Приложение Л

(рекомендуемое)

МЕТОД РАСЧЕТА ТРЕБУЕМОГО ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Л. 1 Расчет требуемых пределов огнестойкости

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

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

- H = 4,8м; q = 68 - 70 кг/м2; - - - Н = 6,6 м; 1 - q =2,4 - 14 кг/м2; 2 - q = 67 - 119 кг/м2; 3 - q = 60 - 66 кг/м2; 4 - q = 60 кг/м2; 5 - q = 82 - 155 кг/м2; 6- q = 140 - 160 кг/м2; 7 - q = 200 кг/м2; 8 - q = 210 - 250 кг/м2; 9 - q = 500 - 550 кг/м2	1 - H = 3м ; 2 - H = 6м ; 3 - H = 12 м
Рисунок Л. 1 — Зависимость минимальной продолжительности начальной стадии пожара tНСП от объема V, высоты Н помещения и количества пожарной нагрузки q	Рисунок Л.2 — Зависимость минимальной продолжительности начальной стадии пожара tНСП от объема V высоты H помещения

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

, (Л.1)

где n_др, n_i, — средние скорости выгорания древесины и i-го компонента твердого горючего или трудногорючего материала, кг/(м² · мин);

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

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

После определения продолжительности НСП проверяют неравенство:

S_т Ј p ()², (Л.2)

где S_т — площадь под пожарной нагрузкой, м².

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

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

На основе данных проектной документации, пожарно-технических обследований, а также справочных материалов определяется эквивалентная продолжительность пожара t_э для выбранной конструкции в рассматриваемом помещении. Эквивалентную продолжительность пожара определяют по известным значениям проемности помещения П, м^0,5 и характерной длительности пожара t_п ч.

Фактор проемности помещения при объемном пожаре П рассчитывают по формуле

(Л.3)

где S — площадь пола, м²;

V— объем помещения, м³;

А_i — площадь, м²;

h_i — высота i-го проема в помещении, м;

N — количество проемов.

В случае локального пожара фактор проемности рассчитывают по формуле

, (Л.4)

где Н — расстояние от зеркала горения до конструкции (высота помещения), м;

F — площадь пожарной нагрузки (разлива), м².

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

, (Л.5)

где G_j — общее количество пожарной нагрузки i-го материала в кг (j = 1,...,М);

М— число различных видов нагрузки;

n_др — средняя скорость выгорания древесины, кг/(м^2· мин);

п_j— средняя скорость выгорания j-го материала, кг/(м^2· мин);

, — весовая доля j-й пожарной нагрузки.

n_др , n_j определяют экспериментально или по справочным данным.

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

, (Л.6)

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

Мср — средняя скорость выгорания ЛВЖ и ГЖ, кг/(м^{2 ·} мин);

F — площадь разлива, м².

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

1 - H/= 1,2; 2 - H/ l,5; 3 - H/= 1,8; 4 - H/= 2,2; 5 - H/ = 2,4	1-H / = 1,2; 2 - H /= 1,5; 3 - H /=1,8; 4 - H / = 2,2; 5 - H / = 2,4; 6 - H / = 3,6
Рисунок Л.3 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара для железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций перекрытия в условиях локальных пожаров tл (или продолжительности НСП tНСП) при горении твердых и трудногорючих материалов	Рисунок Л.4 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара tл для железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций перекрытия при горении ЛВЖ и ГЖ
1-H / = 1,2; 2 - H /= 2,0; 3 - H /=2,4; 4 - H / = 2,85; 5 - H / = 3,2; 6 - H / = 4,0; 7 - H / =4,4; 8 - H / = 5,2; 9 - H / =5,6; 10 - H / = 6,0	1 - H / = 0,5; 2 - H /= 0,6; 3 - H /= 0,7; 4 - H / = 0,8; 5 - H / = 1,0; 6 - H / = 1,5; 7 - H / = 2,0;
Рисунок Л.5 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара tл для горизонтальных незащищенных металлических конструкций	Рисунок Л.6 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от продолжительности пожара tл для вертикальных незащищенных металлических конструкций
1 - П = 0,25 м 0,5; 2 - П = 0,20м 0,5; 3 - П = 0,18 м 0,5; 4 - П = 0,15 м 0,5; 5 - П = 0,12 м 0,5; 6 - П = 0,08 м 0,5; 7 - П = 0,04 м 0,5;	1 - П = 0,25 м 0,5; 2 - П = 0,20м 0,5; 3 - П = 0,18 м 0,5; 4 - П = 0,15 м 0,5; 5 - П = 0,12 м 0,5; 6 - П = 0,08 м 0,5; 7 - П = 0,04 м 0,5;
Рисунок Л.7 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от характерной продолжительности пожара tп Для огнезащищенных металлических и железобетонных конструкций перекрытия	Рисунок Л.8 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от характерной продолжительности объемного пожара tп для железобетонных несущих стен
	1 - П = 0,25 м 0,5; 2 - П = 0,20м 0,5; 3 - П = 0,18 м 0,5; 4 - П = 0,15 м 0,5; 5 - П = 0,12 м 0,5; 6 - П = 0,08 м 0,5; 7 - П = 0,04 м 0,5; Рисунок Л.9 — Зависимость эквивалентной продолжительности пожара tэ от характерного времени объемного пожара tп для центрально сжатых железобетонных колонн

Л. 1.2 Коэффициент огнестойкости выбранной конструкции К₀ определяют по значению предельной вероятности отказов с учетом допустимой вероятности отказов конструкций . Значения в зависимости от того, какой группе конструкций i принадлежит выбранная конструкция, приведены в таблице Л.1.

