Расчет величины пожарной риска в здании (стр. 1 )

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Республики Марий Эл

Исследовательский проект

Расчет величины пожарной риска в здании

Авторы работы: Гаранина Снежана,

Васильева Татьяна

студенты 4 курса ГБОУ СПО РМЭ МРМТ

специальность «Аудиовизуальная техника»

Руководитель:

преподаватель математики

Йошкар- Ола

2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………………3

Глава 1 Анализ пожарной опасности здания

1.1 Описания методики определения величины пожарного риска в здании………………….4

1.2 Порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска……………………… ..7

1.3 Построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития…..8

1.4 Проведение оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариях развития……………………………………………………………………8

1.5 Упрошенная аналитическая модель движения людского потока…………………………...9

Глава 2 Расчет величины пожарного риска

2.1 Расчет времени эвакуации…………………………………………………………………….10

2.2 Расчет и математическое моделирование времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара……………………………………………………………………..15

2.3 Аналитическое соотношение для определения критической продолжительности пожара.17

2.4 Результат расчета времени блокирования эвакуационных путей…………………………19

2.5 Определение расчетных величин пожарного риска…………………………………………19

3 Вывод…………………………………………………………………………………………….21

4 Список использованной литературы.…………………………………………………………..21

Приложение 1 Распределение людей по объектам топологии………………………………….22

Приложение 2 Результат расчета времени блокирования эвакуационных путей……………..23

Введение

Величина пожарного риска является численным выражением вероятности гибели человека находящегося в наиболее удаленной точки здания в процессе эвакуации из горящего здания. Вычисление величины пожарного риска необходимо для оценки достаточности противопожарных мероприятий в конкретно взятом здании. Федеральным законом ФЗ № 000 Установлена величина 1*10-6 год-1 . В случае если величина индивидуального пожарного риска меньше данного значения, то безопасность людей в здании обеспеченна и дополнительные противопожарные мероприятия не требуются. В случае если величина превышает данные значения необходимо предусмотреть дополнительные мероприятия для снижения величины риска.

Нормы пожарной безопасности меняются не так часто. Последнее изменения были в 1997, 2003, 2008 годах. С каждым разом требования к пожарной безопасности становятся все больше и больше. Однако, большая часть зданий и сооружений имеет более ранний год постройки и не укладывается в нынешнее требования норм. Пожароопасные ситуации очень серьезны, пожаров все больше и зачастую пожары не обходятся без человеческих жертв.

Далеко не все здания старой постройки можно привести в соответствие с действующими нормами, к примеру, технически сложно, а порой невозможно увеличить ширину лестничного марша. Также очень сложно увеличить количество эвакуационных выходов с каждого этажа здания, так как это связанно с необходимости постройки дополнительных лестничных клеток. Если соблюдать все нормы пожарной безопасности, то выяснится что большинство зданий давней постройки запрещено эксплуатировать в наши дни. Федеральным законом предусмотрена величина индивидуального пожарного риска, при которой здание можно эксплуатировать.

Цель: Доказать, что данное помещение можно эксплуатировать с одним эвакуационным выходом и без оборудования его системами дымоудаления и пожаротушения, при этом безопасность людей будет обеспечена.

Задача: Вычисление индивидуального пожарного риска для каждого человека, находящегося в здание в случаи возникновения пожара.

Актуальность темы: Актуальность заключается в том, что математическое вычисление величины пожарного риска позволяет доказать органам пожарного надзора возможность безопасной для людей эксплуатации здания, даже при не соблюдении норм пожарной безопасности. Это поможет собственником зданий не только эксплуатировать здание, но и существенно сэкономить на установке автоматических противопожарных систем, таких как пожаротушение, дымоудаление, и т. п.

Объект исследования: Техническое помещение подвала жилого дома, в котором планируется размещение магазина промтоваров. В соответствие с нормами, данное помещение должно быть оборудовано системой дымоудаления и пожаротушения, а так же помещение должно иметь не менее двух эвакуационных выходов на улицу.

Метод исследования: Вычисления величин с помощью логарифмических функций.

