Пожарная безопасность в строительстве / Raschet parametrov legkosbrasivaemikh konstrukciy (Rekomendacii) 2015
.pdf2.4.В общем случае допустимое избыточное давление
впомещении при горении взрывоопасной смеси Рдоп принимается равным 5 кПа. Для медленно горящих сред (максимальная нормальная скорость распространения пламени
Uнmax 0,15 м/с) Рдоп принимается равным 3 кПа.
Если расчетная видимая скорость распространения пламени Up превышает 65 м/с, то следует проводить расчет конструкции здания на устойчивость к воздействию взрывных волн, возникающих при распространении пламени, по методикам, утвержденным в установленном порядке. При этом конструкции здания не должны разрушаться (выходить из строя) при повышении избыточного давления
взрыва в помещении до значения |
Рдоп, определяемого |
из выражения |
|
Pдоп 0,003Up2 . |
(3) |
Значение Рдоп следует уменьшать либо увеличивать |
|
на основании результатов расчета |
конструкций здания |
на прочность с учетом динамических нагрузок от взрыва по методикам, утвержденным в установленном порядке.
2.5. Расчетная видимая скорость распространения
пламени Up определяется по формуле |
|
Up = 0,5 Uн.р ( pНКПР + рmax), |
(4) |
– степень теплового расширения продуктов горения ГС с концентрацией горючего, соответствующей НКПР (нижнему концентрационному пределу распространения пламени); рmax – степень теплового расширения продуктов горения ГС с концентрацией горючего, соответствующей Uнmax.
11
При отсутствии данных о степени теплового расширения продуктов горения допускается расчетную видимую скорость распространения пламени определять по формуле
Up = 6,53 Uн.р. |
(5) |
Расчетная нормальная скорость распространения пламени Uн.р определяется по формуле
Uн.р = 0,55 Uнmax. |
(6) |
Для газопаровоздушных смесей Uнmax принимается равной нормальной скорости распространения пламени, определяемой применительно к горючей смеси стехиометрического состава по справочным данным.
Для пылевоздушных смесей Uнmax рассчитывается по формуле
|
|
|
dP |
rэ |
1200Pmax , |
(7) |
|
|
|
Uнmax |
|
||||
|
|
|
dt max |
|
|
|
|
где |
dP |
– максимальная скорость нарастания давления |
|||||
|
|
||||||
|
dt max |
|
|
|
|
|
при взрыве, кПа/с; rэ – эквивалентный радиус помещения, м; Pmax – максимальное давление взрыва пылевоздушной смеси, кПа.
Максимальная скорость нарастания давления при взрыве и максимальное давление взрыва пылевоздушной смеси определяются по ГОСТ 12.1.041 [20], по результатам
испытаний в соответствии с ГОСТ 12.1.044 [21] |
или |
по справочным данным. |
|
Эквивалентный радиус помещения rэ определяется |
|
по формуле |
|
rэ 0,62 3 Vпом, |
(8) |
где Vпом – геометрический объем помещения, м3. |
|
12
2.6. Расчетная степень сжатия продуктов горения при взрыве в замкнутом объеме вычисляется по формуле
с = 0,5( сНКПР + сmax), |
(9) |
где сНКПР – степень сжатия продуктов горения при взрыве в замкнутом объеме с концентрацией горючего, соответствующей НКПР; сmax степень сжатия продуктов горения при взрыве в замкнутом объеме с концентрацией горючего, соответствующей Uнmax.
Если определяемое по формуле (9) значение c менее 6, то его следует принимать равным 6.
При отсутствии справочных данных допускается принимать c равным 8.
2.7. Значение показателя интенсификации взрывного горения определяется по табл. 1 в зависимости от степени загроможденности помещения строительными конструкциями и оборудованием з и объема помещения V, в котором происходит горение взрывоопасной смеси.
