Данные в расчете приведены не все, только основные моменты
Расчет пожарного риска, включая обоснование отсутствия противодымной вентиляции в автотранспортной зоне автотранспортного тоннеля и обеспечения своевременной эвакуации маломобильных групп населения
Общие положенияВ целях подтверждения соответствия Объекта защиты требованиям ч.1 статьи 6 №123-ФЗ проведено расчетное обоснование отсутствия необходимости устройство системы вытяжной противодымной вентиляции (далее – дымоудаления) в перекрытой части транспортной зоны тоннеля, согласно требованиям п.9.5.1 СП 166.1311500.2014.
В соответствии с ч.1 ст. 53 №123-ФЗ, п.5.2.27 СП 59.13330.2012, при принимаемых проектных решениях, соответствие объекта защиты требованием пожарной безопасности подлежит обоснованию расчетами.
Выбор наихудшего сценария развития аварии В качестве наиболее вероятного сценария развития пожара принят пожар автотранспортного средства в автотранспортной, перекрытой зоне ТТ, возникающий в результате дорожно-транспортного происшествия (ДТП).
Пламя распространяется по горючим материалам (автомобиль). Динамика развития очага пожара определяется скоростью распространения фронта пламени 0,0068 м с-1, удельной скоростью выгорания пожарной нагрузки 0,0233 кг·м-2·с-1, дымообразующая способность 487 Нп·м2/кг. Считаем, что максимальная площадь пожара может достигать 34 м2 (площадь полуприцепа автопоезда) при скорости тепловыделения на единицу площади поверхности горения – 2941 кВт/м2, что эквивалентно модельному очагу пожара грузового автомобиля мощностью 150 МВт (табл.5.2 СП 298.1325800.2017 «Системы вентиляции тоннелей автодорожных. Правила проектирования»).
Над очагом пожара формируется факел пламени и свободная конвективная колонка. Конвективная колонка, поднимаясь над очагом пожара, достигает перекрытие и радиально растекается по нему веерной струей. Растекаясь от зоны разворота, припотолочная струя вовлекает в движение воздух(с образованием задымленной зоны – дым) из подстилающего перекрытие слоя. Достигнув стен, струя затормаживается, разворачивается вбок и вниз и пополняет относительно холодный подстилающий слой дыма.
В данном расчетном обоснование не рассматривается сценарий розлива ЛВЖ, ГЖ на проезжую часть в результате ДТП, т.к. в сооружении осуществляется организованный отвод поверхностных стоков с проезжей части в систему водостока на которой размещены отсойники объемом 0,2 м3 служащих в т.ч для сбора пролитых ЛВЖ,ГЖ, что исключает возможность образования большой площади очага горения, а характер и динамика распространения ОФП при горении пролива ЛВЖ, при малой площади, будут менее опасны в сравнении с рассмотренным сценарием. Также расчетом не учитывается скопление в подпотолочном пространстве продуктов выхлопов автомобилей.
Очаг пожара развивается по площади и мощности. Продукты горения заполняют пространство под перекрытием, вблизи стен, после чего через открытые порталы выходят наружу.
Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара
В настоящем подразделе рассмотрены результаты расчета моделирования принятого сценария пожара, а также показана динамика распространения ОФП в перекрытой части транспортной зоны путепровода тоннельного типа. Единичный объем расчетной сетки принят 0,25x0,25x0,25 м.
На рис. А1-А6 представлена трехмерная модель и динамика развития пожара в автотранспортной зоне путепровода. Показана расчетная сетка полевой модели.
На основании представленных результатах расчета видно, что ОФП не достигают критических значений на всем протяжение времени моделирования пожара.
- Определение расчетного времени эвакуации людей из транспортной зоны путепровода тоннельного типа
Выбор способа определения расчетного времени эвакуации производился с учетом специфических особенностей объемно-планировочных решений сооружения, а также особенностей контингента (его однородности) людей, находящихся в нем. Используется математическая модель индивидуально-поточного движения людей.
Расчетное время эвакуации людей определяется по математической модели индивидуально-поточного движения людей из сооружения, приведенной в приложении № 5 к Методике. Расчетное время эвакуации людей из сооружения устанавливается по времени выхода из него последнего человека.
