Введение к работе
Актуальность темы диссертационного исследования. Интенсивный рост проектирования и строительства высотных зданий наблюдается во многих странах мира, в том числе в России и Республике Вьетнам. Статистика свидетельствует, что возникновение и развитие чрезвычайных ситуаций (в основном пожаров) значительно превышает установленные законами величины. Для высотных зданий характерно быстрое развитие возникшего пожара по вертикали и возрастание сложности борьбы с огнём. В качестве примера при пожарах в зданиях Всемирного торгового центра в США специалистами, в том числе специалистами МГСУ, проводившими исследования этих пожаров, установлены факторы, способствующие трагическому развитию событий, являлись:
- низкая огнестойкость строительных конструкций;
- наличие больших внутренних объёмов, не разделённых противо- пожарными преградами;
- большое количество горючего оборудования, мебели и облицовки конструкций;
- отсутствие внутренних автоматических установок пожаротушения.
Перечисленные факторы, а также многолюдность помещений высотных зданий, вынуждает относить многофункциональные высотные здания к объектам повышенного внимания со стороны строителей, проектных организаций и надзорных органов.
Несмотря на интенсивное проектирование и строительство высотных зданий нормы проектирования таких объектов до настоящего времени отсутствуют. Для обеспечения их необходимого уровня пожарной безопасности разрабатываются специальные технические условия для каждого здания (СТУ) на проектирование элементов систем противопожарной защиты, которые не всегда учитывают архитектурные и другие особенности высотных зданий. Опыт проектирования и строительства подобных объектов накоплен при создании сооружений «Нового кольца Москвы», который, как показали произошедшие пожары, недостаточен. При этом реализация «гибкого подхода» к разделу «Пожарная безопасность» не всегда основывается на результатах теоретических исследований. Принцип «гибкого подхода» может быть реализован при проектировании типового многофункционального комплекса в городе Хошимин (Вьетнам). Для объективной оценки проблемы уменьшения тяжести последствий аварий и пожаров в высотных зданиях (снижения вероятности реализации опасных факторов пожара ) необходимо определить характер опасности и определить количественно уровень этой опасности. Основная цель снижения пожарного риска состоит в снижении его до приемлемого уровня. Если риск устранить нельзя (как в случае с возникновением пожара) – то его необходимо оценить и разработать эффективные способы его снижения и контроля. Применительно к пожарам в высотных зданиях в качестве цели снижения риска выступает необходимость управления риском при условии его полной безопасности для жизни и здоровья людей. При анализе пожарной опасности в соответствии с нормативными документами (например, ФЗ №123 во Вьетнаме используются российские нормы) могут применяться расчётные сценарии, основанные на временных параметрах распространения ОФП и обосновать наиболее эффективные системы противопожарной защиты.
Сложность разработки метода расчёта динамики развития пожара во времени заключается в многофакторности и нелинейности задачи. Моделирование пожара представляет сложную и в полной мере не решённую задачу. Поэтому в работе мы используем американский метод моделирования пожаров - метод компьютерного моделирования и российскую методику проф.В.М.Ройтмана.
Помещения высотных многофункциональных зданий Вьетнама не оборудованы модульными системами пожаротушения.
Физико-химические процессы , протекающие во время пожара в помещениях высотных зданий, являются сложными, нестационарными недостаточно изученными процессами. Поэтому разработка эффективных противопожарных мероприятий по сохранению высотных зданий Вьетнама на основе динамики прогнозирования динамики температурного режима пожара и способов её снижения является актуальной и практически важной задачей. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы при проектировании и строительстве многофункциональных высотных зданий в России.
Цель работы : обеспечение пожарной безопасности при проектировании и строительстве многофункциональных высотных зданий
Объектом исследования являются процессы, протекающие при пожаре в высотных зданиях Вьетнама и служащие для определения условий сохранения устойчивости зданий при возникновении пожара
Предмет исследований – многоэтажное высотное здание республики Вьетнам, выполняемое из железобетонных конструкций.
Методы исследования – методы исследования динамики свободноразвивающегося пожара и динамики пожара в присутствии тонкораспылённой воды. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Задачи исследования :
- обосновать нормативо-технические требования к проектированию и строительству высотных зданий
- исследовать динамику развития возникающих пожаров в высотных зданиях
- обосновать применение средств и способов тушения пожаров на верхних этажах высотных зданий
- исследовать динамику подавления пожаров на первой стадии применением модульных систем пожаротушения тонкораспылённой водой.
Научная новизна работы заключатся в следующем:
- впервые предложено деление высотного многофункционального здания по высоте на противопожарные отсеки по функциональному признаку, обеспечивающее целостность здания в условиях возникшего пожара;
- оценена величина удельной и полной пожарной нагрузки в пожарных отсеках высотного здания;
- обосновано применение наиболее эффективного и безопасного для людей средства тушения в высотных зданиях – тонкораспылённой воды и модульных установок её подачи;
- установлена динамика изменения температуры в пожарных отсеках высотного здания в условиях свободноразвивающегося пожара и в условиях применения модульных установок тонкораспылённой воды .
Достоверность полученных результатов обеспечивается используемых методов анализа, а также численного решения дифференциальных уравнений . Применённые математические методы имеют достаточное для инженерных методов расчёта совпадения с известными данными по реальным пожарам, приведённые в описаниях произошедших пожаров.
На защиту выносятся :
- методика разделения многофункциональных высотных зданий на противопожарные отсеки по функциональному признаку;
- результаты оценки пожарной нагрузки в пожарных отсеках;
- расчёт динамики свободноразвивающегося пожара в пожарных отсеках и пожара при использовании модульных установок пожаротушения тонкораспылённой водой;
- моделирование динамики развития пожара при воздействии тонкораспылённой воды и экспериментальное подтверждение полученных результатов.
Внедрение результатов исследования : Планируется при проектировании и строительстве многофункциональных высотных зданий в РФ и республике Вьетнам и при подготовке специалистов пожарной безопасности в строительных университетах
Практическая значимость работы заключается в снижении пожарного риска высотных зданий до нормативных значений. Полученные данные по динамике температурного режима пожара при применении автоматических установок тонкораспылённой воды позволяют надёжно определить условия устойчивости конструкций высотных зданий и предотвратить их разрушение.
Результаты диссертации могут быть внедрены в российские и вьетнамские государственные стандарты, а также в образовательный процесс высших учебных заведений по направлению подготовки «Пожарная безопасность».
