Организация деятельности пожарной охраны / Puchkov - Pozharnaya bezopasnost 2014

Особенности расположения потока, в котором каждый участник движения может держаться за поручень, показаны на рис. 4.4.24, б, где в плане показаны лестницы с расстоянием между осями поручней 1550, 1200 и 1900 мм. Здесь показана также оптимальная плотность потока (2 чел./м2). Среднее расстояние между центром тела и центром поручня, составляющее 350 мм на рисунке, полностью соответствует предпочтительному расстоянию, наблюдавшемуся при лабораторных исследованиях движения по лестницам отдельных людей. Глубина ступени составляет 300 мм.

Верхняя схема (с расстоянием между центрами поручней 1550 мм) близка к максимальной рекомендуемой ширине для лестниц при поточном движении; при этом лестница может быть заполнена с оптимальной плотностью, а каждый участник движения имеет возможность держаться за поручень. Наибольшее из рекомендуемых расстояний между центрами поручней (1575 мм) основано на том, что высота поручня над углом ступени составляет не менее 910 мм. Это расстояние должно быть уменьшено примерно на удвоенную величину, на которую поручень ниже 910 мм. Например, при высоте поручней 810 мм расстояние между центрами поручней не должно превышать 1375 мм.

Нижний рисунок свидетельствует о том, что лестница чересчур широка. Поток не может ее занять с той же степенью безопасности, как в случае более узкой лестницы. В этом случае либо в середине лестницы образуется разуплотненная зона, либо люди, идущие по центру лестницы, не смогут держаться за поручень. Расстояние 1200 мм между центрами поручней можно рассматривать как минимальную ширину интенсивно используемых лестниц.

Основываясь на необходимости наличия «дорожки» шириной 30 дюймов (76 см), особенно при возможности двустороннего движения по лестнице, рекомендуют номинальную ширину лестниц, равную 1520 мм между стенами. Отмечается важность организации достаточного пространства на лестницах для людей с ношей (чемоданы, сумки и пр.) при их эксплуатации в нормальных условиях.

Поскольку лестницы связывают между собой несколько этажей здания, то их необходимо защищать от распространения по ним опасных факторов пожара. Именно поэтому они размещаются в лестничных клетках, которые должны иметь выход наружу на прилегающую к зданию территорию непосредственно или через вестибюль, отделенный от примыкающих коридоров перегородками с дверями, рис. 4.4.25.

311

Роль лестничных клеток как помещений, по которым происходит третий этап эвакуации всего населения здания, и в то же время их роль как аэродинамического канала интенсивного распространения дыма по всему зданию, определяет необходимость усиленной и высоконадежной защиты от проникновения в них дыма. Поэтому при переходе к строительству многоэтажных зданий были разработаны три типа незадымляемых лестничных клеток: Н1 – с входом в лестничную клетку с этажа через наружную воздушную зону по открытым переходам, Н2 – с подпором воздуха в лестничную клетку при пожаре, Н3 – с входом в лестничную клетку с этажа через тамбур-шлюз с подпором воздуха. Пример решения внутреннего пространства незадымляемой лестничной клетки в американской практике приведен на рис. 4.4.27.

Рис. 4.4.27. Отель Wyndham (Чикаго):

а – вход в незадымляемую лестничную клетку; б – конструкция лестницы

Несмотря на высокую степень защиты этих типов лестничных клеток от проникновения опасных факторов пожара (их конструкции имеют предел огнестойкости, исчисляемый часами), их нельзя рассматривать в качестве пожаробезопасных зон для длительного пребывания населения всего здания. Это было бы неправильно, как из-за недостаточной площади лестниц для размещения всех людей с приемлемой плотностью, так и из-за постоянной психологической потребности людей продолжать движение с целью покинуть здание, охваченное развивающимся пожаром. Приостановка движения при эвакуации – одна из первых причин возникновения паники.