Перед началом моделирования процесса эвакуации задается схема эвакуационных путей в сооружении. Все эвакуационные пути подразделяются на эвакуационные участки длиной a и шириной b. Длина и ширина каждого участка пути эвакуации для проектируемых сооружения принимаются по проекту, а для построенных – 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 (лестницы вниз и пандусы).
За габариты человека в плане принимается эллипс с размерами осей 0,5 м (ширина человека в плечах) и 0,25 м (толщина человека). Задаются координаты каждого человека xi – расстояние от центра эллипса до конца эвакуационного участка, на котором он находится (рис. 41). Если разность координат некоторых людей, находящихся на эвакуационном участке, составляет менее 0,25 м, то принимается, что люди с этими координатами расположены рядом друг с другом – сбоку один от другого (условно: «в ряд»). При этом, исходя из габаритов человека в плане и размеров эвакуационного участка (длина и ширина) для каждого эвакуационного участка определяются: 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 технологического оборудования.
Координата каждого человека в момент времени t определяется по формуле:
xi(t) = xi(t-Δt) – Vi(t)×Δt м, (А5.1)
где xi(t-Δt) – координата i-го человека в предыдущий момент времени, м;
Vi(t) – скорость i-го человека в момент времени t, м/с;
Δt – промежуток времени, с.
Скорость i-го человека Vi(t) в момент времени t определяется по табл. 5 - 6 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 человек, по формуле:
Di(t) = (n(t)-1) ×f / (b×Δx) м2/м2, (А5.2)
где n – количество людей в группе, человек;
f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2/м2;
b – ширина эвакуационного участка, м;
Δx – разность координат последнего и первого человека в группе, м.
Рис. А8.1. Координатная схема размещения людей на путях эвакуации
Таблица А1.
Плотность потока D, м2·м2 | Горизонтальный путь | Дверной проем, интенсивность q, м·мин-1 | Лестница вниз | Лестница вверх |
Скорость V, м·мин-1 | Интенсивность, q, м·мин-1 | Скорость V, м·мин-1 | Интенсивность, q, м·мин-1 | Скорость V, м·мин-1 | Интенсивность, q, Ым·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 |
Примечание. 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 ширины d интенсивность движения следует определять по формуле q =2,5+3,75·d.
Таблица А2.
Расчетные значения параметров для групп мобильности М2 – М4
Группа мобильности | Вид пути |
D, м2/м2 | Горизонталь- ный | Лестница вниз | Лестница вверх | Пандус вниз | Пандус вверх |
V, м/мин | q, м2/м·мин | V, м/мин | q, м2/м·мин | V, м/мин | q, м2/м·мин | V, м/мин | q, м2/м·мин | V, м/мин | q, м2/м·мин |
М2 | 0,01 | 30,00 | 0,30 | 30,00 | 0,30 | 20,00 | 0,20 | 45,00 | 0,45 | 25,00 | 0,25 |
0,05 | 30,00 | 1,50 | 30,00 | 1,50 | 20,00 | 1,00 | 45,00 | 2,25 | 25,00 | 1,25 |
0,1 | 30,00 | 3,00 | 30,00 | 3,00 | 20,00 | 2,00 | 45,00 | 4,50 | 25,00 | 2,50 |
0,2 | 26,05 | 5,21 | 26,22 | 5,24 | 16,78 | 3,36 | 41,91 | 8,38 | 21,98 | 4,40 |
