легкосб. констр. Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

• Название: Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
• Анкор: легкосб. констр
• Дата: 18.06.2022
• Размер: 131.28 Kb.
• Имя файла: 42937301311.docx
• Тип: Документы; #601388
• страница: 1 из 7

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ
ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ»

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ДЛЯ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

РЕКОМЕНДАЦИИ

Москва

20 15

вязаниешарфа

УДК 624.016

ББК 38.96

Р24

Авторский коллектив, канд. техн, наук Д.М. Гордиенко, А.Ю. Лагозин, А.В. Мордвинова, канд. техн, наук ВЛ. Некрасов, АЛ. Сычев (ФГБУ ВНИИПО МЧС России).

Утверждены ФГБУ ВНИИПО МЧС России 27 ноября 2014 г.

Согласованы ДНПР МЧС России 22 декабря 2014 г.

Расчет параметров легкосбрасываемых конструкций Р24 для взрывопожароопасных помещений промышленных объектов: рекомендации. М.: ВНИИПО, 2015. 48 с.

Необходимость разработки настоящих рекомендаций обусловлена отсутствием в области противопожарного нормирования документов по расчету параметров легкосбрасываемых конструкций (ЛСК). Легко- сбрасываемые конструкции, которыми в соответствии со сводом правил СП 4.13130.2013 необходимо оснащать помещения категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности, предназначены для снижения давления при взрыве и обеспечения безопасности людей, сохранности конструкций и оборудования.

В рекомендациях представлен порядок расчета параметров ЛСК и показано на конкретном примере их определение для ЛСК разных ви­дов, а также приведены показатели пожаровзрывоопасности некоторых веществ и материалов и методика расчета массовой концентрации горю­чего в горючей среде.

Рекомендации могут быть использованы при нормировании требова­ний пожарной безопасности взрывопожароопасных промышленных объ­ектов, в частности, объектов обустройства нефтяных и газовых место­рождений. Применение рекомендаций проектными учреждениями и органами государственного пожарного надзора позволит повысить эффективность деятельности этих организаций.

УДК 624.016

ББК 38.96

©МЧСРоссии, 2015

© ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2015

ВВЕДЕНИЕ

Помещения категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии со сводом правил СП 4.13130.2013 [1] следует оснащать наружными легко- сбрасываемыми конструкциями (ЛСК). При этом в данном документе указывается, что необходимую площадь ЛСК следует определять расчетом. Однако в области противопо­жарного нормирования рекомендации по расчету парамет­ров ЛСК в настоящее время отсутствуют.

Существует метод определения требуемой безопасной площади разгерметизации технологических аппаратов и помещений для снижения внутри них давления взрыва га- зопаропылевоздушных смесей (ГОСТ Р 12.3.047-2012, прил. Н) [2]. Имеется также методика расчета взрыво- устойчивости зданий при внутреннем дефлаграционном взрыве газопаровоздушных смесей [3]. В 2006 г. разрабо­тан Технический кодекс установившейся практики Рес­публики Беларусь ТКП 45-2.02-38-2006 (02250) [4], суще­ствуют зарубежные стандарты в данной области, напри­мер, стандарт США NFPA 68 [5], стандарт Великобрита­нии BSEN 14491:2012 [6], имеется также ряд монографий, публикаций, диссертаций [7-17] и др., в которых рассмот­рены вопросы взрывозащиты помещений взрывоопасных производств с применением предохранительных конструк­ций.

За основу при разработке настоящих рекомендаций были приняты требования Федеральных законов от 27.12.2002 № 184-ФЗ [18] и от 22.07.2008 № 123-ФЗ [19],

Форма нестационарного горения, при котором последовательное воспламенение горючей смеси осуществляется посредством теплопро­водности и диффузии.

а также положения указанных выше документов, другие на­учные и практические результаты в данной области.

1. 
   ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
   
   1. 
      Настоящие рекомендации устанавливают порядок расчета параметров легкосбрасываемых конструкций, обеспечивающих допустимые взрывные давления при де­флаграционном взрыве внутри помещений, относящихся к категориям А и Б по взрывопожарной и пожарной опас­ности.
      
