Расчетное обоснование требуемых пределов огнестойкости пролетов мостовых сооружений

В соответствии с п. 5.84 СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная Согласно требованиям п. 5.84 СП 35.13330.2011 выполнены мероприятия по обоснованию и обеспечения требуемых пределов огнестойкости и классов пожарной опасности применяемых строительных конструкций запроектированного мостового сооружения.

Целью данной работы является обоснование требуемых и фактических пределов огнестойкости сталежелезобетонного пролетного строения в условиях реального пожара, а также определения границ участка повышения предела огнестойкости пролетного строения расчетно-аналитическим методом, что позволяет достичь требуемого уровня обеспечения пожарной безопасности мостового сооружения, не завышая затраты на его строительство.

В соответствии с положениями ч. 6, ст. 15 Федерального закона №384-ФЗ соответствие проектных значений параметров и других проектных характеристик мостового сооружения требованиям п. 5.84 СП 35.13330.2011, а также проектируемые мероприятия по обеспечению его безопасности обоснованы апробированными расчетами, а именно:

-      расчет времени боевого развертывания пожарных подразделений, выполняемый в соответствии с методическими указаниями к решению тактических задач по теме «Основы прогнозирования обстановки на пожаре. Локализация и ликвидация пожаров», АГПС МЧС России, Москва, 2005 г.;

-      приказ МЧС России от 01.03.2013 №43-956-18 «О Методических рекомендациях по составлению планов тушения пожаров и карточек тушения пожаров».

1. Расчёт по определению времени боевого развертывания подразделения пожарной охраны перед началом тушения (локализации) пожара под мостовыми сооружениями
   • Общие данные

Расчет необходимых сил и средств для тушения пожара произведен для объекта: «Строительство Автомобильной дороги М-10 «Россия» Перепечино в зоне строительства взлетно-посадочной полосы (ВПП-3) международного аэропорта «Шереметьево»».

• Поведение стальных несущих конструкций в условиях пожара

Сталь является негорючим материалом, но, как и все материалы, используемые в строительстве, не может в течение длительного времени выдерживать воздействие высокой температуры.

При повышении температуры до 250°С прочность мягкой низкоуглеродистой стали увеличивается, далее происходит снижение прочности и при 400°С сталь принимает первоначальное значение прочности. При нагревании свыше 400 °С происходит дальнейшее снижение прочности стали.

Критическая температура, которая характеризует потерю несущей способности стальных конструкций при нормативной нагрузке, принимается равной 450°С.

Критическая температура tcr для металлических элементов из условия потери несущей способности в результате потери их устойчивости определяется с использованием краевых деформаций ползучести fп в зависимости от значения коэффициента Y(em).

Рис. 1. Кривые деформации сталей при: Еп ≤ 0,005 , температуре t  С и степени нагружения  ytem Ryn < 290 МПа - ; Ryn    290 МПа

Рис. 1. Кривые деформации сталей при Еп ≤ 0,002, температуре t и степени нагружения ytem  Ryn   <  290 МПа - ;  Ryn   290 МПа

Факторы, определяющие поведение строительных конструкций в условиях пожара, и исходные данные для расчета их огнестойкости

К таким факторам относятся: степень нагружения конструкций и их эле­ ментов; вид и количество пожарной нагрузки, определяющей температурный режим, а также теплоту пожара; тепловая нагрузка на конструкцию; теплофизические и физико-механические характеристики материалов, из которых выполнены строительные конструкции; условия нарева и способы сочленения конструкций.

Фактические пределы огнестойкости строительных конструкций определяются при действии нормативных нагрузок. Величины нормативных нагрузок устанавливаются в зависимости от назначения конструкций и условий их эксплуатации.

Различают нагрузки постоянные и временные. Временные нагрузки подразделяются на длительные, кратковременные и особые.

Постоянными называются такие нагрузки, которые действуют на строи­ тельную конструкцию постоянно. К таким нагрузкам относятся: собственная масса конструкций; давление грунта; воздействие предварительного напряжения конструкций и т.д.

Длительными называются такие нагрузки, которые воздействуют на конструкцию продолжительное время: масса технологического оборудования; давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах; масса складируемых грузов и т.д.

