1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Классификация зданий по функциональной пожарной опасности и анализ данных для расчета пожарного риска
В настоящее время в соответствии с принятой Методикой оценки пожарных рисков здания классов функциональной пожарной опасности классифицируются следующим образом:
Ф1.2 – гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов;
Ф2 – здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений, в том числе:
? Ф2.1 – театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей в закрытых помещениях;
? Ф2.2 – музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения в закрытых помещениях;
? Ф2.3 – театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей на открытом воздухе;
Ф3 – здания организаций по обслуживанию населения, в том числе:
? Ф3.1 – здания организаций торговли;
? Ф3.2 – здания организаций общественного питания;
? Ф3.3 – вокзалы;
? Ф3.4 – поликлиники и амбулатории;
? Ф3.5 – помещения для посетителей организаций бытового и коммунального обслуживания с нерасчетным числом посадочных мест для посетителей;
? Ф3.6 – физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивно-тренировочные учреждения с помещениями без трибун для зрителей, бытовые помещения, бани;
Ф4 – здания научных и образовательных учреждений, научных и проектных организаций, органов управления учреждений, в том числе:
? Ф4.1 – здания общеобразовательных учреждений, образовательных учреждений дополнительного образования детей, образовательных учреждений начального профессионального и среднего профессионального образования;
? Ф4.2 – здания образовательных учреждений высшего профессионального образования и дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов;
? Ф4.3 – здания органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов;
? Ф4.4 – здания пожарных депо;
Ф5 – пожарные отсеки производственного или складского назначения с категорией помещений по взрывопожарной и пожарной опасности В1-В4, Г, Д, входящие в состав зданий с функциональной пожарной опасностью Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, в том числе Ф5.2 – стоянки для автомобилей без технического обслуживания и ремонта.
Пожарный риск – это возможность появления пожарной опасности как для людей, так и для материальных ценностей.
В соответствии с [1] определение расчетных величин пожарного риска осуществляется на основании:
? анализа пожарной опасности зданий;
? определения частоты реализации пожароопасных ситуаций;
? построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
? оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;
? наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий.
Результаты и выводы, полученные при определении пожарного риска, используются для обоснования параметров и характеристик зданий, сооружений и строений.
1.2 Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара в зависимости от сценария его развития
Частота реализации пожароопасных ситуаций определяется частотой возникновения пожара в здании в течение года.
При построении полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития учитываются предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара, которые составляют:
? по повышенной температуре – 70?С;
? по тепловому потоку – 1400 Вт/м2;
? по потере видимости – 20 м (для случая, когда оба горизонтальных линейных размера помещения меньше 20 м, предельно допустимое расстояние по потере видимости следует принимать равным наибольшему горизонтальному линейному размеру);
? по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг/м3;
? по каждому из токсичных газообразных продуктов горения: СО2 – 0,11 кг/м3; СО – 1,16·10-3 кг/м3; HCl – 23·10-6 кг/м3.
Критическое время по каждому из опасных факторов пожара определяется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола помещения.
Ввиду того что проведение расчетов по распространению опасных факторов пожара (ОФП) для всех возможных сценариев развития пожара является практически невыполнимой задачей, в рамках Методики [1] расчет пожарного риска производится по одному или нескольким сценариям, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей. Выбор данных сценариев осуществляется экспертным путем.
Сценарий пожара представляет собой вариант развития пожара с учетом принятого места возникновения и характера его развития. Сценарий пожара определяется на основе данных об объемно-планировочных решениях, размещении горючей нагрузки и людей на объекте. При расчете рассматриваются сценарии пожара, при которых реализуются наихудшие условия для обеспечения безопасности людей. В качестве сценариев с наихудшими условиями пожара следует рассматривать сценарии, характеризуемые наиболее затрудненными условиями эвакуации людей и (или) наиболее высокой динамикой нарастания ОФП, а именно пожары:
? в помещениях, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек;
? в системах помещений, в которых из-за распространения ОФП возможно быстрое блокирование путей эвакуации (коридоров, эвакуационных выходов и т. д.). При этом очаг пожара выбирается в помещении малого объема вблизи от одного из эвакуационных выходов, либо в помещении с большим количеством горючей нагрузки, характеризующейся высокой скоростью распространения пламени;
? в помещениях и системах помещений атриумного типа;
? в системах помещений, в которых из-за недостаточной пропускной способности путей эвакуации возможно возникновение продолжительных скоплений людских потоков.
