» » Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий


Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

19.04.2016

Необходимость сохранения основных фондов, представляющих собой огромные материальные ценности, требует постоянного совершенствования пожарной безопасности зданий. На протяжении последних 10 лет, по данным ВНИИПО МВД России, количество пожаров в промышленных зданиях, складах и сооружениях составляет в среднем менее 9% общего количества по стране, а прямой ущерб от них на этих объектах достигает 30% суммарного.
Ущерб от пожаров на материальных складах составляет 45,3%, в производственных зданиях 25%, в гаражах и автобазах — 9% и на складах лесоматериалов — 7%.
Наибольшее количество пожаров (94%) на промышленных объектах происходит с ущербом до 10 тыс. руб.; пожары с ущербом от 10 до 100 тыс. руб. составляют 5,2%, а с ущербом более 100 тыс. руб. — 0,9%.
Особой опасностью в пожарном отношении характеризуются здания из легких металлических конструкций, в ограждениях которых использованы сгораемые утеплители, хотя статистика и свидетельствует, что число возгораний в них сравнительно невелико (табл. 12), а средний ущерб от одного пожара составляет всего 0,7%.
Из рассмотренных 135 зданий с легкими металлическими конструкциями полностью сгорели 82 (61%), повреждены на 70—90% — 14 зданий (10%), на 50—70% — 12 зданий (5%) и менее 50% только 27 зданий (20%), что подлежит восстановлению. Из-за неосторожного обращения с огнем произошло 30% пожаров, из-за неисправности электротехнического оборудования — 21,6%, из-за нарушений правил техники безопасности при проведении электросварочных работ — 20,1% и неисправности технологического оборудования — 7,3% всех пожаров. Несмотря на постоянное совершенствование технических средств пожарной защиты, число пожаров в промышленности держится примерно на одном уровне.
Важнейший этап решения проблем противопожарной защиты — противопожарное нормирование, в котором главная роль принадлежит инженерно-техническим мероприятиям по обеспечению требуемой пожарной безопасности зданий и сооружений.
Противопожарное нормирование в России базируется на анализе происходящих пожаров, современных отечественных и зарубежных достижениях в области нормирования, проектирования, строительства и эксплуатации зданий. В России и социалистических странах противопожарные нормы являются государственными, в то время как в ряде капиталистических стран противопожарное нормирование в государственном масштабе отсутствует. Особую значимость сегодня приобретают исследования и разработки инженерно-технических решений по обеспечению необходимой противопожарной устойчивости строящихся и реконструируемых промышленных зданий. В ряде случаев требования действующих противопожарных норм не учитывают в полной мере особенности проектирования, строительства и реконструкции промышленных объектов, возводимых в условиях Крайнего Севера, зданий из легких металлических конструкций и др. Более того, эти требования зачастую становятся тормозом в ускорении развития промышленного производства. Так, требования по устройству традиционных противопожарных стен на промышленных объектах не всегда позволяют выполнить необходимую быструю модернизацию технологического процесса с переводом его на автоматизированное поточное производство.
Возрастающая с каждым годом потребность в строительстве производственных зданий повышенной этажности обусловлена не только условиями технологии и сокращения площади ограждающих конструкций, но и дефицитом территории, в первую очередь в крупных городах, особенно при расширении и реконструкции действующих предприятий.
Повышение этажности зданий промышленных предприятий дает значительное сокращение площади застройки, а следовательно и экономию средств. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы требования норм по допустимому числу этажей и ограничению площадей между противопожарными преградами были максимально направлены на уменьшение размеров пожаров, создание реальных условий для их тушения и снижения ущерба. В действующих нормах допустимое количество этажей и размеры площадей между противопожарными преградами назначаются в зависимости от категории производств по пожарной опасности и степени огнестойкости здания, которые определяют только опасность возникновения пожара.
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