Кратковременными называют нагрузки, действующие непродолжительное время: масса людей; подвижное подъемно-транспортное оборудование; снег; ветер (при пожаре не учитывается); масса материалов, используемых при монтажных, ремонтных и реконструкционных работах, и т.д.

Особые нагрузки - это нагрузки, которые могут появиться в исключительных случаях: при сейсмическом и взрывном воздействии; аварийные нарушения технологического процесса; резкие просадки грунтов.

Нормативный уровень нагрузки является завышенным для случая пожара, а классификация этих нагрузок, позволяет отнести случай пожара к особым воздействиям. В соответствии с этим, для оценки огнестойкости строительных конструкций используются постоянные и длительно действующие нагрузки.

В зависимости от вида конструкции, условий ее сочленения с другими строительными конструкциями, схемы загружения и невыгодного сочетания действующих нормативных нагрузок в сечениях элементов конструкции и их узлах сочленения определяют максимальные значения изгибающих моментов Мп и усилий Nn. Расчет внутренних силовых факторов (Мп, Nn), выполняемый по правилам сопротивления материалов и строительной механики, называется статическим расчетом конструкции.

Поведение строительных конструкций при пожаре определяется также температурным режимом пожара и его продолжительностью.

Таким образом, наиболее целесообразно оценивать огнестойкость строительных конструкций при действии реального температурного пожара, т.к. этот режим может значительно отличаться от стандартного. Кривая реального режима пожара может быть как выше, так и ниже кривой стандартного режима.

Суть расчета предела огнестойкости строительных конструкций заключается в определении времени, по истечении которого в условиях высоко­ температурного воздействия при пожаре наступает одно из предельных состояний.

Расчет предела огнестойкости строительных конструкций состоит из двух частей: теплотехнической и статической (прочностной).

Теплотехническая часть имеет целью определить температурные поля в расчетном сечении элемента или конструкции при действии на них температурного режима пожара. При этом используются уравнения нестационарной теплопроводности твердого тела с учетом изменения теплофизических характеристик материалов, из которых выполнена конструкция, в зависимость от температуры.

Для определения предела огнестойкости из условия наступления предельного состояния по несущей способности необходимо также выполнить статическую (прочностную) часть расчета. В статической части вычисляют несущую способность конструкций, нагреваемых при пожаре, с учетом изменения прочностных свойств материалов при высоких температурах.

Для расчета предела огнестойкости металлических конструкций (вертикальных и горизонтальных плоских, а также изгибаемых стержневых элементов), отказ которых при пожаре наступает из-за потери несущей способности расчетного сечения используются методы решения статической задачи, позволяющие определить значения критической температуры t cr

Статическая задача в этом случае может решаться без построения вспомогательных графиков и касается определения значения температуры для пре­ дельного состояния конструкции при пожаре.

Статическая задача имеет целью определения несущей способности конструкции с учетом изменения свойств металла при высоких температурах, т.е. определения критической температуры в момент наступления предельного состояния при пожаре.

Рассматриваемые конструкции пролетного строения статически неопределимые. Предел огнестойкости пролетного строения наступает в результате потери несущей способности плоскостной или вертикальных/горизонтальных связей пролетного строения.

Потеря несущей способности статически неопределимой конструкции наступает в случае утраты прочности или устойчивости хотя бы одного из элементов пролетного строения.

Расчёт огнестойкости конструкций в условиях реального пожара производится исходя из наихудших условий работы, а именно:

-      реальный температурный режим пожара, с учётом технологически максимально возможной пожарной нагрузки;

-      статически неопределимая схема работы конструкций;

-      степень черноты материала конструкций принимается 0,99; Расчёт проводится по предельным состояниям первой группы.

Оценивается время возможного наступления предельного состояния по огнестойкости - R (потеря несущей способности).

Оценка огнестойкости незащищенных металлических конструкций про водится с учётом действующей нормативной нагрузки (см. том 0355-ТКР5).

Таблица № А.2

Проверочный анализ проводим по методическому изданию: В.М. Ройтман «Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий», М, Ассоциация «Пожарная безопасность и наука», 2001 г., 382 с.

• Прогноз развития пожаров

Наиболее вероятными местами возникновения пожара на объекте и требующие привлечение наибольшего количества сил и средств для его ликвидации, может считаться ДТП, с участием грузового автотранспорта с последующим пожаром перевозимого груза.

