ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ РАЗЛИЧНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

FACTORS AFFECTING THE FIRE RESISTANCE OF BUILDING STRUCTURES OF VARIOUS BUILDINGS AND STRUCTURES

Evgeniya Danilenko

student, Institute of Correspondence and Distance Learning, St. Petersburg University of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

Данная научная статья посвящена исследованию факторов, влияющих на огнестойкость строительных конструкций различных зданий и сооружений при пожаре. Основными факторами будут являться тепловой баланс и тепловой режим при пожарах, от которых и будет зависеть степень огнестойкости строительных конструкций.

ABSTRACT

This scientific article is devoted to the study of factors affecting the fire resistance of building structures of various buildings and structures in case of fire. The main factors will be the thermal balance and thermal regime during fires, on which the degree of fire resistance of building structures will depend.

Ключевые слова: степень огнестойкости, температурный режим и баланс, пожара, определение параметров, степень воздействия.

Keywords: degree of fire resistance, temperature regime and balance, fire, determination of parameters, degree of exposure.

Определим, что такое пределе огнестойкости строительной конструкции. Предел огнестойкости строительной конституции – это способность строительных конструкций выполнять свои прочностные характеристики при нагреве.

От теплоты пожара или его температурного режима зависит образование и скорость распространения всех тепловых потоков при пожаре. С этого условия начинаются факторы влияющие на предел огнестойкости строительных конструкций. Количество тепла выделяемых при пожаре и будет являться температурным режимом при пожаре [1].

Температурный режим при пожаре это:

- количество выделяемой температуры при пожаре;

- скорость распространения тепловых потоков.

Тепловой баланс служит основной величиной при расчетах температурных режимов при пожарах в различных помещениях.

Тепловой баланс служит:

- для определения температуры пожара;

- определения количества распределения тепловой энергии [6].

Условия для расчета температурного режима при пожарах [2]:

- при вступлении в реакцию горючего и воздуха (кислорода) при определенной температуре (t, ⁰C);

- необходимое количество воздуха (кислорода) (α=1);

- полное окисление при пожаре таких веществ как СО₂, Н₂О, SO₂ (но только без образования СО);

- передача всей теплоты продуктам горения, используемая для их нагрева.

Рассчитанная при этих условиях температура называется теоретической. Среднеобъемная температура в помещении при пожаре определяется из теплового баланса пожара.

Тепловой баланс при пожарах определяется следующим уравнением [2]:

q_п = q_дг + q_изл + q_кон + q_гм − q_в,                                                                            (1)

где q_п − интенсивность выделения тепла на пожаре, кВт (кДж/с);

q_дг − интенсивность удаления тепла из помещения с дымовыми газами, кВт;

q_изл − интенсивность излучения тепла за пределы помещения, кВт;

q_кон − интенсивность поглощения тепла строительным конструкциям и стенам помещения, кВт;

q_гм − интенсивность поглощения тепла горючими материалами, кВт;

q_в − интенсивность поступления тепла в помещение с воздухом, кВт.

Как показывает практика, при непродолжительном пожаре на теплоотвод за исключением удаления тепла с дымовыми газами приходится 15 % от теплоты пожара, т. е.:

0,15q_п= q_изл + q_кон + q_гм                                                                                   (2)

С учетом этого, уравнение теплового баланса примет вид:

0,85q_п + q_в=q_дг                                                                                               (3)

Интенсивность выделения тепла на пожаре рассчитывается по формуле [3]:

q_п = β ^. m_др ^. Q_н^р                                                                                          (4)

где β − коэффициент полноты сгорания;

m_др − массовая скорость выгорания древесины, кг/с;

Q_н^р − низшая теплота сгорания горючего материала, кДж/кг.

Коэффициент полноты сгорания чаще всего имеет значения 0,9 − 0,95.

Массовая скорость выгорания, например древесины зависит от времени пожара и в каждый момент времени рассчитывается по формуле:

m_др = Δm / Δτ                                                                                                (5)

т. е. как отношение массы сгоревшего вещества (убыли массы) ко времени.

Низшую теплоту сгорания древесины рассчитывают, используя предложенную для этой цели Д.И. Менделеевым формулу для углеводородного горючего [3]:

Q_н^р = 339,4С + 1257Н - 108,9(O - S) 25,1(9H - W)                                                            (6)

где С, H, O, S и W − элементный состав древесины и влажность в массовых %, соответственно.

Пример. Рассчитаем низшую теплоту сгорания древесины с влажностью 14 масс. %, зольностью 1,0 масс. % и следующим элементным составом, масс. %:

С = 41, 5; H = 5; N = 0,2; O = 38,3.

Q_н^р = 339,4 ^. 41,5 + 1257 ^. 5 - 108,9 ^. (38,3 - 0) 25,1(9 ^. 5 - 4)= 15421,1 кДж/кг.

Факторы, влияющие на огнестойкость строительных конструкций изображены на рисунке 1.

Рисунок 1. Факторы, влияющие на огнестойкость строительных конструкций

Таким образом, для определения огнестойкости строительной конструкции при пожарах используются такие величины как пожарная нагрузка, геометрические параметры помещения, вид горючего материала и характер газообмена. Температура пожара в большинстве случаев достигает максимумов.

Список литературы:

1. Моделирование пожаров и взрывов. Монография / под общ. ред. Н. Н. Брушлинского, А. Я. Корольченко. М.: Пожнаука, 2015. – 482 с.
2. Маскаева Л. Н., Марков В. Ф. Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов: учебно-методическое пособие к курсовой работе по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров». Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2018. – 28 с.
3. Физико‐химические основы развития и тушения пожара: учебное пособие / под ред. Н. В. Кострюковой; [Н. В. Кострюкова и др.]: [Электронный ресурс] / Уфимск. гос. авиац. техн. ун‐т. – Уфа: УГАТУ, 202 1. – URL: https:// www.ugatu.su/media/uploads/MainSite//Izdateli/El_izd/2021-32.pdf.