Введение к работе
Актуальность темы.Обоснование требований к огнестойкости зданий и конструкций является одной из основных задач комплексной проблемы обеспечения пожарной безопасности в строительстве. Различные аспекты решения этой задачи наиболее полно отражены в работах Бушева В.П., Вильямсона Р.В., Жукова В.В. «Измайлова А.-Х.С. .Ингберга С.Н., Комарова Ю.А..Мурашова В.И., Молчадского И.С..Присадкова В.И., Пчелинцева В.И. .Романенко И.Г..Роитмана В.М., Ройтмана М.Я., Федоренко B.C., Федорова В.В., Яковлева А.И. и др. По мере совершенствования производственной базы и роста требований к экономичности строительства всё более актуальным становится вопрос о затратах на решение этой задачи. В результате к уровню научного обоснования норм предъявляются всё более высокие требования.
В действующих строительных нормах огнестойкость здания определяется по второй части главы отраслевых норм и правил в зависимости от функционального его назначения, габаритов (этажности, площади противопожарного отсека), категории производства по пожарной опасности (для производственных зданий),вместимости зрительного зала (для культурно-зрелищных зданий), наличия средств автоматической пожарной защиты. Затем в зависимости от требуемой степени огнестойкости здания по СНиП "Противопожарные нормы" определяют требуемые пределы огнестойкости основных видов строительных конструкций, выраженные 'во времени "стандартного" температурного режима пожара. Заложенные в СНиП "Противопожарные нормы" числовые значения требуемых пределов огнестойкости конструкций лишь косвенно и формально зависят от некоторых факторов, влияющих на температурный режим и продолжительность возможного пожара. Эти показатели недостаточно надежно отражают важность отдельных видов конструкций в ограничении распространения пожара, а следовательно, сохранности здания и содержащихся в нем материальных ценностей.
Несмотря на то,что основные недостатки нормирования
требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций известны более сорока лет, числовые показатели для внесения в эти нормы назначали, как правило,методом экспертных оценок с учетом опыта проектирования. Причём,на протяжении последних десятилетий,требования к огнестойкости строительных конструкций при периодической переработке СНиП постепенно снижались разработчиками противопожарных норм,как правило, лишь из чисто экономических соображений и величин фактических пределов огнестойкости строительных конструкций,используемых в действующих типовых проектач зданий,а не из условий обеспечения необходимой,научно обоснованной защиты зданий от воздействия возможных пожаров. Таким образом,часто нарушался объективный принцип,согласно которому требуемые пределы огнестойкости конструкций должны назначаться независимо от фактических.
Используемые при разработке норм чисто экономические соображения снижения противопожарных требований і: конструкциям научно не обосновывались, а базировались зачастую на интуиции разработчиков СНиП, либо с учётом недостаточно объективных данных, существенно заниженной статистики количества происшедших пожаров и убытков от них.
Первая попытка подвести научную базу к системе кор-мировачия требуемых пределов огнестойкости конструкций 3 50-е годы не получила широкого практического применения в нашей стране ввиду недостаточной научной проработки и ограниченности исходных данных для её реализации. Это послужило причиной возвращения к первоначальной системе противопожарного нормирования при разработке главы СНиЛ "Противопожарные нормы",в которой не учитывалась величина пожарной нагрузки помещений.
Очевидно для перехода к научно обоснованной системе нормирования требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций необходимы соответствующие всесторонние научные исследования d данной области.
Цель диссертационной работы заключается в исследовании тепловых потоков пожара,поступающих в ограждающие строительные конструкции .для оценки требуемых пределов огнестойкости.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1.Проведен анализ работ по теплообмену на пожаре в помещении между газовой средой и конструкциями, определению требуемых пределов огнестойкости расчетом.
2.Исходя из возможного теплообмена на пожаре между газовой средой и конструкциями,определено условие безопасности конструкций с учетом пожарной нагрузки в помещении. Проведен анализ размерностей физических величин,определяющих тепловые потоки,поступающие в ограждающие строительные конструкции и установлен вид функциональной зависимости между ними.