Глава 1 Анализ пожарной опасности здания

1. 1 Описания методики определения величины пожарного риска в здании

Применяемая методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности (далее - Методика) устанавливает порядок определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях (далее - здание) и распространяется на здания различных классов функциональной пожарной опасности в соответствии с приказом МЧС от 01.01.01 г. N 382.

Определение расчетных величин пожарного риска осуществляется на основании:

а) анализа пожарной опасности зданий;

б) определения частоты реализации пожароопасных ситуаций;

в) построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;

г) оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;

д) наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий.

Определение расчетных величин пожарного риска заключается в расчете индивидуального пожарного риска для жильцов, персонала и посетителей в здании. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия опасных факторов пожара (далее - ОФП) на человека, находящегося в здании. Перечень ОФП установлен статьей 9 Технического регламента. Частота воздействия ОФП определяется для пожароопасной ситуации, которая характеризуется наибольшей опасностью для жизни и здоровья людей, находящихся в здании.

Для целей применяемой Методики используются основные понятия, установленные статьей 2 Технического регламента.

Основные расчетные величины индивидуального пожарного риска:

Индивидуальный пожарный риск отвечает требуемому, если:

где QBH - нормативное значение индивидуального пожарного риска, где QBH = 10-6 год-1

Расчетная величина индивидуального пожарного риска QB в каждом здании рассчитывается по формуле:

QB = Qп x (1 – RАП ) x PПР x (1 – PЭ ) x (1 – PПЗ ),

где Q П - частота возникновения пожара в здании в течение года,

определяется на основании статистических данных, приведенных в приложении N 1 к методике от 01.01.01 г. (Приказ N 382.) При отсутствии статистической информации допускается принимать Q П = 4 x 10-2 для каждого здания. Оценку частотных характеристик возникновения пожара также допускается выполнять исходя из статистических данных, публикуемых в научно-техническом журнале "Пожарная

безопасность";

PАП - вероятность эффективного срабатывания установок автоматического

пожаротушения (далее - АУПТ). Значение параметра R определяется надежностью элементов АУПТ, приводимых в технической документации. При отсутствии сведений по параметрам технической надежности допускается принимать PАП = 0,9. При отсутствии в здании систем

автоматического пожаротушения RАП принимается равной нулю;

PПР - вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения

P = t / 24, где t - время нахождения людей в здании в часах;

- PЭ - вероятность эвакуации людей;

- PПЗ - вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре.

Вероятность эвакуации PЭ рассчитывают по формуле:

┌

│0,8 x tбл - tр

│

│---, если t р < 0,8 x tбл < tр + tНЭ и t СК <= 6 мин.

│ t НЭ

│

PЭ = <

│0,999, если t р + tНЭ <= 0,8 x tБЛ и tСК <= 6 мин.

│

│

│0,000, если tр >= 0,8 x tБЛ или tСК > 6 мин.,

│

└

где tр - расчетное время эвакуации людей, мин.;

- t н. э - время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара

до начала эвакуации людей), мин.;

- t бл - время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин.;

- t ск - время существования скоплений людей на участках пути (плотность

людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5).

Расчетное время эвакуации людей t р из помещений и зданий определяется на основе моделирования движения людей до выхода наружу одним из следующих способов:

- по упрощенной аналитической модели движения людского потока, приведенной в приложении к применяемой Методике;

- по математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания, приведенной в приложении к применяемой Методике;

- по имитационно-стохастической модели движения людских потоков, приведенной в приложении к применяемой Методике.

Выбор способа определения расчетного времени эвакуации производится с учетом специфических особенностей объемно-планировочных решений здания, а также особенностей контингента (его однородности) людей, находящихся в нем.

При определении расчетного времени эвакуации учитываются данные, приведенные в приложении к применяемой Методике, в частности принципы составления расчетной схемы эвакуации людей, параметры движения людей различных групп мобильности, а также значения площадей горизонтальных проекций различных контингентов людей.

