Пожарная нагрузка и cила пожаров

Данные исследований в области пожарной нагрузки
 Исторически сложилось так, что с помощью исследований были установлены пожарные нагрузки для типичных и широко распространенных зданий, относящихся к различным эксплуатационным категориям. Переменные нагрузки, также учитываемые при расчете строительных структур, определялись по идентичным принципам.

Взаимосвязь между пожарными нагрузками и силой пожара была впервые установлена Ингбергом (Ingberg) в 1928 году. Для достижения данной цели была разработана и проведена серия исследовательских программ, в результате которых был получен целый ряд данных и параметров для типичных, с эксплуатационной точки зрения, категорий зданий. Национальным бюро стандартов (NBS) были опубликованы результаты исследований по топливным нагрузкам для жилых и офисных зданий. Очень подробное исследование также было проведено в 1967 – 1969 годах в Швейцарии местной Ассоциацией противопожарной безопасности в промышленности и торговле.

Первым очень важным достижением Ингберга было выявление зависимости между топливной нагрузкой и продолжительностью пожара. Продолжительность пожара была квалифицирована термином «сила пожара» и выражалась в часах. Сила пожара характеризовалась временем, необходимым для сгорания почти всего топлива, находившегося в горящем помещении.

Влияние таких факторов, как наличие вентиляции, тип топлива и тепловые потери через стены и перекрытия горящего помещения, не учитывались. Ингберг учел самые наихудшие условия развития сценария пожара: активная борьба с огнем отсутствует, а это означало, что все топливо в помещении сгорает, но при этом никаким образом не причиняет ущерб какому-либо структурному элементу.

Вторым очень важным достижением Ингберга был разработанный им метод сравнения силы двух разных пожаров между собой. Это делалось с помощью так называемого t-эквивалентного метода. В Законе присутствует следующее пояснение: «При стандартном тесте на огнестойкость под термином t-эквивалент, как правило, подразумевается время воздействия огня на конструкции, в течение которого достигается такой же эффект нагрева, как и при пожаре в помещении данного здания».

Длительность и сила настоящего пожара не могут быть определены с такой же точностью, как кривые стандартных испытаний на огнестойкость. Концепция «эквивалентности по времени» учитывает параметры пожарной нагрузки и вентиляции во время настоящего пожара в помещении и, тем самым, позволяет получить численное значение, которое «эквивалентно» времени экспозиции при стандартном противопожарном тесте (подробные объяснения и применение данной концепции при расчете структур на пожарную нагрузку смотреть ниже).

Обычно эквивалентная экспозиция пожара подсчитывалась на основе данных, получаемых в результате экспериментально подожженных помещений, где температуры стальных элементов структур фиксируются, а переменные, связанные с силой пожара, систематически меняются (например, такие, как условия вентиляции, пожарная нагрузка, форма экспериментально подожженного помещения).

Данные о топливной нагрузке предоставлялись NBS (ныне NIST – Национальный институт стандартов и технологий). Исследования по топливным нагрузкам проводились в жилых домах, офисах, школах, больницах и складских помещениях.
 
Так как сила пожара является одним из основных показателей при расчете огнестойкости структуры здания, ее прогноз является приоритетным. В настоящее время прогноз силы пожара может быть сделан, учитывая такие параметры, как количество горючих материалов в помещении, его размеры и внутренняя геометрия, характеристики и мощность вентиляции, тепловые потери через сквозные проемы стен и перекрытий и теплоизоляционные свойства поверхностей помещения.

Тем не менее, при прогнозировании силы пожара обязательно должны быть известны два критических параметра: пожарная нагрузка и коэффициент «открытости» (сквозные проемы) помещения. Пожарная нагрузка является базовой точкой для оценки потенциального масштаба и силы пожара. Во время исследований, проводившихся в прошлом, измерялись только масса и удельная теплота сгорания топливной нагрузки.

В настоящее же время также учитывается площадь поверхности всех горючих материалов. Это позволяет более точно оценить скорость и продолжительность контролируемого горения при тестовых испытаниях. Интенсивность и продолжительность пожаров в зданиях различного назначения сильно различаются друг от друга.

Данные параметры зависят от объема и площади поверхности присутствующих горючих материалов, а также от характеристик и параметров существующей вентиляции. Таким образом, точный прогноз возможной пожарной нагрузки в зданиях конкретного назначения помогает инженерам лучше оценить силу потенциального пожара и обеспечить адекватную и экономически рентабельную противопожарную защиту.

Полную версию статьи Вы можете скачать здесь

Текст: ЛЕО РАЗДОЛЬСКИЙ, LR Structural Engineering Inc., Линкольншир, штат Иллинойс, США, профессор Северо-Западного университета, Эванстон, штат Иллинойс, США