   2. 
      Положения настоящих рекомендаций не распро­страняются:
      

• 
  на взрывы газопаропылевоздушных смесей, при ко­торых расчетная видимая скорость распространения пламе­ни U_p превышает 65 м/с;
  
• 
  детонационные процессы;
  
• 
  взрывы пылей неорганических веществ и металлов;
  
• 
  помещения, линейные размеры которых (длина, ши­рина, высота) отличаются один от другого более чем в 10 раз;
  
• 
  конкретные конструктивные решения ЛСК и пара­метры их крепежных элементов.
  

1. 
   Легкосбрасываемая конструкция - это специаль­ная наружная ограждающая конструкция здания, сооруже­ния (или их части), предназначенная для снижения давления при взрыве в целях обеспечения безопасности людей, со­хранности конструкций и оборудования.
   
2. 
   Легкосбрасываемые конструкции подразделяются на виды:
   

• 
  разрушаемые - конструкции, в которых при воздей­ствии избыточного давления взрыва происходит макроско­пическое нарушение сплошности составляющего их мате­риала;
  
• 
  смещаемые - конструкции, в которых при воздей­ствии избыточного давления взрыва разрушаются элемен­ты, посредством которых конструкции удерживаются в ограждении помещения;
  
• 
  вращаемые - конструкции, в которых при воздей­ствии избыточного давления взрыва происходит вращение плоскости конструкции вокруг неподвижной горизонталь­ной или вертикальной оси.
  

Вид ЛСК определяется их конструктивными особен­ностями. При проектировании и расчете ЛСК их нужно также подразделять на типы. К разным типам относятся ЛСК, принадлежащие как к разным видам, так и к одному виду, но отличающиеся при этом размерами, массой или другими параметрами, влияющими на эффективность вскрытия данных конструкций.

5. 
   Решение о целесообразности использования ЛСК того или иного вида следует принимать на основе сравнения их основных характеристик применительно к конкретным условиям строительства и эксплуатации зданий с взрыво­пожароопасными помещениями.
   
6. 
   В качестве ЛСК могут использоваться стекла глу­хого остекления (разрушаемые ЛСК), открывающиеся створки оконных переплетов, наружные двери и ворота или специальные поворачивающиеся конструкции (вращаемые ЛСК), а также легкосбрасываемые стеновые панели и об­легченные элементы покрытия помещения (смещаемые ЛСК).
   
7. 
   Использование в качестве разрушаемых ЛСК сте­кол глухого остекления позволяет получать наиболее про­стые и удобные в эксплуатации конструктивные решения, отвечающие требованиям как освещения помещения и его теплоизоляции, так и снижения возникающего в нем избы-
   

точного давления при внутреннем аварийном взрыве. При этом в целях повышения эффективности вскрытия глухого остекления во всех случаях, когда это представляется воз­можным, его следует выполнять одинарным.

Максимально допустимые размеры стекол, исполь­зуемых в качестве Л СК, или их минимальная толщина должны устанавливаться расчетом с учетом воздействия ветровой нагрузки.

При применении в качестве ЛСК стекол глухого ос­текления следует иметь в виду, что осколки, образующиеся при разрушении стекол, могут вызвать поражение людей, находящихся вблизи наружных стен взрывоопасного поме­щения с застекленными оконными проемами.

При наличии необходимых данных о закономерностях вскрытия остекления для устройства разрушаемых ЛСК вместо стекол могут использоваться листовые или пленоч­ные материалы, например пластмассовые.

8. 
   При устройстве вращаемых ЛСК предпочтение следует отдавать открываемым створкам оконных перепле­тов с вертикальным или горизонтальным (верхним или нижним) шарнирами. Более удобными в эксплуатации в качестве ЛСК являются открываемые створки оконных переплетов с вертикальным или верхним горизонтальным шарнирами.
   

Использование наружных дверей и ворот в качестве вращаемых ЛСК следует предусматривать только в тех слу­чаях, когда необходимость их устройства определяется тех­нологическими требованиями.

Вращаемые ЛСК не должны вскрываться под действи­ем ветровой нагрузки.