Возможные варианты возникновения и развития пожаров

Исходя из оперативно-тактической характеристики объекта, наиболее вероятными местами возникновения пожара на объекте, а также наиболее опасными для людей и сложных с точки зрения тушения пожара являются:

• горение грузового автотранспорта;

Пространственные:

• площадь пожара S_п, м²;
• периметр пожара Р_п, м;
• фронт пожара Ф_п, м;
• площадь горения S_г, м².

Площадь пожара – площадь проекции зоны горения на горизонтальную плоскость, м².

Скоростные:

• линейная скорость распространения пламени V_л, м/мин;
• скорость роста площади пожара V_s, м²/мин.;
• скорость роста периметра пожара V_p, м/мин.;
• скорость роста фронта пожара V_ф, м/мин.

Линейная скорость распространения горения характеризует способность горючего материала к перемещению по своей поверхности высокотемпературной зоны химических превращений (пламенной зоны горения). Этот параметр зависит от многих факторов, в частности от физико- химических свойств горючего материала, его агрегатного состояния, условий тепло-, массо- и газообмена на пожаре и т.п.

Средние значения V_л при различных сценариях развития пожара, согласно «Ю.А. Кошмаров. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. - 2000 г. – 115с.», составляют:

для автомобилей, линейная скорость распространения пламени составляет 0,0068 м/с;

Временные:

Т_св.р – время свободного развития пожара – временной промежуток от момента возникновения горения до начала подачи первых приборов тушения на его ликвидацию, который складывается из:

Т_обн.– время горения до обнаружения пожара – 10 мин (для технологических установок без оборудования АПС, п. 1 «Методические указания к решению тактических задач по теме «Основы прогнозирования обстановки на пожаре. Локализация и ликвидация пожаров», АГПС МЧС России, Москва, 2005 г);

Т_сооб. – время от обнаружения до сообщения о пожаре – 1 мин.;

Т_св. – время, затрачиваемое на обработку вызова диспетчером, сбор и выезд по тревоге – 50 секунд (для расчетов принимаем 1 минуту);

Т_след. – время следования к месту пожара расчетов пожарно-спасательных подразделений, мин.

Т_бр – время развертывания сил и средств первого прибывшего пожарно- спасательного подразделения.

• Дислокация пожарно-спасательного подразделения в районе выезда, которого находится объект

Объект расположен в районе выезда 71 пожарно-спасательной части федеральной противопожарной службы (далее ПСЧ № 71), которая дислоцируется по адресу: Россия, Московская область, городской округ Химки, мкр. Сходня, ул. Некрасова, дом 2 (согласно письму Администрации городского округа Химки №132ИСХ-1919 от 28.02.2019 г.). В расчете ПСЧ № 214 находится две автоцистерны и автолестница.

Длина маршрута следования к зданию с соблюдением правил дорожного движения составит 11 км (Рис. 1).

Время следования пожарно-спасательного подразделения, в районе выезда которого находятся объекты, по кратчайшему маршруту составит:

Т_след. определяется по формуле:

Т_след.= L / V_сл.× 60, где:

L – расстояние от пожарно-спасательной части до объекта, на котором произошел пожар (км);

V_сл. – средняя скорость движения пожарных автомобилей (45,0 км/час).

Т_след. = L / V_сл. × 60 = 11,0 / 45,0 × 60 = 14,66 мин.

Определяем время свободного горения на момент прибытия первого пожарно-спасательного подразделения (Т_с.г):

Тс.г. = Т_обн. + Т_сооб. + Т_св+ Т_след.

Т_с.г. = 10 + 1+ 1 + 16,66 = 26,6 мин.

Рис. 1. Маршрут следования ПСЧ № 71 к объекту.

• Расчет необходимого количества сил и средств для тушения пожара

Наиболее распространенным, универсальным и эффективным средством тушения пожарной нагрузки является распыленная вода, которая обладает большим коэффициентом охлаждения зоны горения. Наиболее эффективно для тушения подавать пеногенераторные стволы средней и высокой кратности.

Исходя из тактических соображений на тушение развившихся пожаров на большой площади целесообразно подавать стволы с большим расходом воды (лафетные и ручные неперекрывные).

