Строительные решения / Расчет температуры пожара  

Здравствуйте! Делаю расчет температуры пожара по приложению К СТБ 11.05.03. И есть несколько вопросов.
Исходные: Проектируется здание склада для зерна 8тыс тонн, размеры здания 30х200м, объем помещения ~56000м3, колонны ж/б 6м, металлические фермы, окон нет, 7 ворот 4,5х4,2(h).
1.Т.к. V>1000v3, не нужно учитывать дверные проемы. Ворота нужно учитывать?
2.Нужны данные:
-Количество воздуха , необходимое для сгорания 1 кг материала i-ой пожарной нагрузуки (в данном случае - зерно).
-Средняя скорость выгорания i-го компонента твёрдого горючего или трудногорючего материала, кг/(м2*мин) (опять же зерно):
3.Есть еще вопросы, но нужно разобраться с этими.
Спасибо

1. Дверные проемы учитывать нужно. При таком объеме не учитываются только глухие окна, т.к. принимаются невскрываемыми при пожаре.
2. Количество воздуха, необходимого для сгоранния 1 кг материала определяется из химической формулы сгорания вещества. Зерно (во всяком случае пшеница) на 90% состоит из крахмала - (C6H10O5)n, реакция горения которого имеет вид  (C6H10O5)n + 6n02 + 6*3,76nNO2 = 6n CO2 + 5n H2O+6*3,76nNO2. Количество воздуха определяется по формуле (6+6*3,76)*22,4/(1*162)= 3,94 м3/кг.
3. Среднюю скорость выгорания определить сложнее. Прежде всего нужно знать, что зерно в силу своей влажности не горит, а тлеет. Это, кстати, гораздо более мягкий с точки зрения температуры режим пожара. Однако методика в СТБ никак не учитывает вид горения вещества в угоду своей простоте. Поэтому при отутствии точных справочных данных нужно воспользоваться принципом худшего случая и взять, например, по древесине, скорость выгорания которой (а следовательно и скорость выделения тепла) гораздо выше чем у зерна.

С наилучшими пожеланиями,
Кудряшов В.А.

Спасибо большое за ответ! Все учел, но расчет остановился после определения Удельного значения пожарной нагрузки:
qкр.к=9,13 кг/м2, а qк=1050 кг/м2. Получается ПРВ. Но из-за такого огромного числа Tmax (Максимальная среднеобъемная температура на стадии объемного пожара) получается неприлично большой. И до 500 градусов для покрытия температура доберется чуть ли не моментально, чего быть не может. Спасибо

Обычно скорость нарастания температуры в большей мере определяется числом проемов и непосредственно проемностью. При этом чем больше проемов - тем быстрее нарастает температура. Проанализируйте внимательно, какие из проемов могут быть постоянно закрыты при эксплуатации. Хотя я бы посоветовал все-таки снизить проектное количество хранимого зерна - так оно надежнее выйдет.

PS Как вариант еще более внимательно изучить литературу и уточнить значение скорости выгорания зерна (можно принимать по крахмалу и подобным веществам по химическому составу)

С проемностью я уже экспериментировал: даже считал, что все проемы закрыты (т.е. проемов нет). Но все равно не выходят нормальные значения. Играл и количеством зерна. Нужно в 100 раз уменьшить, чтобы хоть что-то получилось. Но уменьшать кол-во зерна не стоит и так много свободного места для проездов внутри здания осталось. Площадь здания 6000м2, высота низа колонн - 6м, площадь складируемого зерна 4000м2, высота стелажей 3,8 м. И еще вопрос: Раз Tmax (Максимальная среднеобъемная температура на стадии объемного пожара) получается очень высокой, можно ли ее принять 1273 К? При Tmax=1273К (1000 С), температура 500 градусов достигнет через несколько часов; за 15 минут пожара температура металлич.ферм поднимется на 1 градус.

Можно и 1000 С, раз это тоже прописано. Но вообще для ПРВ нужно считать время начальной стадии пожара. Ведь в п.К.2.2 написано, что Тmax в интервале  от 0,15  до 1,22 ч.
И еще. В формуле К.7 (для ПРВ) используется количество пожарной нагрузки в кг древесины, отнесенное к площади пола (не путать с qк и qкр.к), определяемое по формуле PiQi/(S*13,8), где P - масса, Q - теплота сгорания, S - площадь пола. И результат получается в Цельсиях!

В формуле К.7 я думал q=сумма(Pi)/S

Посчитал по Вашим данным. Температура и правда получается драконовской. Это выходит из того, что масса очень большая, 8 000 000 кг. Именно поэтому и время очень большое. В действительности, с учетом тления температура и вправду будет очень долго нарастать (пока ж все это сгорит). Поэтому я бы принял за максимальную температуру 1000 С, но с учетом начальной стадии пожара (там тоже нужно немного повозиться).