313

Выход людей из лестничной клетки или через вестибюль наружу, означает окончание третьего этапа эвакуации из здания. Но этот этап еще не является окончанием эвакуации, которая осуществляется для обеспечения безопасности людей при чрезвычайной эвакуации в здании. Людям необходимо еще удалиться от здания на расстояние, достаточное чтобы исключить возможное воздействие на них вторичных проявлений опасных факторов пожара – осколков, частей разрушившихся конструкций, аппаратов и истекающих из них радиоактивных или токсичных веществ, или попасть в укрытие, защищающее от них. Движение людей от здания по территории в безопасное место – четвертый этап эвакуации.

Итак, решив эвакуироваться с места своего нахождения во время пожара в безопасное место, человек следует маршрутом, проходящим по последовательно расположенным участкам пешеходных коммуникаций, связывающих эвакуационные выходы помещений всех этапов эвакуации из здания и с окружающей его территорией. Именно эта сеть участков и эвакуационных выходов, используемых людьми, образующими общий поток, является для них эвакуационным путем. Он является частью общей структуры эвакуационных путей и выходов здания. Для той части людей, которые пользуются им, он – расчетный эвакуационный путь (РЭП) на каждом этапе эвакуации, двигаясь по которому они рассчитывают благополучно покинуть здание.

Участки эвакуационного пути и выходы должны соответствовать не только индивидуальным антропометрическим данным людей, их эргономическим возможностям и противопожарным требованиям, но и требованиям, определяемым людским потоком, т. е. движущейся массой людей. Первостепенное требование состоит в недопущении на путях эвакуации скоплений людей с большой плотностью, поскольку это ведет, как было показано, к травматизму и компрессионной асфиксии.

Скопления возникают на границе смежных участков пути. Границами участков являются те поперечные сечения пути, где изменяются его ширина или вид (рис. 4.4.28). Скопления возникают в тех случаях, когда к границе участка подходит каждую минуту людей больше, чем она может пропустить за это время, т. е. когда величина людского потока Рi–1, подходящего к границе смежных участков с предшествующего участка i–1, больше пропускной способности Qi последующего участка i. Очевидно, что в этих случаях недостаточная пропускная способность участков пути становится препятствием для движения людского потока без образования скопления людей. Поэтому при проектировании сети коммуникационных путей зданий любого назначения необходимо проверять обеспечение условий беспрепятственности движения на каждом из составляющих ее РЭП.

314

потоков». Эти исследования дали возможность установить закономерности изменения параметров людских потоков при их движении через границы смежных участков коммуникационных путей и закономерности связи между скоростью и плотностью потока при любом составе людей в потоке и различном уровне их эмоционального состояния. Установленные закономерности обеспечили возможность разработать методы расчета (моделирования) движения людских потоков от участков их формирования до места окончания их движения, как единого процесса.

Корректность открытых закономерностей и разработанных методов моделирования подтверждена результатами многочисленных серий натурных наблюдений и специально организованных экспериментов. Эмпирическая база данных составляет в настоящее время более 40 тыс. одновременных замеров скорости и плотности людских потоков при их движении по всем видам пути в зданиях большинства видов функционального назначения при различных режимах их эксплуатации, а также на городских территориях.

Основные положения закономерностей движения людских потоков и методов расчета процесса эвакуации людей при пожаре вошли в нормативные документы в 1980-1986 гг. На их основе разработаны и нормы проектирования эвакуационных путей и выходов в производственных и общественных зданиях и сооружениях, в метрополитенах. Современная практика проектирования и эксплуатации зданий требует их дальнейшего развития.

4.5. Обеспечение противовзрывной защиты зданий и сооружений

На взрывопожароопасных производствах обычно предусматривается обширный комплекс мероприятий по обеспечению взрывобезопасности объекта.

Взрывобезопасность объекта - состояние объекта, при котором выполняется одно из двух условий:

а) частота возникновения взрыва не превышает допустимого значения; б) нагрузки в случае взрыва не превышают допустимых значений (взрыв - быстрое химическое превращение среды, сопровождающееся вы-

делением энергии и образованием сжатых газов).