Тактический замысел

При расчете необходимых сил и средств для тушения пожара под мостовым сооружением принят наиболее неблагоприятный расчетный сценарий:

С точки зрения обеспечения пределов огнестойкости можно выделить 2 наиболее неблагоприятных сценария:

- в результате аварии на автомобильной дороге происходит воспламенение прицепа грузового автомобиля.

Из-за быстротечности развития пожара он может представлять большую опасность для людей и оборудования, находящихся на территории объекта.

Время установки АЦ (АН) и прокладки рукавной линии от АЦ (АН) до места пожара определим по формуле 16.1 Справочника РТП, так как на открытом пространстве выполнение работ может проводиться без СИЗОД:

Тб.р. = k · (0,32·А·L·(В1+В2·ВЗ) + Тв), сек.,

где: k - коэффициент, учитывающий все неучтенные факторы.

k = kt · kв · kт · kм,

где: k_t – коэффициент, учитывающий влияние температуры, приведенный в таблице 9.1 Справочника РТП, принимаем равным 1, как при температуре до

+ 25 ^ОС (принимаем зимнее время года);

k_в – коэффициент, учитывающий влияние возраста, приведенный в таблице 9.3 Справочника РТП, принимаем равным 1,1, с учетом среднего возраста пожарных 30-40 лет;

k_m – коэффициент, учитывающий время суток, приведенный в таблице Справочника РТП, принимаем равным 1,6, как для ночного времени без освещения;

k_м – коэффициент, учитывающий покрытие участка местности, приведенный в таблице 9.5 Справочника РТП, принимаем равным 1,2, как для утрамбованного снега в зимнее время; k = 1 · 1,1 · 1,6 · 1,2 = 2,112

А – коэффициент, учитывающий сколько раз, в среднем, пожарный преодолевает расстояние от пожарного автомобиля до места установки пожарного разветвления. При перемещении пожарных без СИЗОД, определяется по формуле 16.6 Справочника РТП:

А = 1/N_л.с. · (1 + L/40) -1 + 20/L · (N_л.с. - 1),

где: N_л.с. – численность боевого расчета, принимаем 5 чел.;

L – длина рукавной линии, от АЦ (АН) до места пожара составляет не более 160 метров. С учетом коэффициента неровности местности 1,2, длина рукавной линии составит не более 200 метров (10 рукавов = 200 метров).

А = 1/5 · (1 + 200/40) - 1 + 20/200 · (5 – 1) = 0,6, для расчетов принимаем 1.

B1, В2 – коэффициенты, учитывающие долю расстояния преодолеваемую пожарными без ПТВ и с ПТВ соответственно, при А = 1 В1 = 0, а В2 = 1;

ВЗ – коэффициент, учитывающий влияние массы ПТВ, приведенный в таблице 16.1 Справочника РТП, принимаем 1,47, так как масса двух прорезиненных рукавов диаметром 77мм составляет 34 кг (см. табл. 9.10 Справочника РТП);

Т_в – время установки и развертывание АЦ (АН), согласно табл. 16.2 Справочника РТП при численности боевого расчета 4 чел, принимаем 15 секунд.

Т_б.р. = 2,112 · (0,32 · 1 · 200 · (0 + 1 · 1,47) + 15) = 230 сек.,

для расчетов принимаем 4,0 минуты.

Тушение пожаров на автотранспорте осуществляется путем пенной атаки. Это связано со сложной формой и конфигурацией оборудования автомобиля, а так же невозможностью прямого пролива некоторых областей. Пожар грузового автомобиля, помимо всего прочего связан со значительным выделением лучистого тепла, поэтому личный состав подразделений федеральной противопожарной службы будет вынужден работать в теплотражающих костюмах ТОК-2000.

Для подготовки пенной атаки личному составу будет необходимо к проложенной магистральной линии с разветвлением РТ-70 подключить 2 рабочие линии (в каждой не менее 2 рукавов D=51 мм). В качестве стволов будет использоваться ГПС-600.

Время переноски рукавов и подключения рабочей линии составит:

А = 2/N_л.с. · (1 + L/40) -1 + 20/L · (N_л.с. - 3)=1,6 минут

Согласно Справочника РТП, время одевания ТОК-2000 составляет 80 секунд, или 1,3 минуты.

Отсюда время подготовки пенной атаки составит Тп.а=1,6+1,3=2,9 минут

Таким образом, время свободного развития пожара составит: Тсв.р = Тс.г. + Тб.р. +Тп.а= 26,6 + 4,0+2,9 = 33,56 мин.