Анализ современного состояния нормирования противопожарной устойчивости промышленных объектов в России и за рубежом свидетельствует о том, что общим при оценке инженерно-технических решений по нормированию противопожарной устойчивости ограждающих конструкций является критерий предела их огнестойкости в условиях «стандартного» режима пожара. По другим же показателям противопожарной устойчивости зданий в разных странах существуют различные варианты подхода к нормированию. Основные исходные данные нормирования противопожарной устойчивости любого объекта — показатели его пожарной опасности. Комплексным показателем может служить пожарная нагрузка на объекте. Пожарная нагрузка определяет не только опасность возникновения пожара, но и динамичность его развития, так как от нее зависят все химические, физические и геометрические параметры пожара во времени.
В европейских странах, за исключением Великобритании, характер и величина пожарной нагрузки — основные показатели, учитываемые при выборе противопожарных мероприятий. Особого внимания заслуживал опыт ГДР, где по нормам пожарная нагрузка принималась за исходный критерий при определении степени огнестойкости здания, допустимых размеров пожарных отсеков, потребности в воде на тушение пожара и других противопожарных мероприятий. Этот метод должен учитываться при совершенствовании отечественных противопожарных норм проектирования.
Исследования, проводимые ЦНИИПромзданий, ВНИИПО МВД России и рядом других институтов, показали, что методика обоснования требований норм по допустимому количеству этажей и ограничению площадей между противопожарными преградами должна учитывать фактическое количество сгораемых веществ и материалов, температурные режимы при их сгорании и пределы огнестойкости основных несущих конструкций. Это дает возможность оценить меру опасности, создаваемой пожаром, и обоснованно предусмотреть надежные средства пожарной защиты здания, оборудования и людей.
В основу обоснования этих требований положено определение количества и свойств сгораемых веществ и материалов, находящихся в здании, которые составляют пожарную нагрузку. Методика определения расчетной пожарной нагрузки, принятая в стандарте СЭВ 446—77, дает возможность на базе количественных критериев оценки воздействия пожара пересмотреть основные положения норм строительного проектирования с обоснованием размеров площадей помещений между противопожарными стенами и количества этажей в зданиях различных категорий производств. Полная пожарная нагрузка P включает временную Pn и постоянную Ps нагрузки: P = Pn + Ps.
Временная пожарная нагрузка создается при сгорании веществ и материалов, обращающихся в производстве, т. е. технологического и санитарно-технического оборудования, материалов на складах, мебели и т. д.
Постоянную пожарную нагрузку создают при горении вещества и материалы, находящиеся в самих строительных конструкциях. Временная и постоянная пожарные нагрузки могут быть вычислены по формулам:
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

Пожарная нагрузка от твердых сгораемых веществ и материалов может быть равномерно распределенной по площади здания (помещения) или сосредоточенно на части площади (помещения).
Пожарная нагрузка от легковоспламеняющихся и горючих жидкостей распределяется на единицу возможной площади разлива. До недавнего времени решение задач, связанных с проблемой обеспечения противопожарной устойчивости объекта, базировалось на рассмотрении условий развития «стандартного» пожара.
Исследования, проведенные во ВНИИПО, ВИПТШ МВД России, МИСИ им. В. В. Куйбышева и других институтах, по установлению пределов огнестойкости конструкций в условиях реального пожара показали, что для анализа динамичности пожара важное значение имеет характер изменения температуры во времени в различных точках объема помещения. При определении допустимой площади пожарных отсеков в промышленном здании решающим показателем, влияющим на его противопожарную устойчивость, может оказаться не среднеобъемная температура во времени, а линейная скорость распространения горения, скорость возрастания площади пожара и т. д. Поэтому при анализе опасности возможного развития пожара необходимо учитывать изменение всех его параметров во времени и пространстве. Решение этой сложной задачи может быть осуществлено методом моделирования динамики развития пожара на промышленном объекте с помощью ЭВМ. Результаты моделирования дают возможность графоаналитическим способом определять допустимую продолжительность противопожарной устойчивости объекта (рис. 5), т. е. допустимую продолжительность пожара.
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

Процесс изменения всех параметров пожара при его развитии можно подразделить на три характерные стадии. Первая стадия τ1 характеризуется постепенным увеличением размеров пожара до значений, отвечающих данной пожарной нагрузке и условиям газообмена. Особенность этой стадии то, что за какой-то начальный промежуток времени могут создаваться условия, опасные для пребывания живых организмов из-за высокой температуры и недопустимой концентрации продуктов горения части пожарной нагрузки τж.о.д. Вторая стадия τ2 характеризуется максимальной динамичностью развития пожара и продолжается до окончания распространения горения в пределах границ помещения или здания в целом.
В конце этой стадии возрастает температура и может произойти значительный выброс конвективных потоков от продуктов горения за пределы вскрывающихся ограждающих конструкций. И наконец, третья стадия τ3, в которой происходит постепенное уменьшение всех параметров пожара до нулевого значения. Для нее характерно полное выгорание пожарной нагрузки, от величины которой зависит продолжительность этой стадии.
Таким образом, продолжительность всех трех стадий пожара зависит от характера пожарной нагрузки, которая является комплексной величиной и должна учитываться при решении проблем противопожарной устойчивости промышленных объектов.
Общая закономерность развития пожаров — относительная стабилизация значений параметров пожара в конце второй и начале третьей стадии его развития. Поэтому можно считать, что в данный промежуток времени имеет место относительно стационарный процесс. Найдя точки пересечения а и b касательных в местах перегиба кривой с касательной в точке В и спроектировав их на ось времени, получим период стационарного развития пожара τст. Тогда допустимая продолжительность противопожарной устойчивости объекта при пожаре может быть найдена из выражения
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