0,3 | 21,97 | 6,59 | 22,01 | 6,60 | 13,96 | 4,19 | 33,92 | 10,18 | 18,09 | 5,43 |
0,4 | 19,08 | 7,63 | 19,03 | 7,61 | 11,96 | 4,78 | 28,25 | 11,30 | 15,32 | 6,13 |
0,5 | 16,84 | 8,42 | 16,71 | 8,36 | 10,41 | 5,20 | 23,85 | 11,93 | 13,18 | 6,59 |
0,6 | 15,01 | 9,01 | 14,82 | 8,89 | 9,14 | 5,48 | 20,26 | 12,16 | 11,43 | 6,86 |
0,7 | 13,46 | 9,42 | 13,22 | 9,25 | 8,07 | 5,65 | 17,22 | 12,05 | 9,95 | 6,97 |
0,8 | 12,12 | 9,69 | 11,83 | 9,47 | 7,14 | 5,71 | 14,59 | 11,67 | 8,67 | 6,94 |
0,9 | 10,93 | 9,84 | 10,61 | 9,55 | 6,32 | 5,68 | 12,27 | 11,04 | 7,54 | 6,79 |
М3 | 0,01 | 70,00 | 0,70 | 20,00 | 0,20 | 25,00 | 0,25 | 105,00 | 1,05 | 55,00 | 0,55 |
0,05 | 70,00 | 3,50 | 20,00 | 1,00 | 25,00 | 1,25 | 105,00 | 5,25 | 55,00 | 2,75 |
0,1 | 70,00 | 7,00 | 20,00 | 2,00 | 25,00 | 2,50 | 105,00 | 10,50 | 55,00 | 5,50 |
0,2 | 53,50 | 10,70 | 20,00 | 4,00 | 20,57 | 4,11 | 83,41 | 16,68 | 45,54 | 9,11 |
0,3 | 43,57 | 13,07 | 16,67 | 5,00 | 17,05 | 5,12 | 65,70 | 19,71 | 35,59 | 10,68 |
0,4 | 36,52 | 14,61 | 14,06 | 5,62 | 14,56 | 5,82 | 53,13 | 21,25 | 28,54 | 11,41 |
0,5 | 31,05 | 15,53 | 12,04 | 6,02 | 12,62 | 6,31 | 43,39 | 21,69 | 23,06 | 11,53 |
0,6 | 26,59 | 15,95 | 10,38 | 6,23 | 11,04 | 6,62 | 35,42 | 21,25 | 18,59 | 11,15 |
0,7 | 22,81 | 15,97 | 8,98 | 6,29 | 9,70 | 6,79 | 28,69 | 20,08 | 14,81 | 10,37 |
0,8 | 19,54 | 15,63 | 7,77 | 6,21 | 8,54 | 6,83 | 22,86 | 18,28 | 11,53 | 9,23 |
0,9 | 16,65 | 14,99 | 6,70 | 6,03 | 7,52 | 6,77 | 17,71 | 15,94 | 8,64 | 7,78 |
М4 | 0,01 | 60,00 | 0,60 | – | – | – | – | 115,00 | 1,15 | 40,00 | 0,40 |
0,05 | 60,00 | 3,00 | – | – | – | – | 115,00 | 5,75 | 40,00 | 2,00 |
0,1 | 60,00 | 6,00 | – | – | – | – | 115,00 | 11,50 | 40,00 | 4,00 |
0,2 | 50,57 | 10,11 | – | – | – | – | 99,65 | 19,93 | 35,17 | 7,03 |
0,3 | 40,84 | 12,25 | – | – | – | – | 79,88 | 23,97 | 28,36 | 8,51 |
0,4 | 33,93 | 13,57 | – | – | – | – | 65,86 | 26,34 | 23,52 | 9,41 |
0,5 | 28,58 | 14,29 | – | – | – | – | 54,98 | 27,49 | 19,77 | 9,89 |
0,6 | 24,20 | 14,52 | – | – | – | – | 46,09 | 27,65 | 16,71 | 10,03 |
0,7 | 20,50 | 14,35 | – | – | – | – | 38,57 | 27,00 | 14,12 | 9,88 |
0,8 | 17,30 | 13,84 | – | – | – | – | 32,06 | 25,65 | 11,88 | 9,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 | 14,47 | 13,02 | – | – | – | – | 26,32 | 23,68 | 9,90 | 8,91 |
* М2 – немощные люди, мобильность которых снижена из-за старения организма (инвалиды по старости); инвалиды на протезах; инвалиды с недостатками зрения, пользующиеся белой тростью; люди с психическими отклонениями; М3 – инвалиды, использующие при движении дополнительные опоры (костыли, палки); М4 – инвалиды, передвигающиеся на креслах-колясках, приводимых в движение вручную.
Если в момент времени t координата человека xi(t), определенная по формуле (Б5.1), станет отрицательной – это означает, что человек достиг границы текущего эвакуационного участка и должен перейти на следующий эвакуационный участок.