• Вывод

Время свободного горения составляет не более 33,56, мин и теплового воздействия на железобетонные опоры и пролётные строения составляет не более 33,56 минут.

1. Моделирование опасных факторов пожара при пожаре здания, железнодорожного состава и автомобиля, размещаемых под мостовым сооружением.

• Общие данные

Возникновение и развитие пожаров на объекте возможно только вследствие деструктивных событий природного и техногенного характера (аварии на оборудовании, внутренних сетях электроснабжения, при проведении ремонтных работ, не осторожное обращение с огнем, аварии на транспорте и др.).

При возникновении пожара на автомобильной дороге размер зоны пожара будет в пределах автомобиля и в случае пролива жидкости – в пределах пролива.

При расчете рассматриваются сценарии пожара, при которых реализуются наихудшие условия для обеспечения безопасности людей.

В качестве сценария с наихудшим условием пожара рассматривается сценарий, характеризующий наиболее высокую динамику нарастания ОФП, а именно пожар грузового автомобиля при ДТП, размещенный в подмостовом пространстве, при этом погодные условия приняты «штиль».

• Описание средств моделирования

Моделирование опасных факторов пожара выполнено на программном обеспечении PyroSim, имеющем положительные отзывы Академии Государственной противопожарной службы МЧС России, а также сертификаты соответствия программного комплекса.

Модель соответствует «Методике определения расчетных величин пожарного риска на промышленных объектах» (утвержденной приказом МЧС России № 404 от 10.07.2009).

Основой полевой модели пожара являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом контрольном объеме, представленные в следующем виде:

Уравнение сохранения массы:

Уравнение сохранения импульса:

Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор вязких напряжений определяется формулой:

Уравнение энергии:

где

- статическая энтальпия смеси;

Hk - теплота образования k-го компонента;

 - теплоемкость смеси при постоянном давлении;

qRj - радиационный поток энергии в направлении xj.

Уравнение сохранения химического компонента k:

Для замыкания системы уравнений используется уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет вид:

где R0 - универсальная газовая постоянная;

Mk - молярная масса k-го компонента.

• Сценарий «Пожар грузового автомобиля»

На рассматриваемом объекте наибольшую пожарную опасность представляют собой грузовые автомобили, следующие по автодорогам, проходящим под сооружениями эстакады.

Анализ имеющихся данных показывает, что пиковая мощность тепловыделения при горении автомобиля может варьироваться от 1,5 до 20 МВт. При этом температура газовой фазы вблизи пролетных конструкций может достигать 1365 С.

Основным опасным фактором пожара, влияющим на предел огнестойкости несущих конструкций пролетных строений мостового сооружения, является мощность пожара.

В научной и справочной литературе встречаются результаты многочисленных измерений мощности тепловыделения при горении пассажирских автомобилей. В таблице представлена сводная информация по результатам тепловыделения при пожаре на разных видах транспортных средств.

Таблица №А.1

Тип, модель ТС	Максимальное тепловыделение, МВт	Время достижения максимального тепловыделения, мин	Источник
Грузовик с условной нагрузкой	17	15	Ingason [5,6]
Трейлер с 36 деревянными палеттами (тесты Бенилюкса)	19	16	Lemaire[8]
Трейлер с 72 деревянными палеттами (тесты Бенилюкса)	26	12	Lemaire[8]
Модель трейлера с 3,1 т гофрированного картона	67	14	Ingason и Lonnermark [2,3]
Лейланд DAF 310ATi с 2 т мебели	86	18	Haack [1]
Трейлер с 6,8 т деревянных паллет и PUR-матрасов (18 %)	92	14	Ingason и Lonnermark [2,3]
Трейлер с 8,5 т мебели, крепежа и резиновых шин	78	10	Ingason и Lonnermark [2,3]
Трейлер с 10,9 т дерева (82 %) и пластиковыми паллетами (18 %)	94	26	Ingason и Lonnermark [2,3]

В результате анализа для расчетного сценария пожара выбираем нагрузку «Трейлер с 10,9 т дерева (82 %) и пластиковыми паллетами (18 %)».

В соответствии с техническим руководством FDS для задания исходных данных FDS необходимо рассчитать мощность тепловыделения с 1 м² источника (HRR).