Анализ особенностей развития реальных пожаров в многоэтажных зданиях показывает, что влияние средств тушения, подаваемых снаружи на этажи, неодинаково и в ряде случаев на тот период времени, когда обеспечивается огнестойкость конструкций, несущественно. Для приближенной оценки воздействия реального пожара на строительные конструкции без учета снижения температуры среды от воздействия средств тушения может быть использована зависимость
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

В основу оценки условия пожарной безопасности положено требование: несущая способность строительных конструкций под воздействием температуры, вызванной пожаром, не должна снижаться ниже нормативной нагрузки в течение времени, равного их пределу огнестойкости. Исходя из этого установлена допустимая продолжительность пожара различной интенсивности в зданиях с конструкциями разной степени огнестойкости и определена соответствующая ей допустимая пожарная нагрузка по формуле
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

В системе пожарной защиты зданий основные мероприятия, определяющие уровень пожарной безопасности, возможный материальный ущерб и величину затрат на пожарную защиту, — степень огнестойкости здания в целом и его конструкций, устройство пожарных отсеков и противопожарных преград, обеспечение возможности быстрой эвакуации людей и наличие определенной системы пожаротушения. Наиболее изученным вопросом в проблеме пожарной безопасности является огнестойкость зданий и конструкций.
Диапазон нормируемых пределов огнестойкости строительных конструкций за рубежом несколько шире, чем в России. Максимальный предел огнестойкости конструкций по зарубежным нормам принимается до 4 ч (США, Венгрия, Финляндия), а минимальный — 0,1 ч (Венгрия), 0,5 ч (Великобритания) и 1 ч (США). В России максимальный предел огнестойкости конструкций принят 2,5 ч, а минимальный — 0,25 ч. Нормирование предела огнестойкости менее 0,25 ч не имеет смысла, так как он может быть сопоставим только с точностью огневого эксперимента.
В зарубежных нормах классификация зданий по степени огнестойкости имеет существенное различие. Так, в нормах Скандинавских стран предусматриваются три степени огнестойкости, в Венгрии — тридцать, а в нормах Великобритании вообще их нет и предел огнестойкости конструкций принимается в зависимости от назначения и этажности здания. Действующими противопожарными нормами России предусматриваются восемь степеней огнестойкости зданий I, II, III, IIIa, IIIб, IV, IVa и V. В нормах степень огнестойкости диктует прочие противопожарные требования, предъявляемые к зданиям, и определяет время, которым располагают службы пожарной охраны при тушении пожара. Материальный ущерб от пожара резко возрастает при обрушении несущих конструкций здания, поэтому нормы должны предусматривать средства, обеспечивающие тушение пожара в пределах времени их огнестойкости.
Для обоснованного определения соответствия огнестойкости конструкций возможному воздействию пожара целесообразно ввести в нормы величину пожарной нагрузки для каждой степени огнестойкости здания, определяющую время обрушения конструкций.
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

Степень огнестойкости здания определяет также минимальные пределы огнестойкости, которым должны удовлетворять ограждающие конструкции, в том числе противопожарные стены, перегородки, перекрытия.
Основное назначение противопожарных стен — разделение площади здания на противопожарные отсеки. В большинстве зарубежных норм огнестойкость противопожарных стен существенно зависит от пожарной нагрузки, назначения пожарного отсека и степени огнестойкости зданий в целом.
Нормами России независимо от типа здания предел огнестойкости пожарных стен, предназначенных для разделения помещений на пожарные отсеки, принят равным 2,5 ч, что вряд ли можно считать достаточно обоснованным. Так, для выделения пожарных отсеков в зданиях из легких металлических конструкций с наличием одинаковых помещений по пожарной опасности приходится устраивать противопожарную стену с пределом огнестойкости 2,5 ч, в то время как предел огнестойкости легких металлических конструкций всего 0,25 ч.
Опыт проектирования свидетельствует о том, что назначение противопожарных преград в зданиях должно быть строго обосновано. Степень их огнестойкости должна быть увязана с показателями пожарной нагрузки, которая характеризует возможность потери конструкцией ограждающей способности в условиях реального пожара.
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