Т а б л и ц а 1
Показатель интенсификации взрывного горения
Степень |
|
|
|
Объем помещения V, м3 |
|
|
||||
загромож- |
100 |
|
1000 |
10 000 |
100 000 и более |
|||||
денности |
|
|
|
Вид конструкций |
и оборудования |
|
|
|||
помещения |
Мало- |
|
Круп- |
Мало- |
Круп- |
Мало- |
|
Круп- |
Мало- |
Круп- |
строитель- |
габа- |
|
но- |
габа- |
но- |
габа- |
|
но- |
габа- |
но- |
ными конст- |
рит- |
|
габа- |
рит- |
габа- |
рит- |
|
габа- |
ритные |
габа- |
рукциями |
ные |
|
рит- |
ные |
рит- |
ные |
|
рит- |
|
рит- |
и оборудова- |
|
|
ные |
|
ные |
|
|
ные |
|
ные |
нием з, % |
4 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
≤ 3 |
|
4 |
5 |
5 |
6 |
|
7 |
7 |
||
6 |
5 |
|
4 |
7 |
5 |
10 |
6 |
15 |
10 |
|
10 |
5 |
|
4 |
8 |
5 |
15 |
8 |
25 |
15 |
|
≥ 15 |
6 |
|
4 |
10 |
6 |
18 |
|
10 |
30 |
20 |
П р и м е ч а н и я: 1. Малогабаритные строительные конструкции и оборудование – конструкции и оборудование (или отдельный элемент, рассматриваемый как самостоятельная преграда на пути распространения пламени) с линейными размерами, не превышающими
13
0,75 м по длине, ширине и высоте, или с относительно большой длиной (трубопровод, колонна, элементы стержневых систем и т. п.) и поперечным сечением не более 0,75 х 0,75 м; крупногабаритные строительные конструкции и оборудование – конструкции и оборудование, линейные размеры которых по длине, ширине и высоте превышают 1,5 м.
2.Если з определить невозможно, допускается принимать, что строительные конструкции и оборудование занимают 20 % геометрического объема помещения Vпом.
3.Для промежуточных значений V и з, а также при наличии
впомещении как малогабаритных, так и крупногабаритных строитель-
ных конструкций и оборудования значение α определяется линейной интерполяцией. Если V менее 100 м3, значение α определяется линейной
интерполяцией, при этом условно принимается, что при V = 0 = 2. Для строительных конструкций и оборудования, которые находятся между
мало- и крупногабаритными, значение также определяется линейной интерполяцией.
4. В случае отсутствия данных по процентному соотношению между крупногабаритными и малогабаритными строительными конструкциями и оборудованием допускается принимать, что доля объема, занимаемого крупногабаритными конструкциями и оборудованием, со-
ставляет 0,6 з, а малогабаритными – 0,4 з.
5. Данные таблицы используются для расчета водородовоздушных смесей, а также других видов взрывоопасных смесей (за исключением указанных ниже пылевоздушных смесей) с Uн.р ≤ 0,5 м/с. Для взрывоопасных смесей с Uн.р > 0,5 м/с (за исключением водородовоздушных смесей и указанных ниже пылевоздушных горючих смесей) вкачестве расчетных при-
нимаются табличные значения , увеличенные в 1,3 раза. Для пылевоздушных смесей, в состав которых входят крахмал, мука, зерновая пыль и им подобные горючие вещества, в качестве расчетных следует принимать
табличныезначения , уменьшенныев2 раза.
Значения V определяются, исходя из условий:
V = Vпом при Vпл Vпом; |
(10) |
V = Vпл при Vпл < Vпом; |
(11) |
Vпл = 0,5 vVпом( рНКПР + рmax) |
|
или Vпл = 6,53 vVпом, |
(12) |
14
где Vпл – объем пламени, м3; v – коэффициент степени заполнения объема помещения взрывоопасной смесью и ее участия во взрыве.
Коэффициент v рассчитывается по формуле
v |
|
2000mZ |
|
, |
(13) |
|
Vcв(СНКПР Сmax ) |
||||||
|
|
|
где m – масса горючего газа или паров жидкости, поступающих в помещение в аварийных ситуациях, или количество пыли, которое может образовать взрывоопасную смесь, кг, определяется по СП 12.13130.2009 [22]; Z – коэффициент участия горючего во взрыве, определяется также по СП 12.13130; СНКПР – массовая концентрация горючего
вгорючей среде, соответствующая НКПР, г/м3, определяется по прил. 2 и 3; Cmax – массовая концентрация горючего
вгорючей среде, соответствующая Uнmax, г/м3, определяется по прил. 2 и 3.
Если рассчитываемое по формуле (13) значение v > 1, то следует принимать v = 1.