µ - коэффициент полноты сгорания;

 – удельная массовая скорость выгорания;

H_f – низшая теплота сгорания.

Для упрощения расчетной модели поверхность горения задается единым блоком по форме «стандартной еврофуры» (рисунок №4). 

Рис. 1.Геометрические размеры полуприцепа

Линейные размеры L x A x H = 13,5х2,5х2,5. Отсюда можно определить, что максимальная площадь горения будет равной:

На основе справочных данных о определим мощность тепловыделения с 1 м² пожара:

           Построение и валидация модели

Несущие конструкции пролетного строения имеют конфигурацию, представленную на рисунке №4:

Рисунок №1. Разрез несущих конструкций пролетного строения

Общий вид модели представлен на рисунке №5.

Рисунок №1. Общий вид модели

Основным критерием потери несущей способности стальной балки пролетного строения, принятым в настоящее время, является достижение на необогреваемой поверхности (например, опорной конструкции технологического аппарата, вблизи которого находится очаг пожара) критической температуры. Для сталей марки ХСНД в научной и справочной литературе упоминаются температура 350-400 С.

Теплофизические характеристики материала (железобетона) задавались на основании результатов экспериментальных данных (Drysdale, Intro to Fire Dynamics - ATF NIST Multi-Floor Validation).

На рисунках №6-7 изображена динамика пожара полуприцепа грузового автомобиля:

Рисунок №1. Время моделирования 2500 секунд.

Для анализа теплового воздействия пожара на конструкции, применяется метод плоскостных характеристик, параметры теплового воздействия на конструкции. Температура на обогреваемой части конструкций представлена на рисунках №8-13: 

Рисунок №1. Температурные плоскости на опорах. Время моделирования 2400 секунд.

• Результаты моделирования

В соответствии с проведенным моделированием при прохождении мостового сооружения над автомобильными дорогами, опасные факторы пожара (температура) достигают критического значения в 350 С на 27,5 мин.

В результате анализа полученных численных данных моделирования можно сделать вывод о том, что собственные предел огнестойкости несущих конструкций путепровода не является достаточным для обеспечения безопасности при возможном пожаре под несущими конструкциями путепровода.

На рисунке №19 представлен график зависимости температуры балки от расстояния от очага пожара.

Рисунок №1. График зависимости температуры главной балки 1 от расстояния от очага

Учитывая, что расположение очага проектного пожара равновероятно может располагаться в любой точке проекции проектируемой эстакады на Ленинградское шоссе, то огнезащите подлежит:

-        непосредственно проекция Ленинградского шоссе на несущие металлические конструкции эстакады

-        участки на расстояние 15 метра от проекции Ленинградского шоссе на конструкции эстакады в обе стороны.

• Сценарий «Пожар пролива ЛВЖ»

В результате анализа пожарной опасности был рассмотрен следующий сценарий пожара:

• пожар пролива дизельного топлива.

Характеристики дизельного представлены в таблице:

Таблица 2.3.1

Параметр	Ед. изм.	Значение
Типовая горючая нагрузка	Дизельное топливо; соляр
η — Коэффициент полноты горения		0,93
Q — Низшая теплота сгорания	кДж/кг	45 400
ψF— Удельная массовая скорость выгорания	кг/(м2·с)	0,042
v — Линейная скорость распространения пламени	м/с	-
LO2 — Удельный расход кислорода	кг/кг	3,368
Dm — Дымообразующая способность горящего материала	Нп·м2/кг	620
Макс. выход CO2	кг/кг	3,16
Макс. выход CO	кг/кг	0,122
Макс. выход HCl	кг/кг	0

Пролетное строение представляет собой в поперечном сечении две коробчатые главные балки, объединенные в совместную работу монолитной железобетонной плитой проезжей части. На рисунке 20 представлен общий вид модели

Рисунок №1. Общий вид.

Основным критерием потери несущей способности, принятым в настоящее время, является достижение на необогреваемой поверхности (например, опорной конструкции технологического аппарата, вблизи которого находится очаг пожара) критической температуры. Для сталей марки ХСНД в научной и справочной литературе упоминаются температура 350 С.

