Вопрос о возможности обоснования степени огнестойкости здания расчетом пожарного риска возник в результате определенного опыта экспертной работы по вопросам снятия самозастроя в суде и анализа действующей законодательной и нормативной базы в области пожарной безопасности, обмена опытом специалистов в данной сфере.
Степень огнестойкости объекта капитального строительства характеризует способность объекта в целом сопротивляться воздействию пожара и распространению его опасных факторов.
Огнестойкость является международной пожарно-технической характеристикой строительных конструкций и безусловно влияет на безопасность и жизнь людей, находящихся в здании при пожаре. Обрушение конструкций, образование прогаров, трещин могут значительно менять динамику распространения опасных факторов пожара (ОФП) в здании.
Следует отметить, что ОФП оказывают недопустимое или летальное влияние на жизнь и здоровье людей только до определенного времени — пока эвакуация из здания полностью не завершена.
Если пределы огнестойкости всех строительных конструкций объекта превышают необходимое время эвакуации, следовательно, требования к дальнейшему повышению огнестойкости здания направлены лишь на защиту имущества собственника, т.е. сохранение самого здания и дает время для успешного выполнения работ по тушению вероятного пожара.
Обратимся к требованиям, которые установлены Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности [1] и нормативными документами в области пожарной безопасности.
В соответствии с требованиями технического регламента:
а) пределы огнестойкости строительных конструкций должны соответствовать принятой степени огнестойкости здания (пункт 1 статьи 57, пункт 2 статьи 87);
б) требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций определяются по таблице 21 приложения к техническому регламенту (пункт 2 статьи 30, пункт 2 статьи 58, пункт 2 статьи 87);
в) требуемая степень огнестойкости здания устанавливается нормативными документами по пожарной безопасности и должна устанавливаться в зависимости от этажности, класса функциональной пожарной опасности, площади пожарного отсека и пожарной опасности технологических процессов (пункт 2 статьи 57, пункт 1 статьи 87).
Это обязательные требования к зданиям и конструкциям, из которых они возведены. Здесь не может быть отступлений, эти требования нельзя не исполнять. Конкретные требования к степени огнестойкости зданий (в зависимости от этажности, класса функциональной пожарной опасности, площади пожарного отсека и пожарной опасности технологических процессов) установлены сводом правил СП 2.13130.2012 [3]. Именно этот документ обязывает предусматривать, к примеру, I, а не III степень огнестойкости здания. Требования свода правил применяются на добровольной основе и их неприменение не может оцениваться как несоблюдение требований технического регламента (в силу положений пунктов 1 и 4 статьи 16.1 Федерального закона от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» [2]).
В соответствии с пунктом 4 статьи 16.1 Федерального закона «О техническом регулировании», при неприменении на добровольной основе национальных стандартов и сводов правил «допускается применение предварительных национальных стандартов, стандартов организаций и (или) иных документов для оценки соответствия требованиям технических регламентов» [2].
Про расчет пожарного риска в процитированной норме конечно же ничего нет, но к «иным документам» следует, в первую очередь, отнести проектную документацию.
В соответствии с п. 15 Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности [6], при проведении анализа пожарной опасности здания оцениваются возможная динамика развития пожара, состав и характеристики системы противопожарной защиты, возможные последствия воздействия пожара не только на людей, но и на конструкции здания. Пунктами 21 и 23 Методики [7], в качестве дополнительного противопожарного мероприятия, предлагается обеспечение нормируемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций помещения, в котором находится вероятный очаг пожара. Таким образом, Методика позволяет учесть пределы огнестойкости строительных конструкций.
Теоретически, полевая модель позволяет моделировать пожар с учетом потери несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности строительных конструкций. Однако отметим, что практически выполнить этот расчет достаточно сложно.
Гораздо проще:
— выполнить расчет времени эвакуации при различных (заранее определенных экспертом) вариантах возникновения и развития пожара в здании;
— обосновать фактический выбор строительных конструкций тем фактом, что расчетное время эвакуации (с учетом времени начала эвакуации и необходимого коэффициента безопасности) не превышает пределы огнестойкости несущих конструкций;
— предусмотреть в здании необходимые технические и организационные решения, обеспечивающие безопасную эвакуацию людей;
— выполнить моделирование пожара при различных вариантах его возникновения и развития и подтвердить, что своевременная эвакуация обеспечена;
— выполнить расчет пожарного риска;
— сделать вывод, что минимально необходимые для обеспечения безопасности людей пределы огнестойкости строительных конструкций обеспечены; а дальнейшее их увеличение направлено на защиту собственного имущества собственника здания, которым он имеет право рисковать;
— объяснить собственнику здания, чем он рискует и возможные последствия такого риска, чтобы он мог осознанно принять решение - нужно ли повышать степень огнестойкости объекта;
— доказать различным надзорными органам (скорее всего — в судебных инстанциях) справедливость вышеизложенного.
Это первый вариант. Он связан с расчетами пожарного риска и он, может быть, не самый простой.
Но есть и второй вариант — выполнить требования и технического регламента и нормативных документов по пожарной безопасности, в т.ч. СП 2.13130.2012 [3]. И при этом достичь ранее обозначенной цели — применить строительные конструкции с пределами огнестойкости ниже установленных для требуемой степени огнестойкости здания (не совсем так, но суть результата это не меняет).
В соответствии с пунктом 10 статьи 87 технического регламента [1] пределы огнестойкости строительных конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, могут определяться расчетно-аналитическим методом, установленным нормативными документами по пожарной безопасности.
В соответствии с п. 5.4.6 СП 2.13130.2012 допускается формировать требования к пределам огнестойкости строительных конструкций объекта защиты используя «комплексную расчетно-экспериментальную оценку огнестойкости и (или) класса пожарной опасности " [3].