Таблица Л.1— Допустимые вероятности отказов конструкций от пожаров

Предельные вероятности отказов конструкций в условиях пожаров рассчитывают по формуле

где Р₀ — вероятность возникновения пожара, отнесенная к 1 м² площади помещения;

Р_А — вероятность выполнения задачи (тушения пожара) автоматической установкой пожаротушения;

Рп.о — вероятность предотвращения развитого пожара силами пожарной охраны.

Р₀ рассчитывают по методу, приведенному в ГОСТ 12.1.004, или берут из таблицы Л.2.

Таблица Л.2 — Вероятности возникновения пожара Р₀ для промышленных помещений

Оценки Р_А берут из таблицы Л.3.

Таблица Л.3 — Вероятности выполнения задачи АУЛ Р_А

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

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

Таблица Л.4— Значения характеристики безопасности Р

Вероятность отказов конструкций при пожаре	Характеристика безопасности b	Вероятность отказов конструкций при пожаре	Характеристика безопасности b
	3,7 4,1 4,4 4,5		2,3 2,8 3,2 3,5
	3,1 3,5 3,8 4,0		1,3 2,0 2,5 2,6

Л.1.3 Расчет коэффициента огнестойкости К₀ проводят по формуле

К₀ = 0,527 ехр (0,36 b ). (Л.8)

В качестве примера в таблице Л.5 приведены значения К₀ для условий Р₀ = 5 · 10^-6 м²/год и Р_А = 0,95, Р_п.о = 0.

Таблица Л.5 — Коэффициент огнестойкости К₀

Л.1.4 Требуемый предел огнестойкости t₀ рассчитывают по вычисленным значениям t_э, и К₀

t₀ = К₀. (Л.9)

Примеры

1 Определить требуемую огнестойкость железобетонной плиты перекрытия над участком механического цеха при свободном горении 100 кг индустриального масла на площади F= 3 м². Размеры помещения 18 х 12 х 4 м, в помещении есть проем с размерами 4 х 3 м. Принять, что допустимая вероятность отказов Р_доп равна 10^-6.

Расчет

Из справочников найдем, что скорость выгорания масла М_ср = 2,7 кг/(м^2· мин). Тогда вычислим продолжительность локального пожара t_п по формуле (Л.6)

t_п = 100 / (3 · 2,7) » 12,4 мин.

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

П = 4 / » 2,3.

Теперь найдем эквивалентную продолжительность пожара t_э Для железобетонной плиты перекрытия при горении индустриального масла. По рисунку Л.4 получим t_э < ^0,5 ч. Согласно условию задачи Р_A = P_п.о =0, а по таблице Л.2 находим Р₀ = 0,6 · 10^-5 м²/год. Тогда предельная вероятность Р_п, вычисленная по формуле (Л.6), равна:

Р_п = 10^-6 / (6 · 10^-6 · 18 · 12) » 7,7 · 10^-4.

Интерполируя данные таблицы Л.4, находим, что b » 3,1. Теперь вычислим коэффициент огнестойкости по формуле (Л.8):

К₀ = 0,527 ехр (0,36 · 3,1) » 1,6.

Требуемый предел огнестойкости t₀ равен:

t₀ < 1,6 · 0,5 = 0,8 ч.

2 Определить требуемую огнестойкость железобетонной плиты перекрытия над участком механического цеха в условиях объемного пожара при свободном горении древесины с плотностью нагрузки 20 кг · м^-2. Размеры помещения 18 х 12 х 4 м, в помещении есть проем с размерами 4 х 3 м. Принять Р_доп = 10^-6 м ²/год.

Расчет

Определим фактор проемности П. Объем V помещения равен

V = 18 · 12 · 4 = 864 м³ < 1000м³.

Тогда по формуле (Л.3) получаем

П = 4 · 3 » 0,23.

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

G = 20 · 18 · 12 = 4320 кг.

По формуле (Л.4) определяем, что

t_п = 4320 · 13,8 / (6285 · 12 · ) » 0,46 ч.

По рисунку Л.7 определяем эквивалентную продолжительность пожара t_э для железобетонной плиты перекрытия при вычисленных значениях П и t_п Получаем, что t_э » 0,8 ч. С учетом вычисленного в примере 1 значения К₀ найдем требуемый предел огнестойкости t₀:

t₀ = 1,6 · 0,8 » 1,3ч.