в пределах (0,7-0,8)х2,1 м для проемов внутренних стен и (0,9-1,2)х2,1 м для входной двери. Размеры окон устанавливаются в пределах (1,2-2,4)х1,4 м.

Но в большинстве случаев, особенно для квартир в жилых зданиях повышенной этажности, дверной проем для внутренних стен устанавливается размером (0,7x2,1) м; дверь для входной размером (0,9x2,1) м; окно помещения спален размером (1,4x1,4) м.

Материалами, применяющимися для изготовления строительных конструкций, которые используются в жилых зданиях, являются: тяжелый бетон на известняковом заполнителе; кирпич глиняный обыкновенный и цементно-песчаная штукатурка. Теплофизические характеристики указанных материалов представлены в табл. 2.1.

Рис. 2.1. 27-этажное (25 Лангха, г. Ханой, Вьетнам) и 25-этажное жилое здание (парная башня Меуной, г. Хошимин, Вьетнам)

Э <g> 7,400 ф ф фО ® f f-V д d>

9900 12000 9900 f 1 ooisr

098S

00£Г| 008S | ООУГ | 009E | OOt-f j 008£ joCiZzj"

OSBS

J J ■ J 1 osis *00£Г 008Г 1 OOf £ 009J oot-s1 oo9£ "чта/г 0S8S '

3 §

Рис. 2.2. 21-этажное (29 Хуньтхукханг, Ханой) и 17-этажное жилое здание (район

Чунгхоа, г. Ханой, Вьетнам)

ODD

В данной диссертации было проведено исследование развитие пожара в квартирах 18-этажного жилого здания. Общий вид здания показан на рис. 2.3 и рис. 2.4. Несущие конструкции здания - железобетонные с применением бетона на о известняковом щебне с плотностью 2250 кг/м . Высота квартир - 2,8 м. Каждая квартира состояла из железобетонных перекрытий и полов, толщины у которых равнялись 0,2 м. Стены были выполнены из красного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен квартир равнялась 0,22 м и внутренних стен - 0,11 м. При моделировании пожара в здании тепло физические свойства железобетонных и кирпичных конструкций принимались по [161,85,13].

1. G21-S2-1 4 1450 144 скп 1221 2 3 4 5 6

2. H21-S2-1 35,7 1340 152 СКП 1221.1-S2-1 39,1 1560 166 СКП 122

3. Примечание: МК Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения.250060020002000 кВт15001000500А1. А . 4 ▲■1. ДИ ■ " АшааIа "Аа* * Д1. AAA1. А А500400 £и о я ю300 § с о200 Ло со н о100 | Но1. Qmax

4. Рис. 2.22. Значения пиковой скорости тепловыделения и теплотворнойспособности кресел1. Пиковая 1. Теплота Теплотворная

5. Примечание: МК Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения.350 *

6. Рис. 2.23. Значения пиковой скорости тепловыделения и теплотворнойспособности стульев1. Пиковая

7. Теплота скорость тепловыделения, кВт Теплотворная

8. Образец сгорания, МДж/кг способность, МДж Метод испытания74 1700 204 МК3500 800 МК1. М4 2300 742 МК01:21 21.6 866 157.5 СКП01:22 13 297 162 СКП01:23 24.4 330 34.2 СКП1. Источник10811364107107107

9. Примечание: МК Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения.

10. Рис. 2.24. Значения пиковой скорости тепловыделения и теплотворнойспособности матрацев4000m350003