В случаях, когда перечисленные типы сценариев не отражают всех особенностей объекта, возможно рассмотрение иных сценариев пожара. Сценарии пожара, не реализуемые при нормальном режиме эксплуатации объекта (теракты, поджоги, хранение горючей нагрузки, не предусмотренной назначением объекта и т. д.), не рассматриваются.
В помещении, имеющем два и более эвакуационных выхода, очаг пожара следует размещать вблизи выхода, имеющего наибольшую пропускную способность. При этом данный выход считается блокированным с первых секунд пожара и при определении расчетного времени эвакуации не учитывается. Данное положение распространяется также на помещения, в котором, в соответствии с нормативными требованиями должно быть не менее двух эвакуационных выходов. Следовательно, расчетом пожарного риска не может быть обосновано устройство одного эвакуационного выхода из помещения, в котором, в соответствии с нормативными требованиями должно быть не менее двух эвакуационных выходов. Так как в этом случае блокируется единственный эвакуационный выход.
В помещении с одним эвакуационным выходом (за исключением помещений, в которых, в соответствии с нормативными требованиями, должно быть не менее двух эвакуационных выходов) время блокирования выхода определяется расчетом.
Для каждого сценария, формулируется математическая модель и моделируется динамика развития пожара. При этом результатами моделирования будут являться при использовании аналитических соотношений для определения критической продолжительности пожара – значение времени блокирования путей эвакуации; при использовании интегральных и зонных моделей – графики зависимости опасных факторов пожара от времени; при использовании полевых моделей – поля опасных факторов пожара.
Во всех случаях, за исключением расчета по аналитическим соотношениям для определения критической продолжительности пожара, результаты должны быть представлены в графической форме.
На основе проведенных расчетов определяются времена блокирования путей эвакуации вблизи эвакуационных выходов, а при необходимости и в других контрольных точках.
Для каждого сценария производится построение расчетной схемы эвакуации, формулируется математическая модель и производится моделирование эвакуации людей из здания при пожаре. Определяется расчетное время эвакуации людей tр. При этом фиксируются также времена движения людей от мест первоначального размещения до эвакуационных выходов и других контрольных точек, а также наличие и длительность скоплений людей на путях эвакуации. Предпочтительно, с точки зрения возможности контроля правильности расчетов, динамику движения людей отобразить на графиках.
На основе информации полученной при моделировании развития пожара и эвакуации людей определяется вероятность эвакуации людей при пожаре.
Определяется расчетная величина индивидуального пожарного риска. В случае если расчетная величина индивидуального пожарного риска превышает нормативное значение, в здании следует предусмотреть дополнительные противопожарные мероприятия, направленные на снижения величины пожарного риска.
Индивидуальный пожарный риск отвечает требуемому, если:
QB?QBH (1.1)
где QBH – нормативное значение индивидуального пожарного риска, QBH=10-6 год-1; QВ – расчетная величина индивидуального пожарного риска.
Расчетная величина индивидуального пожарного риска Qв,i для i-го сценария пожара рассчитывается по формуле:
QB,i=QП,i?(1-KaП,i)?Pпр,i?(1-Pэ,i)?(1-КП.З,i) (1.2)
где QП,i – частота возникновения пожара в здании в течение года определяется на основании статистических данных [1]. При отсутствии статистической информации допускается принимать QП = 4?10-2 для каждого здания; KaП,i – коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения (АУП) требованиям нормативных документов по пожарной безопасности. Значение данного параметра принимается равным KaП,i = 0,9, если выполняется хотя бы одно из следующих условий: здание оборудовано системой АУП, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности; оборудование здания системой АУП не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности. В остальных случаях KaП,i принимается равной нулю; КП.З,i - коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности; Pэ,i - вероятность эвакуации людей; Pпр,i – вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения:
Pпр,i=tфункц,i/24 (1.3)
где tфункц,i - время нахождения людей в здании (время функционирования объекта) в часах.
Вероятность эвакуации РЭ рассчитывают по формуле:
(1.4)
где tр – расчетное время эвакуации людей, мин; tн.э. – время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей), мин; tбл – время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин; tск – время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5).