За счет вращения может обеспечиваться вскрытие ЛСК в виде стеновых панелей в наружном ограждении 6

взрывоопасного помещения, а также элементов его покры­тия. Однако такие решения не получили практического применения, хотя при определенных условиях они могут быть предпочтительнее решений, обеспечивающих вскры­тие указанных ЛСК за счет их смещения.

В стенах (стеновых панелях) могут устраиваться вра­щаемые ЛСК с использованием пластмассы и других мате­риалов, позволяющих повышать не только эффективность вскрытия ЛСК, но и их теплоизоляционные свойства по сравнению с этими параметрами открываемых створок оконных переплетов.

9. 
   В качестве смещаемых ЛСК при соответствующем обосновании могут использоваться легкосбрасываемые сте­новые панели и облегченные элементы покрытия взрыво­опасного помещения.
   

Повышение эффективности вскрытия смещаемых ЛСК может быть достигнуто за счет уменьшения их разме­ров и массы, а также снижения избыточного давления, необходимого для разрушения (срабатывания) крепежных (запорных) устройств.

10. 
    Определение свойств сгораемых веществ и мате­риалов проводится по справочным данным на основании результатов испытаний или расчетом с учетом состояния технологических параметров и режимов по методикам, ут­вержденным в установленном порядке.
    
11. 
    При внедрении в практику строительства новых видов ЛСК, не рассмотренных в настоящих рекомендациях, проводятся испытания по методикам, утвержденным в установленном порядке.
    
1. 
   МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ
   ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ
   
   1. 
      К числу основных параметров легкосбрасываемых конструкций относятся площадь легкосбрасываемой конст­рукции, перекрывающей проемы в наружном ограждении взрывоопасного помещения, и коэффициент вскрытия ЛСК при взрыве. Пример расчета этих и других параметров лег­косбрасываемых конструкций разных видов приведен в прил. 1.
      
   2. 
      В качестве основного положения расчетной схемы принято, что эффективность снижения легкосбрасываемы- ми конструкциями избыточного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при внутренних аварийных взрывах горючих газо пар о пыле в оз душных смесей (ГС), зависит от ряда факторов. Наиболее важными из них явля­ются:
      

• 
  объем и форма взрывоопасного помещения;
  
• 
  вид горючей смеси, образующейся во взрывоопасном помещении в аварийных ситуациях, степень загазованности помещения (концентрация) ГС к моменту ее воспламене­ния, место воспламенения ГС;
  
• 
  загроможденность взрывоопасного помещения строительными конструкциями (колонны, стропильные фермы, этажерки и т. п.) и оборудованием;
  
• 
  общая площадь и места расположения в наружном ограждении взрывоопасного помещения проемов, перекры­ваемых ЛСК;
  
• 
  эффективность вскрытия ЛСК, зависящая от их вида, геометрических и физических параметров, а также допус­каемого избыточного давления и условий взрывного горе­ния ГС во взрывоопасном помещении.
  

3. 
   Площадь проемов, образующихся при вскрытии ЛСК, через которые происходит истечение газа (продуктов горения и непрореагировавшей части ГС) в наружную атмо­сферу из взрывоопасного помещения, должна быть не меньше площади открытых проемов, обеспечивающих при тех же условиях взрывного горения ГС снижение избы­точного давления в помещении до допустимого значения:
   

(1)
V\_г^лск> \ .

ДУЛСК/ — ^цгпфлр’

г=1

где £лж - площадь проемов в наружном ограждении взры­воопасного помещения, перекрываемых ЛСК z-ro типа, м²;

• 
  коэффициент вскрытия ЛСК ?-го типа при взрыве;
  

^иткр/ф - требуемая площадь открытых проемов в наружном ограждении взрывоопасного помещения, при которой избы­точное давление в нем при взрывном горении ГС не превы- „ 2 сит допустимое значение, м .

Коэффициент показывает, какая доля площади

проема, перекрываемого ЛСК, используется при вскрытии конструкции для истечения газа (продуктов горения и непрореагировавшей части горючей смеси) в наружную ат­мосферу из взрывоопасного помещения.