В этом случае координата этого человека на следующем эвакуационном участке определяется:
xi(t) = [xi(t-dt) – Vi(t) ×dt] + аj - lj , (Б5.3)
где xi(t-dt) – координата i-го человека в предыдущий момент времени на (j-1) эвакуационном участке, м;
Vi(t) – скорость i-го человека на (j-1)-ом эвакуационном участке в момент времени t, м/с;
aj – длина j-го эвакуационного участка, м;
lj – координата места слияния j-го и (j-1)-го эвакуационных участков – 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) ×cj×dt / (f×60) , (Б5.4)
где qj(t) - интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка 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 момент времени t определяется по формуле:
Dvj(t) = (Nj×f×dt) / (aj×bj) м2/м2, (Б5.5)
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 (4.1). Если значение m ≤ Qj(t), то все m человек переходят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой (4.3). Если значение m > Qj(t), то количество человек равное значению Qj(t) переходят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой (4.3), 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 определяется перед началом расчетов). Таким образом, возникает скопление людей перед выходом с эвакуационного участка.
На основании заданных начальных условий (начальных координат людей, параметров эвакуационных участков) определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов с эвакуационных участков. Далее, в момент времени t = t + dt, выбирается направление движения каждого человека и вычисляется новая координата каждого человека. После этого снова определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов. Затем вновь дается приращение по времени dt и определяются новые координаты людей с учетом наличия ОФП на путях эвакуации в этот момент времени. После этого процесс повторяется. Расчеты проводятся до тех пор, пока все люди не будут эвакуированы из здания.
В помещении перед дверным проёмом образуется скопление людей с максимальной плотностью. В таком случае, интенсивность движения в дверном проеме будет составлять 8,5 м/мин (и менее, в зависимости от ширины проёма). Тогда плотность людского потока в коридоре не будет превышать, как правило, значений 0,05-0,2 м2/м2, что соответствует скоростям 100 – 40 м/мин
Для определения параметров путей эвакуации число людей, одновременно находящихся в тоннеле принимается из расчета 3 чел. на каждый автомобиль (п.9.4.7 СП 1.13130.2009).
1. Результаты расчета времени эвакуации людей при пожаре
Количество людей в ТТ задавалось в соответствии с функциональным назначением помещений, а также исходя из максимального количества единовременно находящихся в перекрытой части автотранспортной зоны автотранспортных средств (в т.ч. автомобили, автобусы).
На рисунке А15 показано положение людей в автотранспортной зоне ПТТ перед началом эвакуации, а также отмечен момент выхода из перекрытой части автотранспортной зоны последнего человека.
В расчете принималось общее количество людей: 88 чел, из них не менее 5% МГН (М2 – 2 чел., М3- 2 чел., М4 – 2 чел.)
Рис. А1. Расчетная модель эвакуации
На рисунке А15 график зависимости времени выхода людей из перекрытой части автотранспортной зоны ТТ с течением времени от начала эвакуации.
В соответствии с п.31 Методики время начала эвакуации при отсутствии СОУЭ принимается 0.5 мин.
Рис. А1. Результат расчета времени эвакуации людей при пожаре
Таблица А3.
Определение вероятности эвакуации людей
Пути эвакуации | tбл, с | 0,8 tбл, с | tнэ, с | tр, с | tр+ tнэ,с |
Транспортная зона | >200 | >160 | 30 | 83 |
113 |
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: Своевременная эвакуация людей из автодорожного тоннеля обеспечивается. Устройство противодымной вентиляции в транспортной зоне ТТ не требуется. Устройство зон безопасности для МГН не требуется.
Вероятность эвакуации по эвакуационным путям PЭ.Пij определяется по формуле:
Определение величины потенциального пожарного риска в тоннеле и притоннельном сооружении
Вероятность D эффективной работы технических средств по обеспечению пожарной безопасности притоннельного сооружения ТТ при реализации n-ого сценария пожара определяется по формуле (п.35 Методики):
D = 1 – (1 - Dапс) ∙ (1 - Dсоуэ) ∙ (1 – Dпдз) ∙ (1 - Dаупт) = 1 – (1 – 0,8) ∙ (1- 0,8) ∙ (1 – 0,0) ∙ (1 – 0,8) = 0,992,
где, Dапс - вероятность эффективного срабатывания АПС (0,8);
Dсоуэ - вероятность эффективного срабатывания СОУЭ (0,8);
Dпдз - вероятность эффективного срабатывания ПДЗ (0,0);
Dаупт - вероятность эффективного срабатывания АУПТ (0,8).