Несмотря на это, как показывает опыт эксплуатации подобных производств, полностью устранить возможность аварий, связанных с образованием и воспламенением газо-, пароили пылевоздушных взрывоопасных смесей не удается (в дальнейшем, взрывоопасная смесь – смесь воздуха или окислителя с горючими газами, парами легковоспламеняющихся жидкостей, горючими пылями или волокнами, которая при определенной

316

концентрации и возникновении источника инициирования взрыва способна взорваться). А аварии на таких предприятиях сопровождаются, как правило, пожарами и взрывами, в результате которых происходит разрушение оборудования и строительных конструкций, а также гибелью людей. При этом наиболее опасными по своим последствиям являются вторичные взрывы, которым предшествовал пожар или небольшой локальный взрыв.

Защита зданий взрывопожароопасных производств от внутренних взрывов в помещении неразрывно должна сочетаться с комплексом противопожарных мероприятий, направленных на предотвращение возникновения пожара, так как мероприятия по предупреждению взрывов имеют много общего с мероприятиями по предупреждению пожаров, например, исключение источника воспламенения или недопущение создания горючей или взрывоопасной среды. Но в виду того, что процессы горения при пожаре и взрыве резко различаются по скорости реакции, то на взрывопожароопасном производстве особое внимание должно уделяться вопросам обеспечения взрывобезопасности зданий и сооружений, где наряду с мероприятиями, аналогичными противопожарным, необходимо предусматривать мероприятия, обеспечивающие взрывоустойчивость зданий и сооружений.

Взрывоустойчивость объекта - состояние объекта, при котором отсутствует возможность повреждения несущих строительных конструкций и оборудования (или возможно их незначительные повреждения, при которых последующая эксплуатация производства и здания может осуществляться после сравнительно небольших ремонтно-восстановительных работ), травмирования людей опасными факторами взрыва ВС.

Взрывоустойчивость зданий и сооружений может обеспечиваться:

–повышением прочности конструкций и устойчивости здания в целом к действию аварийных нагрузок (этой проблемой занимаются конструкторы в проектных организациях);

–снижением аварийных нагрузок (сбросом давления или энергии взрыва в атмосферу), возникающих при взрывном горении взрывоопасных смесей внутри здания, в результате вскрытия проемов в ограждающих конструкциях здания, перекрываемых легкосбрасываемыми (предохранительными противовзрывными) конструкциями (остекление, специальные окна или легкосбрасываемые конструкции) до допускаемых (безопасных) величин для основных строительных конструкций.

Нужно отметить, что во многих случаях оптимальные решения по обеспечению взрывоустойчивости зданий и сооружений могут быть получены при сочетании как одного, так и другого направлений.

Обеспечение взрывоустойчивости здания при взрыве газо-, паро-, пылевоздушной смеси должно сопровождаться расчетом аварийных нагрузок, возникающих внутри помещения (здания) и зависящих от параметров

317

смеси, объемно-планировочного решения здания, наличия в нем оборудования, строительных конструкций (колонн, ферм, просечных полов, перегородок и пр.), характеристик остекления и легкосбрасываемых конструкций.

При взрывном горении взрывоопасных смесей в замкнутом объеме (помещение тоже можно рассматривать как замкнутый объем до момента его разгерметизации) возникают значительные давления, которые могут достигать 1 МПа (1.106 н/м2 = 105 кг/м2). Такие давления, действующие изнутри помещения на основные строительные конструкции обычных зданий, на которые они, как правило, не рассчитываются, приводят к их разрушению.

С целью предотвращения разрушения основных строительных конструкций здания в только наружных ограждениях помещения предусматривают устройство легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) или предохранительных конструкций (ПК). Последнее название лучше отражает назначение и особенности работы указанных конструкций, хотя и является еще не очень распространенным.

Эти конструкции, вскрываясь в начальный период взрывного горения взрывоопасной смеси при небольшом избыточном давлении (по сравнению с допустимым избыточным давлением для строительных конструкций), должны обеспечивать возможность интенсивного истечения газа (как продуктов горения, так и непрореагировавшей части смеси) через образующиеся проемы из помещения в атмосферу, что будет приводить к снижению давления в помещении по сравнению с горением взрывоопасной смеси в замкнутом объеме.