Расчетное время эвакуации людей tр из помещений и зданий определяется на основе моделирования движения людей до выхода наружу одним из следующих способов:
- по упрошенной аналитической модели движения людского потока, приведенной в [1];
- по математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания;
- по имитационно-стохастической модели движения людских потоков.
Выбор способа определения расчетного времени эвакуации производится с учетом специфических особенностей объемно-планировочных решений здания, особенностей контингента (его однородности) людей, находящихся в нем, а также схем оповещения людей о пожаре и организации эвакуации (одновременное или по зонам оповещения). При определении расчетного времени эвакуации учитываются определенные данные, в частности принципы составления расчетной схемы эвакуации людей, параметры движения людей различных групп мобильности, а также значения площадей горизонтальных проекций различных контингентов людей.
Время начала эвакуации tнэ определяется в соответствии с [1-5]. Время блокирования путей эвакуации tбл вычисляется путем расчета времени достижения ОФП предельно допустимых значений на эвакуационных путях в различные моменты времени. Коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, Kп.з рассчитывается по формуле:
(1.5)
где Kобн – коэффициент, учитывающий соответствие системы пожарной сигнализации требованиям нормативных документов по пожарной безопасности; KСОУЭ – коэффициент, учитывающий соответствие системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
К нормативным документам в данном случае следует также относить специальные технические условия на здания, сооружения, строения и системы противопожарной защиты, для которых отсутствуют нормы проектирования.
1.3 Теоретические основы определения расчетного времени эвакуации людей при возникновении пожара
Расчетное время эвакуации людей определяется по математической мо¬дели индивидуально-поточного движения людей из здания и устанавливается по времени выхода из него последнего человека.
Перед началом моделирования процесса эвакуации задается схема эвакуационных путей в здании, при этом все эвакуационные пути подразделяются на эва¬куационные участки длиной a и шириной b. Длина и ширина каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимаются по проекту, а для по¬строенных - по фактическому положению. Длина пути по лестничным маршам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Эвакуационные участки могут быть горизонтальные и наклонные (лест¬ница вниз, лестница вверх и пандус).
За габариты человека в плане принимается эллипс с размерами осей 0,5 м (ширина человека в плечах) и 0,25 м (толщина человека). В случае маломобильных лиц за габариты принимается прямоугольник длиной 1,2 м и шириной 0,8 м. Задаются координаты каждого человека Xi - расстояние от центра эллип¬са до конца эвакуационного участка, на котором он находится, рис. 1.1. Если разность координат некоторых людей, находящихся на эвакуационном участке, составляет менее 0,25 м (0,6 м), то принимается, что люди с этими координата¬ми расположены рядом друг с другом - сбоку один от другого (условно: «в ряд»).
Рисунок 1.1 - Координатная схема размещения людей на путях эвакуации
При этом, исходя из габаритов человека в плане и размеров эвакуацион¬ного участка (длина и ширина) для каждого эвакуационного участка опреде¬ляются: максимально возможное количество человек в одном ряду сбоку друг от друга и максимально возможное количество людей на участке.
Координаты каждого человека xi в начальный момент времени задаются в соответствии со схемой расстановки людей в помещениях (рабочие места, места для зрителей, спальные места и т.п.). В случае отсутствия таких данных, например, для магазинов, выставочных залов и другое, допускается размещать людей равномерно по всей площади помещения с учетом расстановки техноло¬гического оборудования.
Координата каждого человека в момент времени t определяется по фор¬муле:
xi(t) = xi(t- ?t) - Vi(t)?t м, (1.6)
где xi(t-?t) - координата i-го человека в предыдущий момент времени, м; Vi(t) - скорость i-го человека в момент времени t, м/с; ?t - промежуток времени, с.
Скорость i-го человека Vi(t) в момент времени t определяется по табли¬це 1.1 в зависимости от локальной плотности потока, в котором он движется, Di(t) и типа эвакуационного участка.
Локальная плотность Di(t) вычисляется по группе, состоящей из n чело¬век, по формуле:
Di(t) = (n(t)-1) -f / (b-?x) м2/м2, (1.7)
где n - количество людей в группе, человек; f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м /м ; b - ширина эвакуационного участка, м; ?x - разность координат последнего и первого человека в группе, м.