Вероятность эвакуации людей Pэ определяется по формуле (п.29 Методики):
Pэ = 1 – (1 – Pэп) ∙ (1 – Pдв) = 1 – (1 - 0,999) (1 - 0,00) = 0,999,
где, Pэп - вероятность эвакуации людей, находящихся в отсеках сооружения по эвакуационным путям при реализации n-го сценария пожара;
Pдв - вероятность выхода из сооружения людей, находящихся в сооружении, через аварийные выходы при пожаре;
Условная вероятность поражения человека Qус определяется по формуле (п.28 Методики):
Qус = (1 – Pэ) ∙ (1 – D) = (1 - 0,999) ∙ (1 - 0,992) = 8,0∙ 10-6,
На 31 декабря 2019 г. По объектам транспортной инфраструктуры с наименованием объекта «Тоннель» в Реестре, формируемом в соответствие с приказом Минтранса России от 18.05.2019 №190, содержалось 188 записей. По сведениям Федеральной базы данных «Пожары» на территории Российской Федерации на объектах «Тоннель городской автодорожный, код 344» за последние 5 лет произошло 7 пожаров, в том числе:
2015 г. – 1 пожар, 2016 г. – 0 пожаров, 2017 г. – 0 пожаров, 2018 г. 1 пожар, 2019 г. – 5 пожаров.
Частота возникновения пожара в целом по РФ составляет:
Qрф = n/τнаб/Nобк, где
n – количество пожаров, шт.;
τнаб – срок (период) наблюдения, год;
Nобк – количество объектов, шт.
Qрф = 7/5/188 = 0,0074 год-1.
Величина потенциального пожарного риска P определяется по формуле:
P = Qп ∙ Qус = 0,0074∙ 8,0∙ 10-6= 5,92 ∙ 10-8 год-1.
Расчет индивидуального пожарного риска
Величина индивидуального пожарного риска R (год-1) определяется по формуле:
Rm = P ∙ qзд = 5,92 ∙ 10-8 ∙ 1 = 5,92 ∙ 10-8 год-1 ˂ 1 ∙ 10-6.
где, qзд - вероятность присутствия людей на объекте.
Индивидуальный пожарный риск в селитебной зоне
Для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи объекта, социальный пожарный риск принимается равным частоте возникновения событий, ведущих к гибели 10 и более человек:
где L — число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров), для которых среднее число погибших людей в селитебной зоне вблизи объекта в результате воздействия опасных факторов пожара, взрыва превышает 10 человек;
Qdij — частота возникновения пожароопасной ситуации (пожара), год⁻¹.
Согласно таблице П4.3 Методики критическая интенсивность теплового излучения для человека -7,0 кВт/м2. Критическая интенсивность теплового излучения от пожара в ТТ может достигаться и в селитебной зоне.
Интенсивность транспортного движения в проектируемом ТТ составляет 2240 авт/час. Исходя из того, что движение автомобильного пассажирского транспорта осуществляется не непрерывно, а с определенной периодичностью (по данным ЦОДД минимальный интервал движения не превышает 5 мин) то время присутствие людей определяется с учетом:
- времени движения по участку пассажирского транспорта (с единовременным количеством пассажиров более 10 чел);
- интервала движения;
- средней скорости движения в г. Мсоква.
Таким образом qm = (0,1 км / 25, 0 км/ч) / 5 мин = 0,24,
где 0,1 км – зона проезжей части вблизи тоннеля, на которую оказывают влияние ОФП при пожаре в тоннеле и притоннельном сооружении. Также стоит отметить, что в ночное время интенсивность движения пассажирского транспорта минимальна.
В ввиду того, что вблизи автотранспортного тоннеля может находится пассажирский транспорт, с единовременном количеством человек в единице транспорта - более 10 чел, то риск гибели более 10 человек при пожаре в транспортном тоннеле имеет значение (табл. 3.3.1 п. 3.3 Пособие по определению расчетных величин пожарного риска для производственных объектов. 2-ое изд):
S = qm· P = 0,24 · 5,92 ∙ 10-8 = 1,42 · 10-8 год-1.
Значение потенциального пожарного риска, обусловленного опасностью пожаров вне пределов рассматриваемого здания принято 1,2 · 10-7 (табл. 3.3.1 п. 3.3 Пособие по определению расчетных величин пожарного риска для производственных объектов. 2-ое изд).
Полученная величина индивидуального пожарного риска вблизи территории объекта не превышает нормативное значение.
Расчетные значения пожарного риска не превышают значений установленных в ч.3 ст.93 №123-ФЗ.