В CHиП 2.09.02—85 площади пожарных отсеков приняты с учетом огнестойкости конструкций, категории пожарной опасности зданий и помещений, применяющихся средств пожаротушения. Несмотря на это, не всегда рекомендуемые размеры площадей отсеков оптимальны для принятых средств пожаротушения.
Целесообразно на стадии проектирования осуществлять выбор рационального решения на основе сравнения вариантов с различными площадями отсеков и средствами пожаротушения, обеспечивающими тушение пожара на принятой площади за время, не превышающее срок потери несущей способности конструкций каркаса. Это дает возможность при необходимости увеличивать площадь пожарного отсека, предусматривая повышение расхода воды на пожаротушение (табл. 13).
Одна из важнейших задач совершенствования противопожарных норм и повышения их эффективности — разработка методики экономического проектирования инженерно-технических решений по обеспечению необходимой противопожарной устойчивости промышленных объектов. Метод оптимизации противопожарных норм заключается в том, что средства, затрачиваемые на строительство и эксплуатацию объекта с учетом компенсации ущерба от возможного пожара, должны быть минимальными. При сравнении вариантов учитывается как прямой, так и косвенный ущерб от пожара.
Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий

Оптимальная площадь пожарного отсека определяется при сравнении вариантов инженерно-технических решений по минимуму суммы приведенных затрат на строительство и эксплуатацию объекта, а также ожидаемого ущерба от пожара. Особую значимость экономическое обоснование устройства противопожарных преград приобретает при проектировании зданий из легких металлических конструкций, в которых площади пожарных отсеков резко ограничены действующими нормами.
Проектировщик в процессе поиска оптимального варианта противопожарной устойчивости проектируемого объекта, пользуясь такой методикой, имеет возможность творческого подхода к выбору тех или иных инженерно-технических решений.
Недостаток норм противопожарного проектирования — отсутствие объективной классификации противопожарных преград. Членение противопожарных преград в ряде случаев осуществляется не по объективным признакам, следствием чего являются противоречия в обосновании их назначения, области рационального применения и требований, предъявляемых к ним.
Так, в Чехии противопожарные преграды, имеющие пять степеней огнестойкости (15, 30, 45, 60 и 90 мин), подразделяются на предотвращающие распространение огня, ограничивающие его распространение и защищающие от проникания дыма. Принятая в действующих нормах России частная классификация противопожарных преград также часто базируется на противоречивых признаках и поэтому требует уточнения. Например, в соответствии с действующими нормами противопожарные стены по пределу огнестойкости подразделяются на два типа: I тип с пределом огнестойкости 2,5 ч применяется для выделения пожарных отсеков в зданиях независимо от их степени огнестойкости; II тип противопожарной стены с пределом огнестойкости 0,75 ч предназначен для выделения помещений с различными категориями производств по пожарной опасности. Однако для этих же целей с тем же пределом огнестойкости могут быть использованы и противопожарные перегородки. Это свидетельствует о том, что области рационального применения этих противопожарных преград четко не разграничены.
В основу разработки объективной классификации противопожарных преград, уточняющей их назначение и область рационального применения, должны быть положены признаки классификации пожаров, так как именно они определяют требования, предъявляемые к противопожарным преградам. В соответствии с этим противопожарные преграды могут быть классифицированы на преграды, устраиваемые на открытых пространствах и в ограждениях, т. е. в зданиях. Первые выполняют только функцию по ограничению распространения горения. Вторые, кроме того, должны обеспечивать незадымляемость помещений и здания в целом, а также удаление продуктов сгорания в определенном направлении.
По характеру влияния на пожары противопожарные преграды можно подразделить на четыре класса: предупреждающие возникновение пожара; ограничивающие распространение горения; ограничивающие распространение горения и ликвидирующие его; противодымной защиты. Каждый из этих классов по частным признакам может быть классифицирован на конкретные разновидности противопожарных преград.
Опыт проектирования свидетельствует о том, что существующая разобщенная система противопожарных норм значительно усложняет эффективную деятельность проектировщиков и не обеспечивает унификации требований в области противопожарной устойчивости промышленных зданий. Проектировщик вынужден руководствоваться отраслевыми, межотраслевыми, специализированными и другими нормами, содержащими указания по нормированию противопожарной устойчивости промышленных объектов. В настоящее время назрела необходимость в создании единой системы нормирования противопожарной устойчивости промышленных объектов, содержащей все основные отраслевые и межотраслевые противопожарные требования в области их пожарной безопасности.