Таблица 1.1 - Скорость i-го человека Vi(t) в момент времени t
Плот-ность потока
D, м2/м2
Горизонтальный путь Дверной проем, интен-сивность q, м?мин-1 Лестница вниз Лестница вверх
Скорость
V,
м?мин-1 Интен¬сив-ность, q, м?мин-1 Скорость
V,
м?мин-1 Интен¬сив-ность, q, м?мин-1 Скорость
V,
м?мин-1 Интен-сив¬ность, q, м?мин-1
0,01 100 1 1 100 1 60 0,6
0,05 100 5 5 100 5 60 3
0,1 80 8 8,7 95 9,5 53 5,3
0,2 60 12 13,4 68 13,6 40 8
0,3 47 14,1 16,5 52 16,6 32 9,6
0,4 40 16 18,4 40 16 26 10,4
0,5 33 16,5 19,6 31 15,6 22 11
0,7 23 16,1 18,5 18 12,6 15 10,5
0,8 19 15,2 17,3 13 10,4 13 10,4
0,9 и более 15 13,5 8,5 8 7,2 11 9,9
Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м?мин-1, установлено для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ши¬рины d интенсивность движения следует определять по формуле q = 2,5 + 3,75-d.
Если в момент времени t координата человека xi(t), определенная по формуле 1.6, станет отрицательной - это означает, что человек достиг границы текущего эвакуационного участка и должен перейти на следующий эвакуаци¬онный участок.
В этом случае координата этого человека на следующем эвакуационном участке определяется:
xi(t) = [xi(t-dt) - Vi(t) - dt] + аj - lj м, (1.8)
где xi(t-dt) - координата i-го человека в предыдущий момент времени на (j-1)-ом эвакуационном участке, м; Vi(t) - скорость i-го человека на (j-1)-ом эвакуационном участке в мо¬мент времени t, м/с; aj - длина j-го эвакуационного участка, м; lj - координата места слияния j-го и (j-1)-ro эвакуационных участков, то есть, расстояние от начала j-го эвакуационного участка до места слияния его с (j-1)-ым эвакуационным участком, м.
Количество людей, переходящих с одного эвакуационного участка на другой в единицу времени, определяется пропускной способностью выхода с участка Qj(t):
Qj(t) = qj(t) ?сjdt/ (f-60) чел. (1.9)
где qj(t) - интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного уча¬стка в момент времени t, м/мин; cj - ширина выхода с j-го эвакуационного участка, м; dt - промежуток времени, с; f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2.
Интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка qj(t) в момент времени t определяется в зависимости от плотности людского потока на этом участке Dvj(t).
Плотность людского потока на j-ом эвакуационном участке Dvj(t) в мо¬мент времени t определяется по формуле:
DVj(t) = (Nj-f-dt) / (ajbj) м2/м2, (1.10)
где Nj - число людей на j-ом эвакуационном участке, чел.; f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2; aj - длина j-го эвакуационного участка, м; bj - ширина j-го эвакуационного участка, м; dt - промежуток времени, с.
В момент времени t определяется количество людей m с отрицательными координатами xi(t), определенными по формуле 1.6. Если значение m < Qj(t), то все m человек переходят на следующий эвакуационный участок и их коорди¬наты определяются в соответствии с формулой 1.8. Если значение m > Qj(t), то количество человек равное значению Qj(t) переходят на следующий эвакуаци¬онный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой 1,6, а количество человек, равное значению (m - Qj(t)), не переходят на следующий эвакуационный участок (остаются на данном эвакуационном участке) и их координатам присваиваются значения xi(t) = k?0,25 + 0,25, где k - номер ряда, в котором будут находиться люди (максимально возможное количество человек в одном ряду сбоку друг от друга для каждого эвакуационного участка опреде¬ляется перед началом расчетов). Таким образом, возникает скопление людей перед выходом с эвакуационного участка.
На основании заданных начальных условий (начальных координат лю¬дей, параметров эвакуационных участков) определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов с эвакуацион¬ных участков. Далее, в момент времени t = t + dt, выбирается направление дви¬жения каждого человека и вычисляется новая координата каждого человека. После этого снова определяются плотности людских потоков на путях эвакуа¬ции и пропускные способности выходов. Затем вновь дается приращение по времени dt и определяются новые координаты людей с учетом наличия опасных факторов пожара на путях эвакуации в этот момент времени. После этого процесс повторяется. Расчеты проводятся до тех пор, пока все люди не будут эвакуированы из зда¬ния.