Степень снижения давления в помещении зависит от объема и формы взрывопожароопасного помещения, вида и концентрации взрывоопасной смеси, степени загазованности помещения, условий взрывного горения ГС во взрывопожароопасном помещении и загроможденности его выступающими из плоскости стен и перекрытий строительными конструкциями (колонны, фермы, мостовые краны, этажерки и т.п.) и технологическим оборудованием, площади и места расположения легкосбрасываемых (предохранительных) конструкций, закономерностей их вскрытия, зависящих от вида, геометрических и физических параметров этих конструкций, а также от величины допускаемого избыточного давления для основных строительных конструкций и некоторых других факторов.

Для обеспечения взрывоустойчивости зданий со взрывопожароопасными помещениями при помощи устройства предохранительных конструкций необходимо, чтобы величина избыточного давления во взрывопожароопасном помещении не превышала прочности строительных конструкций здания, которые в этом случае не должны разрушаться под действием взрывной нагрузки.

318

Величина допускаемого избыточного давления ( доп) должна назначаться с учетом прочности несущих конструкций здания, обеспечивающих его взрывоустойчивость при внутреннем аварийном взрыве, то есть строительные конструкции не должны разрушаться при повышении избыточного давления во взрывопожароопасном помещении до величины

доп, или избыточное давление в объеме помещения в, возникающее при взрывном горении взрывоопасных смесей, не должно превышать допустимого давления для основных строительных конструкций доп, при котором они сохраняют несущую или ограждающую способность, то есть условие безопасности может быть записано как

Имеются экспериментальные данные, характеризующие степень разрушения конструкций зданий в зависимости от избыточного давления при наружных взрывах, которые приведены в таблице 4.4.7.

Таблица 4.4.7

Степень разрушения зданий в зависимости от избыточного давления

Величина допустимого избыточного давления определяется исходя из требований СП 4 [20], а именно на объектах, не относящихся к взрывобезопасным, следует применять окна или другие конструкции, выполняющие функцию предохранительного противовзрывного устройства, обеспечивающего безопасные нагрузки ( доп = 5 кПа) при взрыве газо-, паро-, пылевоздушной смеси.

Если известна величина допускаемого давления для строительных конструкций, а площадь легкосбрасываемых (предохранительных) конструкций определена с учетом ранее перечисленных факторов, то при оборудовании помещения легкосбрасываемыми (предохранительными)

319

конструкциями расчетной площади в объеме помещения давление, возникающее при взрывном горении взрывоопасной смеси, не будет превышать допускаемого значения. И в этом случае характер изменения давления в помещении будет резко отличаться от изменения давления в замкнутом объеме (рис. 4.5.1).

Давление

1

Pдрл

2

Pвскр

P0

Время

Рис. 4.5.1. Характер изменения давления:

1 – в замкнутом объеме; 2 – в объеме, оборудованном легкосбрасываемыми (предохранительными) конструкциями,

Рвскр – давление, при котором начинают вскрываться предохранительные противовзрывные устройства

Из вышеизложенного следует, что легкосбрасываемые (предохранительные) конструкции в соответствии с требованиями СП 4 [20] должны применяться в помещениях (зданиях) со взрывопожароопасными производствами категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности для предотвращения разрушений, вызываемых внутренними аварийными взрывами газо-, паро- и пылевоздушных взрывоопасных смесей.

Их необходимо размещать в наружных ограждениях помещений таких категорий для обеспечения истечения продуктов горения и непрореагировавшей взрывоопасной смеси непосредственно в атмосферу.

Требуемая площадь таких конструкций должна определяться расчетом, а при отсутствии исходных данных эта площадь должна составлять не менее 0,05 м2 на 1 м3 объема помещения категории А и не менее 0,03 м2 на 1 м3 объема помещения категории Б. Однако, после отмены СН 502-77

320