При проведении расчетов следует также учитывать, что при наличии двух и более эвакуационных выходов общая пропускная способность всех выходов, кроме каждого одного из них, должна обеспечить безопасную эвакуацию всех людей, находящихся в помещении, на этаже или в здании.

Время начала эвакуации t нэ определяется в соответствии с пунктом 1 приложения N 5 к применяемой Методике.

Время блокирования путей эвакуации tбл вычисляется путем расчетавремени достижения ОФП предельно допустимых значений на эвакуационных путях в различные моменты времени. Порядок проведения расчета и математические модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара приведен в приложении N 6 к применяемой Методике.

Вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты PПЗ ,

направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей, рассчитывается по формуле:

PПЗ = – Rобн x R СОУЭ ) x (1 - Rобн x R ПДЗ ),

где R обн - вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации. Значение параметра Rобн определяется технической надежностью элементов системы пожарной сигнализации, приводимых в техническойдокументации. При отсутствии сведений по параметрам технической надежности допускается принимать R обн = 0,8;

- R СОУЭ - условная вероятность эффективного срабатывания системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации;

- R ПДЗ - условная вероятность эффективного срабатывания системы

противодымной защиты в случае эффективного срабатывания системы пожарной

сигнализации.

1.2 Порядок проведения расчета индивидуального

пожарного риска

Анализ пожарной опасности здания

Для проведения анализа пожарной опасности осуществлялся сбор данных о здании, который включал:

- объемно-планировочные решения;

- теплофизические характеристики ограждающих конструкций и размещенного оборудования;

- вид, количество и размещение горючих веществ и материалов;

- количество и места вероятного размещения людей;

- системы пожарной сигнализации и пожаротушения, противодымной защиты, оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей.

На основании полученных данных производится анализ пожарной опасности здания, при этом учитывалась:

- возможная динамика развития пожара;

-состав и характеристики системы противопожарной защиты;

- возможные последствия воздействия пожара на людей и конструкции здания.

Частота реализации пожароопасных ситуаций

Частота реализации пожароопасных ситуаций определяется частотой возникновения пожара в здании в течение года. Порядок определения частоты возникновения пожара в здании приведен в разделе II применяемой Методики.

1. 3 Построение полей опасных факторов пожара для различных

сценариев его развития

Для построения полей опасных факторов пожара проводится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.

Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:

- выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;

- задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, состояния проемов);

- задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.

В соответствии с приложением к применяемой Методике формулируется математическая модель развития пожара и проводится моделирование его динамики развития.

Далее определяется значение времени блокирования путей эвакуации ОФП - tбл.

1.4 Проведение оценки последствий воздействия опасных факторов пожара

на людей для различных сценариев его развития

Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей заключается в определении вероятности эвакуации людей из здания при пожаре.

Вероятность эвакуации людей определяется по соответствующей формуле на основе сопоставления значений расчетного времени эвакуации людей и времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара.

Для определения расчетного времени эвакуации людей tр в соответствии с

приложениями к применяемой Методике определяется модель эвакуации людей из здания, проводится построение расчетной схемы эвакуации и осуществляется моделирование эвакуации людей.

В соответствии с соответствующим разделом применяемой Методики проводится

определение расчетной величины индивидуального пожарного риска Qв и

сопоставление ее с нормативным значением индивидуального пожарного риска QBH .

В качестве исходных данных, необходимых для проведения расчетов, предусмотренных настоящей Методикой, использовались справочные источники информации и проектная документация.

1.5 Упрощенная аналитическая модель движения людского потока

Определим расчетное временя эвакуации людей из помещений и здания по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

Расчетное время эвакуации людей (tр) следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути ti( по формуле)

где t1 — время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;

t2, t3,..., ti — время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути мин.

Время движения людского потока по первому участку пути (t1), мин, вычисляют по формуле

где l1 — длина первого участка пути, м;

v1, — значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется по таблице в зависимости от плотности D, м/мин.

Плотность людского потока (D1) на первом участке пути, м2/м2, вычисляют по формуле

где N1 — число людей на первом участке, чел.;

f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2,

d 1, — ширина первого участка пути, м.