Выводы
Таким образом, на основе анализа классификации зданий по функциональной пожарной опасности здание проектируемого физкультурно-оздоровительного комплекса следует отнести к классу Ф3.6. Определено, что частота реализации пожароопасных ситуаций определяется частотой возникновения пожара в здании в течение года, а при построении полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития учитываются предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара. Описаны параметры необходимые для расчета времени эвакуации людей при возникновении пожара.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Оценка хозяйственной деятельности локомотиворемонтного завода и основные проектные решения по созданию физкультурно-оздоровительного комплекса
Мичуринский локомотиворемонтный завод является одним из старейших предприятий города и отрасли рис. 2.1.
Рисунок 2.1 – АО «Мичуринский локомотиворемонтный завод «Милорем»
Основанный в 1866 году, завод преобразился из комплекса ремонтных мастерских до мощного машиностроительного предприятия, которое стабильно развивается, несмотря на серьезные политико-экономические изменения в стране.
Предприятие имеет большую социальную значимость, как для Мичуринска, так и для Тамбовской области в целом. На предприятии создана уникальная ремонтно-техническая база, накоплен богатый опыт по ремонту тягового подвижного состава, воплощается в жизнь программа технической модернизации, предусматривающая приобретение нового высокотехнологичного оборудования.
Параллельно с развитием основного производства завод расширяет выпуск потребительской продукции, которая пользуется спросом и по достоинству занимает призовые места на различных выставках товаров: водогрейные котлы, работающие как на твердом топливе, так и на природном газе, газовые баллоны, малогабаритный двигатель внутреннего сгорания М-22 и миниэлектростанции и мотонасосы на его базе, бытовые сейфы и многое другое. 15 лет назад на заводе разработана и создана уникальная технология по выпуску котлов для нефтебензиновых железнодорожных цистерн. Эта продукция получила Серебряный диплом победителя конкурса «Сто лучших товаров России».
Мичуринский локомотиворемонтный завод сегодня – это 20 цехов и участков на площади в 30 гектаров, это многопрофильное производство металлообработки и собственное литейное производство, в том числе чугунного, алюминиевого, бронзового и латунного литья.
Предприятие выполняет полный цикл работ по ремонту тепловозов: ремонт дизелей, воздушных компрессоров, турбокомпрессоров, гидромеханических редукторов, ремонт электрических машин и электроаппаратуры, ремонт и производство тепловозной электроники, новых тепловозных и вагонных колесных осей, производство запасных частей.
В настоящее время на предприятии началось внедрение концепции «Бережливое производство», которая ориентирована на борьбу с потерями всех видов, с целью систематического улучшения качества выпускаемой продукции.
В сложных условиях рыночных отношений завод сохранил основное свое богатство – кадровый потенциал, опытных, талантливых и преданных своему делу людей, которыми всегда было сильно предприятие. Благодаря этому завод не только продолжает работать на высоком уровне, но и развивается, ведет реконструкцию, техническое перевооружение и освоение новых видов продукции.
Согласно проекту, физкультурно-оздоровительный комплекс представляет собой прямоугольный в плане 2-этажный объем с размерами в осях 1/1-7/1/А/1-Е – 49,99?26,495м. Количество этажей в здании 2 (в соответствии с п.3.56 СП 4.13130.2013).
Физкультурно-оздоровительный комплекс предназначен для занятий и проведения спортивных мероприятий по следующим видам спорта: бокс, борьба дзюдо.
? степень огнестойкости здания – II (в соответствии с табл. 6.9, СП 2.13130.2012);
? класс конструктивной пожарной опасности – С0 (в соответствии с табл. 6.9, СП 2.13130.2012);
? класс функциональной пожарной опасности – Ф3.6 (в соответствии с ст. 32, Федеральный закон РФ №123-ФЗ);
Технико-экономические показатели
? площадь застройки - 1394.0 м?;
? общая площадь - 2740,5 м?;
? строительный объем - 12570 м?
За относительную отметку 0.000 принята отметка чистого пола 1-го этажа, которая соответствует абсолютной отметке 146,80.