2.8. Коэффициент , учитывающий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью, рассчитывается в зависимости от величины коэффициента v по формулам:
|
|
|
0, |
если |
|
v |
|
0,01 Pдоп |
; |
(14) |
|||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
с 1 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1, |
если |
|
v |
|
2 |
|
1,3 |
|
; |
|
|
|
|
(15) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
v |
1 , |
если |
|
v |
|
2 |
. |
|
(16) |
||||||||
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15
2.9. Коэффициент Kф, учитывающий влияние формы помещения и эффект истечения продуктов горения взрыво-
опасной смеси, при v 2, определяется по формулам:
K |
|
|
0,5(b2 |
h2 ) |
|
|
h |
а |
; |
(17) |
||
ф |
|
|
п |
п |
|
, |
если |
|||||
|
|
|
||||||||||
|
|
3 |
V |
2 |
|
|
|
п |
п |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
пом |
|
|
|
|
|
|
||
K |
|
|
0,5(b2 |
а2 ) |
|
|
h |
а |
, |
(18) |
||
ф |
|
|
п |
п |
, |
если |
||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
3 |
V |
2 |
|
|
|
п |
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
пом |
|
|
|
|
|
|
где ап, bп и hп – соответственно длина, ширина и высота помещения, м.
Если v < 0,01, следует принимать Kф = 1. Для
0,01 < v < 2 значение Kф определяется линейной интерполяцией.
Если расчетное значение Kф более 1 или менее 0,35, то следует принимать Kф равным соответственно 1 или 0,35.
2.10. Свободный объем взрывоопасного помещения Vсв определяется по формуле
Vсв = Vпом(1 – 0,01 з), |
(19) |
где Vпом – геометрический объем помещения, м3; з – степень загроможденности помещения строительными конструкциями и оборудованием, %:
з 100Vобор , Vпом
где Vобор объем оборудования в помещении, м3.
2.11. Расчетная плотность газа в помещении перед
воспламенением 0 вычисляется по формуле |
|
|||||
0 |
|
0,5367 *v ( НКПР max ) |
(1 *v ) |
|
1,294 |
, (20) |
|
1 0,00367 t0 |
|||||
|
|
1 0,00367 t0 |
|
где *v – коэффициент степени заполнения объема помещения взрывоопасной смесью; НКПР – плотность горючей сре-
16
ды при концентрации горючего, соответствующей НКПР, кг/м3; max – плотность горючей среды при концентрации горючего, соответствующей Uнmax, кг/м3; t0 – максимальная
температура воздуха в помещении перед воспламенением, оС;
*v v Z . |
(21) |
Если определяемое по формуле (21) значение *v > 1, следует принимать *v = 1.
При отсутствии справочных данных расчетную плотность газа в помещении перед воспламенением 0 допускается определять по формуле
0 |
|
0,036 *v 1,294 |
. |
(22) |
||
1 |
0,00367 t0 |
|||||
|
|
|
|
2.12. Коэффициент вскрытия остекления при взрыве определяется: для одинарного остекления Kвскр1ост – по табл. 2, для двойного остекления Kвскр2 ост – по табл. 3 в зависимости от значения приведенного давления вскрытия оконного ос-
текления Pдоп* .
Значение приведенного давления вскрытия оконного остекления Рдоп* рассчитывается по формуле
Рдоп |
KShK , |
(23) |
||
* |
|
Рдоп |
|
|
где KSh – |
коэффициент, определяемый |
в зависимости |
от площади и толщины стекла, используемого для устройства ЛСК; K – коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения сторон листа стекла.
Коэффициент KSh определяется по табл. 4.
17
Т а б л и ц а 2
Коэффициент вскрытия одинарного остекления при взрыве
Р* |
K1ост |
Р* |
K1ост |
Р* |
K1ост |
доп |
вскр |
доп |
вскр |
доп |
вскр |
|
|
|
|
|
|
3 |
0,000 |
9 |
0,399 |
15 |
0,915 |
4 |
0,005 |
10 |
0,534 |
16 |
0,929 |
5 |
0,030 |
11 |
0,659 |
17 |
0,936 |
6 |
0,080 |
12 |
0,762 |
18 |
0,939 |
7 |
0,161 |
13 |
0,837 |
19 |
0,940 |
8 |
0,270 |
14 |
0,886 |
20 |
0,940 |
П р и м е ч а н и я: |
1. При Рдоп* < 3 кПа |
Kвскр1ост |
= |
0, при |
|||||
Рдоп* > 20 кПа Kвскр1ост = 0,94. |
|
|
|
|
|
|
|||
2. Для промежуточных значений Рдоп* |
значения Kвскр1ост |
опреде- |
|||||||
ляются линейной интерполяцией. |
|
|
|
Т а б л и ц а 3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Коэффициент вскрытия двойного остекления при взрыве |
|||||||||
Р* |
K 2 ост |
|
Р* |
K |
2 ост |
Р* |
K 2 ост |
||
доп |
вскр |
|
доп |
вскр |
|
доп |
|
вскр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
0,000 |
|
15 |
0,379 |
|
23 |
|
0,894 |
|
8 |
0,004 |
|
16 |
0,474 |
|
24 |
|
0,912 |
|
9 |
0,014 |
|
17 |
0,564 |
|
25 |
|
0,924 |
|
10 |
0,036 |
|
18 |
0,648 |
|
26 |
|
0,931 |
|
11 |
0,074 |
|
19 |
0,721 |
|
27 |
|
0,935 |
|
12 |
0,130 |
|
20 |
0,782 |
|
28 |
|
0,938 |
|
13 |
0,202 |
|
21 |
0,831 |
|
29 |
|
0,939 |
|
14 |
0,287 |
|
22 |
0,867 |
|
30 |
|
0,940 |
|
П р и м е ч а н и я: |
1. При Рдоп* |
< 7 |
кПа |
Kвскр2 ост |
= 0, при |
Рдоп* 30 кПа Kвскр2 ост = 0,94.