На рисунках №21 и №22 изображена динамика пожара пролива ЛВЖ: 

Неоспоримы является тот факт, что наиболее прогретой конструкцией будет та, которая расположена непосредственно над очагом пожара, ввиду наибольшей длительности воздействия тепла.

Из полученных результатов видно, что при проливе ЛВЖ прогрев металлических конструкций пролетного строения до критических значений осуществляется за 7,67 минут.

1. Выводы

В соответствии ст. 6. 384-ФЗ Технический регламент о безопасности зданий и сооружений в связи с отсутствием требований в нормативных документах к обоснованию и обеспечению требуемых пределов огнестойкости мостовых сооружений соответствие проектных значений и характеристик мостового сооружения требованиям безопасности, обоснованы несколькими способами, а именно:

1. Расчеты, выполненные по апробированным методикам (расчет времени боевого развертывания пожарных подразделений, выполняемый в соответствии с методическими указаниями к решению тактических задач по теме «Основы прогнозирования обстановки на пожаре. Локализация и ликвидация пожаров», АГПС МЧС России, Москва, 2005 г.);

2. Моделирование сценариев возникновения опасных природных процессов и явлений и (или) техногенных воздействий при их неблагоприятном сочетании (Полевой метод моделирования пожара, установленный Методикой определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах, утвержденной Приказом МЧС РФ от 10 июля 2009 г. N 404).).

Согласно полученным результатам, требуемый предел огнестойкости металлических конструкций пролетного строения должен быть не менее 33,56 минут, фактический предел огнестойкости указанных конструкций составляет 6,67 минут.

В результате проведенного анализа можно сделать вывод о том, что рассматриваемые несущие металлические конструкции эстакады подлежат огнезащитной обработке по 5 группе огнезащитной эффективности (ГОСТ Р 53295-2009). Огнезащитной обработке подлежат участки мостового сооружения непосредственно над автомобильной дорогой, а также на расстояние 15 метров в обе стороны от проекции пересекаемой дороги на мостовое сооружение. За указанными границами тепловое воздействие от пожара не оказывает влияния на прогрев конструкций.

Руководствуясь положениями ч. 10, ст. 87 Федерального закона №123-ФЗ и ч. 6, ст. 15 Федерального закона №384-ФЗ и учитывая положения п. 12.4 СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций», предел огнестойкости запроектированных строительных конструкций мостового сооружения составляет:

-      для опор моста – не менее R150 за счет проектных решений по обеспечению толщины (расстояния от нагреваемой грани бетона до оси рабочей арматуры) защитного слоя бетона не менее 60 мм.

Требуемый предел огнестойкости железобетонных конструкций (опор) составляет 33,56 минут.

Собственный предел огнестойкости железобетонных опор эстакады является достаточным для обеспечения устойчивости и геометрической неизменяемости сооружения при возможном пожаре. Огнезащитная обработка опор не требуется.

Список литературы:

1. Haack, A., Ed. "FIT - Report on work package 2, Design Fire Scenarios - Fifth Draft," STUVA, 2003.

2. Ingason, H., and Lönnermark, A., "Recent Achievements Regarding Measuring of Time-heat and Time-temperature Development in Tunnels", 1st International Symposium on Safe & Reliable Tunnels, Prague, Czech Republic, 4-6 February, 2004.

3. Lönnermark, A., and Ingason, H., "Recent Achievements Regarding Heat Release and Temperatures during Fires in Tunnels", Safety in Infrastructure - Svédületes!, Budapest, Hungary, 20-21 October 2004, 2004

4. Lacroix, D., "New French Recommendations for Fire Ventilation in Road Tunnels", 9th International Conference on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, Aosta Valley, Italy, 6-8 October, 1997.

5. Ingason, H., "Design Fires in Tunnels", Conference Proceedings of Asiaflam 95, 77-86, Hong Kong, 15-16 March, 1995.

6. Ingason, H., "Fire Development in Large Tunnel Fires", 8th International Symposium on Fire Safety Science, Beijing, China, 18-23 September, 2005.

7. Ingason, H., "Modelling of Real World Fire Data", 2nd International Symposium on Tunnel Safety & Security (ISTSS), 7-13, March 15-17, 2006 Madrid, Spain, 2006;

8. Lönnermark, A., "Heat release Rates from Heavygoods vehicle trailers in tunnels", 4-5, 2005, Fire Safety Journal, 2011:55.