Площадь 5_0ТКр.тр определяется по формуле [4, 9]

_0,105У.₁,а(8₁-1)|5₁Л_ф^₁/Й ₍₂₎

где t7_H.p - расчетная нормальная скорость распространения пламени, м/с; а - показатель интенсификации взрывного горения; - расчетная степень сжатия продуктов горения при взрыве в замкнутом объеме; р_и - коэффициент, учиты­вающий степень заполнения объема помещения взрыво- 9

опасной смесью; 7<ф - коэффициент, учитывающий влияние формы помещения и эффект истечения продуктов горения взрывоопасной смеси; К_св - свободный объем помеще- з _

ния, м ; ро - расчетная плотность газа в помещении перед воспламенением, кг/м³; ДР_ДУ11 - допустимое избыточное давление в помещении при горении взрывоопасной сме­си, кПа.

Следует отметить: формула (2) получена в предполо­жении, что воспламенение горючей смеси происходит в центре взрывоопасного помещения, а открытые проемы в его наружном ограждении размещаются так же, как и про­емы, перекрываемые ЛСК, в соответствии с рекомендаци­ями [9]. Если воспламенение горючей смеси происходит не в центре взрывоопасного помещения, а проемы разме­щаются достаточно равномерно в его наружном огражде­нии, то определение 5_открлр по формуле (2) проводится с за­пасом.

Вычисление £_Откр.тр ^по формуле (2) можно проводить в тех случаях, когда выполняются следующие условия:

• 
  линейные размеры взрывоопасного помещения по длине, ширине и высоте не более чем в 10 раз отличают­ся один от другого;
  
• 
  проемы в элементах (стены, покрытие) наружного ограждения взрывоопасного помещения размещаются дос­таточно равномерно или вблизи от возможного места вос­пламенения горючей смеси;
  
• 
  принимаемое значение АР_Д011 <75 кПа.
  

Если хотя бы одно из указанных условий не выполня­ется, то в формулу (2) должны вноситься соответствующие коррективы. Эти коррективы могут касаться числового ко­эффициента в формуле (2) или выражений для определения коэффициентов р_и и /Сф. 10

4. 
   В общем случае допустимое избыточное давление в помещении при горении взрывоопасной смеси ЛР_Д0П при­нимается равным 5 кПа. Для медленно горящих сред (мак­симальная нормальная скорость распространения пламени t/шиах ^0,15 м/с) ДР_ДШ1 принимается равным 3 кПа.
   

Если расчетная видимая скорость распространения пламени превышает 65 м/с, то следует проводить расчет конструкции здания на устойчивость к воздействию взрыв­ных волн, возникающих при распространении пламени, по методикам, утвержденным в установленном порядке. При этом конструкции здания не должны разрушаться (вы­ходить из строя) при повышении избыточного давления взрыва в помещении до значения ДР_ДОп, определяемого из выражения

ЛР_Д011 = 0,003 и². (3)

Значение ДР_доп следует уменьшать либо увеличивать на основании результатов расчета конструкций здания на прочность с учетом динамических нагрузок от взрыва по методикам, утвержденным в установленном порядке.

5. 
   Расчетная видимая скорость распространения пламени U_v определяется по формуле
   

Е'р 0,5oct7_H.p (ВрНКПР 4- Ершах)? (4)

где Ернкпр - степень теплового расширения продуктов го­рения ГС с концентрацией горючего, соответствующей НКПР (нижнему концентрационному пределу распростра­нения пламени); £_ртах - степень теплового расширения продуктов горения ГС с концентрацией горючего, соответ­ствующей f/ншах-

При отсутствии данных о степени теплового расшире­ния продуктов горения допускается расчетную видимую скорость распространения пламени определять по формуле

[/_р-6,53ос^_н._р. (5)

Расчетная нормальная скорость распространения пла­мени С7_н.р определяется по формуле

£/_н.р = 0,55 [7_ншах. (6)

Для газопаровоздушных смесей ?7_нтах принимается равной нормальной скорости распространения пламени, оп­ределяемой применительно к горючей смеси стехиометри­ческого состава по справочным данным.

Для пылевоздушных смесей СТншах рассчитывается по формуле ( лр\ /

Цинах = — ^Гэ /1200/^ (?)