Просто и понятно написано в п. 4.1.4. МДС 21-1.98 «Предотвращение распространения пожара. Пособие к СНиП 21-01-97 „Пожарная безопасность зданий и сооружений“» (статус документа - действующий):
«При проектировании может быть выполнено обоснование увеличения или уменьшения предела огнестойкости противопожарной стены или перегородки, учитывающее величину пожарной нагрузки в помещениях, разделяемых этой стеной или перегородкой, ее фактический предел огнестойкости при температурном режиме реального пожара и возможность обеспечения тушения пожара за время достижения предела огнестойкости противопожарной стены» [4].
Иными словами можно провести моделирование пожара с учетом фактического размещения, типа и количества пожарной нагрузки, а также с учетом работы систем противодымной вентиляции и пожаротушения, и на основании такого моделирования определить и обосновать фактическую огнестойкость строительных конструкций.
В рамках магистерской работы нами была проведена опробация высказанных выше положений на примере моделирования здания автосалона с центром сервиского обслуживания. Здание объединяет в себе общественную функцию (Ф3.1 - здания организаций торговли) и производственную (Ф5.1 – мастерские). Этажность два наземных этажа, один – цокольный, расположен не под всем зданием. Несущий каркас – металлоконструкции.
В соответствии с положениями СП 2.13130.2012 в зависимости от функциональной пожарной опасности здания, площади его пожарных отсеков, этажности, требуемая степень огнестойкости может быть определена как IV для промышленных объектов, класс конструктивной пожарной опасности С0, либо – II, как для многофункционального общественного здания. Тогда требуемый предел огнестойкости несущего каркаса составит либо R15 для первого варианта, либо R90.
Актуальным сегодня остается вопрос обоснования огнестойкости и необходимости огнезащиты металлических конструкций.
На первом этапе оценочного расчета модель здания с учетом действующих нагрузок была построена в программном комплексе SCAD Office [6]. Проектно-вычислительный комплекс реализован как интегрированная система прочностного анализа и проектирования конструкций на основе метода конечных элементов и позволяет определить напряженно-деформированное состояние конструкций от статических и динамических воздействий. Программа позволяет вводить данные о температурных нагрузках в зависимости от типа элемента: стержни, плиты, балки-стенки, оболочки.
Исследовалось влияние воздействия пожара на несущую способность металлического каркаса, который состоит из следующих элементов: колонны – 40К1 по СТО АСЧМ 20-93; балки покрытия – 25Ш1 по СТО АСЧМ 20-93; главные балки перекрытия – 40Ш1 по СТО АСЧМ 20-93; второстепенные балки перекрытия – 30Ш1 по СТО АСЧМ 20-93; прогоны – 20Б1 по СТО АСЧМ 20-93; косоуры лестниц – 140´5 мм по ГОСТ 30245-94; связи – 140´5 мм по ГОСТ 30245-94.
Источник пожара моделировался на 2 этаже в крайнем правом пролете по оси 4, в зоне расположения кладовой запчастей и расходных материалов. Температура считалась приложенной к средним частям двух колонн и верхней балке перекрытия. Зависимость усредненных температур стандартного пожара в очаге и на поверхности конструкции в разные моменты времени известны из литературных источников [5]. Температура задавалась с шагом 100°С до исчерпания несущей способности элементов каркаса.
Изменение несущей способности каркаса начинается при температуре 3000 С, а при температуре 4500 С наступают необратимые изенения, элементы какраса теряют устойчивость, что иллюстрирует красный цвет несущих конструкций на рис. 1.
Температура 450°С
Рисунок 1 – Рама каркаса моделируемого здания по оси 4.
Для определения времени воспользуемся приведенной толщиной металла и известными номограммами из нормативно-стправочной литературы [5]. Для колонн крайнего ряда фактический предел огнестойкости при приведенной толщине металла 12 мм составит 18 мин, что превышает требуемый R15 для зданий IV степени огнестойкости.
Для расчета необходимого времени эвакуации и времени скопления была принята имитационно-стохастическая модель движения людского потока в соответствии с приложением 4 методики, утвержденной приказом МЧС России №382 от 30.06.2009, с учетом изменений, вносимых в методику приказом МЧС России №749 от 12.12.2011.
Данная модель принята исходя из следующих факторов:
1) проектируемое здание имеет четкую систему эвакуационных путей, которая может быть представлена системой проходов, коридоров и лестниц;
2) в здании при рассмотрении расчетной ситуации находится значительное количество людей, которые при начале движения быстро формируют на путях эвакуации потоки, с достаточной степенью достоверности описываемых имитационно-стохастической моделью.
3) В здании запроектированы и нормально функционируют системы противопожарной защиты – автоматическая система пожаротушения, сигнализация и оповещение, внутренний противопожарный водопровод и дымоудаление.
Имитационно-стохастическая модель, реализуемая программой «СИТИС: Флоутек», позволила осуществить моделирование эвакуации людей из здания.
Максимальное время эвакуации (98 чел.) с учетом планировки составило 2,96 мин., что менее 15 мин. – времени, когда несущие конструкции здания потеряют свою устойчивость под воздействием высоких температур и начнут угрожать жизни и здоровью людей. Таким образом, в своей работе мы попытались обосновать возможность использования вышеизложенного алгоритма расчетов для оценки фактической степени огнестойкости зданий из металлических конструкций с точки зрения безопасной эвакуации.
Библиографическая ссылка
Сидельников А.А., Благородова Н.В. О ВОЗМОЖНОСТИ ОБОСНОВАНИЯ СТЕПЕНИ ОГНЕСТОЙКОСТИ ЗДАНИЯ РАСЧЕТОМ ПОЖАРНОГО РИСКА // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 5. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17332 (дата обращения: 20.04.2024).