2. Для промежуточных значений Рдоп* значения Kвскр2 ост определяются линейной интерполяцией.
18
Т а б л и ц а 4
Значения коэффициента KSh в зависимости от площади и толщины стекол легкосбрасываемых конструкций
Тол- |
|
|
|
|
|
Площадь стекла Sст, м2 |
|
|
|
|
||||
щина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
стек- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ла hст, |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
|
1,4 |
|
1,5 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,5 |
|
3,0 |
3,5 |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,435 |
0,370 |
0,320 |
0,280 |
0,275 |
0,255 |
0,235 |
– |
– |
|
– |
– |
||
4 |
– |
0,550 |
0,480 |
0,420 |
0,375 |
0,375 |
0,335 |
0,305 |
0,260 |
|
– |
– |
||
5 |
– |
– |
– |
|
– |
|
0,535 |
0,500 |
0,450 |
0,410 |
0,340 |
0,285 |
0,250 |
|
|
П р и м е ч а н и е. |
Для промежуточных значений Scт |
значения |
|||||||||||
KSh определяются линейной интерполяцией. |
|
|
|
|
|
Площадь стекла Sст определяется по формуле
Sст = аст bст, |
(24) |
где аст – расчетный размер меньшей стороны стекла, м; bст – расчетный размер большей стороны стекла, м.
Расчетные размеры стекла определяются по форму-
лам: |
|
aст = aпр + 3hст; |
(25) |
bст = bпр + 3hст, |
(26) |
где aпр – размер проема в направлении меньшей стороны стекла, м; bпр – размер проема в направлении большей стороны стекла, м; hст – толщина стекла, м.
Коэффициент K определяется по табл. 5.
Т а б л и ц а 5
Значения коэффициента K в зависимости от величины ст
K |
ст |
K |
ст |
1,25 |
0,3 |
1,00 |
0,7 |
1,11 |
0,4 |
1,01 |
0,8 |
1,04 |
0,5 |
1,06 |
0,9 |
1,01 |
0,6 |
1,15 |
1,0 |
19
Коэффициент ст рассчитывается по формуле
аст |
(27) |
ст b . |
|
ст |
|
2.13. Коэффициент КвскрЛСК вскрытия вращаемых и смещаемых ЛСК определяется по формуле
КвскрЛСК |
Sоткр.тр(аЛСК bЛСК) рвскрКс.мКз.п |
, |
(28) |
|
|||
|
Кп.в 3Uн.р3 0МЛСК |
|
где Sоткр.тр – требуемая площадь открытых проемов в наружном ограждении взрывоопасного помещения, при которой избыточное давление в нем при взрывном горении ГС не превысит Рдоп, м2; аЛСК, bЛСК – размеры соответственно горизонтальной и вертикальной сторон ЛСК, м; рвскр – избыточное давление в помещении, при котором начинается вскрытие ЛСК, кПа; Кс.м – коэффициент, учитывающий влияние собственной массы ЛСК в зависимости от ее конструктивных особенностей и условий расположения в наружном ограждении; Кз.п – коэффициент, учитывающий заужение проема при вскрытии вращаемых ЛСК; Кп.в – коэффициент формирования взрывной нагрузки на конструкции; МЛСК – масса подвижной (вращаемой или смещаемой) части элемента ЛСК, кг.
Коэффициент КвскрЛСК для вращаемых и смещаемых
ЛСК принимается не более 1.
2.14. Значения рвскр определяются с помощью следующих формул (из двух значений по каждой формуле в качестве расчетного принимается большее):
а) для вращаемых конструкций, размещаемых в стенах помещения:
20