Скорость v1 движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по таблице в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле

где d i, d i-1 — ширина рассматриваемого i-гo и предшествующего ему участка пути, м;

qi, qi-1 — значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин, значение интенсивности движения людского потока на первом участке пути (q=qi-1), определяемое по таблице по значению D1 установленному по соответствующей формуле.

Если значение qi, определяемое по соответствующей формуле меньше или равно

значению qmax, то время движения по участку пути (ti) в минуту

Если значение qi, определенное по соответствующей формуле, больше qmax, то ширину d i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие

.

При невозможности выполнения условия интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по таблице при значении D=0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.

При слиянии вначале участка i двух и более людских потоков интенсивность движения (qi,), м/мин, вычисляют по формуле

где qi-1— интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i, м/мин.

d i-1 — ширина участков пути слияния, м;

d i — ширина рассматриваемого участка пути, м.

Если значение qi, определенное по соответствующей формуле, больше qmax, то ширину d i данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось требуемое условие. В этом случае время движения по участку i определяется по соответствующей формуле.

Глава 2 Расчет величины пожарного риска

2.1 Расчет времени эвакуации

Этаж 1, Выход 1

Элемент топологии	Площадь проекции, м^2	Группа мобильности	Кол-во людей
Проход_01	0.100	M1	8
Проход_02	0.100	M1	29
Проход_03	0.100	M1	20
Проход_04	0.100	M1	22

Начальные условия

№ участка	Кол-во людей	Площадь проекции, м^2	Длина, м	Ширина, м	Площадь, м^2	Плотность, м^2/м^2	Интен- сивность, м/мин	Время начала эвакуации
10	10	0.1000	0.968	1.0321	13.5000	1.2461	0.00	10
5	11	0.1000	5.596	0.1966	11.8623	1.2461	0.00	11
14	22	0.1000	1.124	1.9569	13.5000	1.4944	0.00	22
1	8	0.1000	6.817	0.1173	8.6937	1.5113	0.00	8
9	10	0.1000	0.845	1.1831	13.5000	1.0871	0.00	10
4	9	0.1000	4.822	0.1866	11.4652	1.0738	0.00	9

Слияние потоков

В элементе "12" сливаются: 10 14

В элементе "8" сливаются: 10 9

В элементе "10" сливаются: 10 5

В элементе "14" сливаются: 14 1

В элементе "9" сливаются: 9 4

Путь: Проход10 (Помещение3) -> Выход

№ участка	Длина, м	Ширина, м	Кол-во людей	Скорость, м/мин	Интен- сивность, м/мин	Интен- сивность приня - тая q, м/мин (Плотность, м^2/м^2)	Время движения, мин.	Время задержки, мин.	Суммарн. время, сек.	Элемент пути (Тип пути)
10	0.7775	1.2461	15.00	25.362	13.500	0.0518	0.0584	0.1846	21	Проход_10 (Горизонт. путь)
7	2.5983	3.0225	96.23	5.5658	5.5658	0.0270	0.0000	0.2116	21	Проход_08 (Горизонт. путь)
8	1.7531	3.0225	67.89	10.421	10.421	0.0258	0.0000	0.2375	40	Проход_08 (Горизонт. путь)
6	0.0000	3.0000	75.93	10.499	10.499	0.0000	0.0000	0.2375	40	Дверь_5 (Проем)
13	0.8112	2.9960	67.43	10.513	10.513	0.0120	0.0000	0.2495	40	Проход_02 (Горизонт. путь)
12	2.9960	3.9639	53.59	13.036	13.036	0.0559	0.0000	0.3054	70	Проход_02 (Горизонт. путь)
15	0.7831	1.2990	15.00	39.778	13.500	0.0522	0.2637	0.6213	70	Проход_04 (Горизонт. путь)
11	0.0000	1.3100	67.03	13.386	13.386	0.0000	0.0000	0.6213	70	Дверь_6 (Проем)
16	0.0000	1.3132	67.10	13.353	13.353	0.0000	0.0000	0.6213	70	Выход_1 (Проем)

Путь: Проход 7 (Помещение2) -> Выход