Вообще, я всегда говорил, что примечание к табл 4 с пределами огнестойкости, гле допускается сравнивать требуемый предел огнестойкости (во времени) с длительностью пожара по СТБ не корректно и может приводить к непредсказуемым результатам. Об этом, кстати, четко сказано в Еврокодах (1991-1-2 кажется) - "если вы используете для расчета огнестойкости режимы пожара, отличные от стандартного, то вы должны обеспечить огнестойкость на всю длительность пожара", т.е. температура должна быть ниже 500 С на всей продолжительности пожара. Это связано с тем, что стандартный пожар - это как коэффициент безопасности, и 15 минут стандартного пожара часто эквивалентны 30-45 минутам реального. Поэтому не корректно сравнивать напрямую минуты стандартного и реального пожара, хотя это в данный момент разрешено нормами. В любом случае, когда-нибудь это будет исправлено, а пока что будьте осторожны с этими минутами (я бы умножал требуемое время минимум на два).

По поводу формулы К.7 СТБ. Методика заточена изначально под древесину. См. формулу (146) ГОСТ 12.1.004.

Спасибо большое, Вадим Александрович, за помощь! Разобрался немного!

Конечно, не часто делаю такие расчеты, но заметил, что когда в расчете получается ПРН, то расчет получается красивый и у меня еще никогда температура не привысила 500 градусов, а когда выходит ПРВ, то очень часто расчет заходит в тупик как в этом случае!

 Уважаемый Вадим Александрович, я так понимаю, что вы хорошо разбираетесь в противопожарных расчетах. Не могли бы вы и мне немного помочь разобраться с расчетом температуры пожара?
У меня однозначно ПРВ, помещение хранения картофеля в деревянной таре (41440 кг дерева!), Vпомещения - 4000 м3, проемов - 2 (дверь и ворота, общая площадь - 15,2 м2), конструкции - металлические колонны и металлические же балки. Вопрос стоит: делать или не делать огнезащиту конструкций (заявляемся на V степень огнестойкости).
Я в маткаде забил расчетку, но столкнулся с нерешаемыми вопросами:
1. У меня характерная продолжительность пожара - 2,5 часа, а в методике фигурирует только цифра 1,22. Нужно ли принимать время пожара в любом случае 1,22 ч (если превышает нормативное) или можно оставить расчетное время, но считать по формулам для t=1,22 ч? Я пробовал и так, и эдак. Если уменьшаю время, то температура похожа на правду: после 45 мин пожара среднеобъемная температура - около 740 К (на стенах и перекрытии чуть пониже). Но если я использую свое расчетное время, т.е. 2,5 ч, то после 45 мин пожара получаю порядка 300-310 К, чего быть не может. Я решил, что учту начальную стадию пожара, и вот мой второй вопрос:
2. Как ее учитывать? В методике (и СТБ, и ГОСТ 12.3.047-98, откуда списан СТБ) в примере (К.3) есть формула для расчета нарастания температуры при НСП, а затем формулы для расчета нарастания среднеобъемной температуры при объемном пожаре (т.е. то, чему посвящена вся остальная часть прил. К). Где и как именно учитывается НСП? График, приведенный в СТБ и ГОСТе - не пришей кобыле хвост. Я так и не понял, откуда взяты значения для построения графика? Если T0=293 К, то начальное значение Y не может быть ниже 293 К! Если вы сталкивались с подобными расчетами, пожалуйста, объясните мне, что тут не так. Я могу прикрепить и маткадовскую расчетку, если надо.
3. В каких единицах расчитывается температура, в Кельвинах или градусах Цельсия? От этого у меня сильно пляшут результаты. А в Методике то пишут 0С, то К. В К.3 в примере считают в Кельвинах, вроде, но мне интересно, как считают в реальности.
Заранее огромное спасибо. С нетерпением жду ответа.
Алексей

Здравствуйте.
Подскажите, пожалуйста. Просто не знаю, что и делать.
Разработали мы проект на пристойку к существующей ферме для размещения домиков из ПВХ для телят (40 шт.). Проектом предусмотрены незащищенные металлические колонны. И экспертиза, естественно, задала вопрос: "А где же расчет??"
Я рассчитал в соответствии с СТБ 11.05.03 (как и говорится в ТКП) максимальную среднеобъемную температуру. Она красиво без обмана получилась 461 градус. Но умный дядя Б.Н. сказал, что расчет не полный. Я дополнил расчет значениями усредненных температур на поверхности перекрытия и стен (их значения тоже не превысили 500 градусов).
Но и этого для Б.Н. стало мало. Он сказал, что расчет не достаточный, что его интересует значения температуры в заданных точках в заданное время... И даже предложил мне связаться с дядей из НИИ Д.А.
Этот Д.А., как будто присутствовав на нашей беседе с Б.Н., изложил все тоже только другими словами.
Я уже и СТБ 11.05.03 перелопатил, и успел подумать, что я от жизни отстаю, но сам ответа так и не нашел....
Скажите, пожалуйста, что это такое и что мне надо делать? Спасибо....