3.Разработана и реализована методика экспериментального исследования теплообмена между газовой средой и ограждающими конструкциями помещения на пожаре.
4.Определены тепловые потоки, поступающие в ограждающие строительные конструкции двумя независимыми методами. Исследованы параметры состояния газовой среды (распределение статического давления,температура), массовая скорость выгорания пожарной нагрузки. На основании обобщения результатов экспериментов установлена зависимость для определения тепловых потоков, поступающих в ограждающие конструкции помещения на пожаре с учётом пожарной нагрузки и других факторов.
5.Разработаны инженерные методики определения тепловых потоков, поступающих в ограждающие строительные конструкции, и времени окончания горения пожарной нагрувки с учётом различных факторов пожара для использования в целях оценки огнестойкости конструкций. Научная новизна работы:
1.Получены новые экспериментальные данные по локаль-
ным тепловым потокам, поступающим в ограждающие строительные конструкции помещения на пожаре.
2.,Получены функциональные зависимости, описывающие суммарный теплообмен между газовой средой помещения и конструкциями стен и перекрытия.
3.Разработаны инженерные методики определения тепловых потоков, поступающих в ограждающие строительные конструкции помещения при различных величинах пожарной нагрузки, размерах проема помещения, площади пожара.
4.Получены экспериментальные данные о состоянии газовой среды на пожарах :(температура, статическое 'давление) и массовой скорости выгорания горючей жидкости. Практическая ценность работы состоит в следующем:
1.Полученные! экспериментальные данные по тепловым потокам, статическому давлению, температурным полям и массовой скорости выгорания могут быть использованы при решении дифференциальных уравнений, описывающих процесс пожара в различных вадачах по пожарной безопасности.
2.Разработанные инженерные методики определения тепловых потоков, поступающих в строительные конструкции на пожаре, позволяют '.сформулировать граничные условия П-го рода для прогнозирования огнестойкости конструкций.
3.Сформулировано условие безопасности конструкций с учётом основного фактора пожара - пожарной нагрузки.
Реализация и внедрение результатов работы. Получен-ные экспериментальные данные и разработанные методики экспериментального исследования и расчетного определения тепловых потоков использованы в ВИПТШ МВД РФ и С.-П.ВПТШ МВД РФ в учебном процессе;в УГПС г.Москвы,Ассоциации Московских проектных организаций.Государственном проектно-изыска-тельском и научно-исследовательском институте гражданской авиации "Аэропроект" при разработке и экспертизе проектов вданий и сооружений.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались в ВЖГШ МВД РФ на научно-технических конференциях
-б-
"Совершенствование деятельности органов государственного пожарного надзора" (1990г.) и "Совершенствовачие средств и способов ликвидации пожаров, аварий и катастроф"(1992г.);в Саратовской высшей школе МВД РФ на конференции "Использование достижений науки и техники в предупреждении,раскрытии и расследовании преступлений" (1994 г.);и на объединенном заседании кафедр ВИПТШ МВД РФ "Пожарная безопасность в строительстве", "Инженерной теплофизики и гидравлики" и "Высшей математики" (1994 г.);на'заседаниях научно-исследовательского отдела ВИПТШ МВД РФ (1991-1994 гг).
Публикации. По результатам исследования опубликованы 4 статьи.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложений; изложена на 156 листах машинописного текста, содержит 7 рисунков,9 графиков,? таблиц, 7 приложений и список литературы, включающий 104 наименования.
На защиту выносятся:
методика исследования процессов теплообмена з экспериментальном помещении;
результаты экспериментального исследования теплообмена между газовой средой и ограждающими конструкциями помещения (поступающие в ограждающие строительные конструкции тепловые потоки),параметров состояния газовой среды в помещении на пожаре (статическое давление,температура среды);
методика расчетного определения тепловых потоков, поступающих в ограждающие строительные конструкции на пожаре.