нужно рассчитать приведенную толщину металла и в зависимости от полученных значений покрыть необходимой толщиной конкретного огнезащитного состава, что бы несущие колонны простояли необходимое время в минутах REI, в зависимости от категории пожарной опасности здания, я думаю для вас REI 30,но  нужно иметь на руках конкретный план здания и его высоту. Да и думаю Вы и сами сможете по таблице определить  в зависимости от площади и высоты здание REI несущих колонн.

а вообще знаете......... ммммм...... так скажем приехать к пожарнику и уточнить "цену" вопроса, возможен и такой исход но этот вопрос пожарник тогда должен задавать ГИПу и его выводить на такие выводы.

Уважаемый viktor112, я скину Вам пример расчета в MathCAD 15. Там есть графики зависимости температуры от времени. Может, Б.Н. и Д.А. это имели в виду?

Это с начальной стадией пожара. А вот без НСП

Спасибо, Noegon. Ваши расчеты помогли, но не сильно. Господин Б.Н. тупо уперся в максимальную температуру пожара (а не в усредненную, как приведено в СТБ). Раз 5, наверное, я пересчитывал и пересылал ему эти расчеты, пока он не сказал, что надо было бы и пожарную нагрузку рассчитать по СТБ 2129. А на счет температуры он предложил так: "Усредненное значение, полученное расчетом по СТБ 11.05.03 он умножает на 1,6. И если полученное значение не превысит 500, то все хорошо." Но и пожарную нагрузку пришлось несколько раз пересчитывать, потому что там куча коэффициентов, которые выбираются фактически наугад. В общем, 03.12.2012 отправляю ему последний вариант уже двух расчетов и надеюсь, что это будет все!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Позвольте уточнить, а на каком основании следует умножать усредненное значение, полученное расчетом по СТБ?

А вот для того, чтобы получить максимальное значение температуры пожара, а не усредненное, которое предлагает СТБ. Как пояснил господин Б.Н. СТБ 11.05.03 не совершенен и в него готовятся изменения для расчета максимальной температуру, которую с его слов приближено можно посчитать, умножив усредненную на 1.6.

Мы же все-таки в 21-ом веке живем!!!!

хм... умным в гору не пойдешь.... кстати, а почему бы вам не попробовать аналогичную методику по ТКП ЕН 1991-1-2? К нему по крайней мере изменений не предвидится))

примечание 7 к таблице 4 ТКП 45-2.02-142-2011 ссылается именно на СТБ 11.05.03. Поэтому ТКП ЕН 1991-1-2 не подойдет, чтобы уйти от огнезащиты

я вот еще не понимаю: учли мы начальную стадию развития пожара. Получили, что она составляет 40 минут и, как написано в примере расчета в разделе К.3 приложения К к СТБ, допускается принимать температуру 250 С (я так понимаю в конце начальной стадии пожара среднеобъемная температура). А что дальше? считать температуру покрытия на 5 минуте, получаем к примеру 30 С и что: на 40+5=45 минуте температура покрытия составит 250+30=280 С. Но 250 это же среднеобъемная температура, а не на перекрытии или стене или как?

И еще, подскажите в каких случаях нужно считать продолжительность начальной стадии пожара или она всегда считается?

Продолжительность начальной стадии необходимо считать, когда среднеобъемная температура в помещении превысит значения температуры общей вспышки в помещении. Среднее значение данной температуры для пожарной нагрузки из твердых органических материалов допускается принимать равным 250 С

продолжительность начальной стадии не может получится 40 мин

Помогите, пожалуйста. Никогда не сталкивался с подобным расчетом, но все, как говорится, бывает в первый раз =)

Необходимо рассчитать температуру пожара для склада цветных металлов. Размер склада и проемов есть. Колонны металические. Массу металла вместе с тарой еще не получил.
Вопрос, где взять остальные справочные данные? может быть у кого-то есть подобный расчет? Заранее спасибо.

Подскажите, в каком справочнике найти количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг материала i-й пожарной нагрузки (цветной металл)?

а цветной металл является горючим веществом???В расчете температурного режима учитывается постоянная и переменная пожарная нагрузка. Пожарная нагрузка в соответсвии с СТБ 2129-2010 "Здания и сооружения. Порядок определения пожарной нагрузки"  это вещества, материалы, оборудования и конструкции, имеющиеся в данном помещении (ЗДАНИИ, СООРУЖЕНИИ), которые при пожаре могут гореть.

Спасибо, если отделаюсь этой информацией, буду обязан =)) Чисто логически я это понимал, но обосновать толково не мог.

Увы, сказали, что делать в любом случае. Ставить нули, если потребуется, вместо некоторых данных, но расчет сделать. =(