Проектирование полов и кровель.

Требуемую площадь легкосбрасываемых элементов наружных ограждающих конструкций на 1 м 3 объема помещения (К , м 2 /м 3) следует определять по формуле :

где К обозначается при определении площади: горизонтальных элементов -К г, вертикальных элементов –К в, оконного листового стекла –К ст;Г – нормальная скорость горения взрывоопасной смеси, м/с, принимаемая по табл. 18;Э р - расчетная степень расширения продуктов горения;Р р - воздействие взрыва на легкосбрасываемые элементы: горизонтальные -, вертикальные -, оконное листовое стекло
;Р о - атмосферное давление, равное 104 кгс/м 2 ;П - объем помещения, м 3 , определяемый в пределах внутренних поверхностей ограждающих конструкций (без вычета объемов оборудования и несущих конструкции - колонн, балок, прогонов, пилястр и т. п.).

Легкосбрасываемые элементы наружных ограждающих конструкций, поверхность которых отклоняется от вертикали не более чем на 15º, относятся к вертикальным, при большем отклонении от вертикали - к горизонтальным.

В зданиях с естественным освещением (с окнами, световыми или светоаэрационными фонарями) в качестве легкосбрасываемых элементов наружных ограждающих конструкций в первую очередь должно использоваться листовое стекло .

Расчетную степень расширения продуктов горения Э р следует определять по формуле:

, (8.2)

где Э - максимальная степень расширения продуктов горения, принимаемая по табл. 8.1; а - коэффициент заполнения объема помещения взрывоопасной смесью, принимаемый по табл. 8.2, в зависимости от объема взрывоопасной смесиВ, м 3 , определяемого по формуле:

B = E / C , (8.3)

где Е - количество поступивших в помещение веществ, г;С - стехиометрическая концентрация взрывоопасной смеси, г/м 3 , принимаемая по табл. 8.1.

Воздействие взрыва па горизонтальные легкосбрасываемые элементы (за исключением листового стекла) наружных ограждающих конструкций (

где Р г - воздействие взрыва на горизонтальную поверхность, кгс/м 2 , определяемое по прил. 1, а при значениях нормальной скорости горения (Г ), не предусмотренных в прил. 1, определяется по формуле:

где Г, Д иП – то же что в формуле 8.1 и прил. 1;Ф – площадь лекгосбрасываемого элемента ограждающей конструкции, м 2 , принимаемая по чертежам, а для элементов площадью менее 1 м 2 – условно равной 1 м 2 .

Таблица 8.1

Характеристики взрывоопасных веществ

Воздействие взрыва на горизонтальную поверхность (Р г) при заданном значении нормальной скорости горения взрывоопасной смеси (Г ) в пределах от 0,3 до 1 м/с, но отличном от указанных округленных значений этой скорости на чертежах прил. 1, определяется интерполяцией значений воздействия взрыва полученных по чертежам для двух ближайших (к заданному) округленных значений нормальной скорости горения взрывоопасной смеси.

Таблица 8.2

Коэффициенты заполнения объема помещения взрывоопасной смесью

Воздействие взрыва на вертикальные легкосбрасываемые элементы (за исключением листового стекла) наружных ограждающих конструкций (, кгс/м 2) определяется по формуле:

где Р г иФ - то же, что в формуле (8.4).

Воздействие взрыва на листовое оконное стекло (
, кгс/м 2) определяется независимо от расположения стекла в пространстве (вертикальное, горизонталь­ное, наклонное) по формуле:

, (8.7)

где Р ст - воздействие взрыва, кгс/м 2 , разрушающее листовое оконное стекло (при двойном остеклении) с соотношением сторон листа стекла 1: 1 и принимаемое по табл. 8.3, У – коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 8.4.

Таблица 8.3

Воздействие взрыва, разрушающее стекло

Таблица 8.4

Значение коэффициента условий работы

Примечания: 1. Площадь одного листа стекла, принимаемого в качестве легкосбрасываемого элемента, толщиной 3,4 и 5 мм должна быть не менее соответственно 0,8, 1 и 1,5 м 2 .

2. Воздействие взрыва, разрушающее листовое оконное стекла при одинарном остекленении, следует принимать равным 0,85 Р ст.

Общую площадь остекления (оконного листового стекла в окнах и фонарях)
, м 2 , следует опреде­лять по формуле:

, (8.8)

где К ст - по формуле (8.1);П - то же, что в формуле (8.1).

Если проектом нельзя предусмотреть полностью тре­буемую площадь остекления, определенную по формуле (8.8), необходимо предусмотреть дополнительно горизон­тальные (в покрытии) или вертикальные (в стенах) легкосбрасываемые элементы наружных ограждающих конструкций, площадь которых соответственно или, м 2 , следует определять по формулам:

, (8.9)

, (8.10)

где
- по формуле (8.8);
- площадь остекления в ограждающих конструкциях, предусмотренная проектом, м 2 .К г,К в иК ст по формуле (8.1).

В зданиях без естественного освещения (без окон и фонарей) площадь легкосбрасываемых элементов наружных ограждающих конструкций – горизонтальных
или вертикальных
- определяется в зависимости от конструктивного решения зда­ния по формулам (8.8, 8.9 и 8.10) с соответствующей заменой в них значений
,
иК ст.

Расчёт требуемой площади лёгкосбрасываемых конструкций

В настоящее время существуют несколько способов определения требуемой площади ЛСК:

б) Расчёт площади ЛСК по параметрам взрыва (научный или теоретический).

а) Нормативный (по СП 4.13130.2009 п. 6.2.6).

При отсутствии расчетных данных площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0,05 м 2 на 1 м 3 объема помещения категории А и не менее 0,03 м 2 - помещения категории Б.

б) Расчёт площади ЛСК по параметрам взрыва, (по уравнению горения).

Условие безопасности:

Как правило, F тр.ЛСК рассчитывается на единицу объёма площади:

В методике расчёта приняты следующие предпосылки и допущения:

· смесь равномерно распределяется по всему объему помещения или его части с концентрацией близкой к стехиометрической;

· горение смеси распространяется по среде;

· до момента вскрытия ЛСК повышение давления происходит как в замкнутом объеме;

· принимается, что ЛСК разрушаются мгновенно при достижении давления DР доп ;

· процесс истечения газов через проёмы помещения – адиабатический.

Исходные данные для расчета:

Т н =2393 К, Р 0 = 10 5 Па, W cм, W пом, ΔР доп, m, n (n,m – число молей в реакции горения), Т г, υ н (нормальная скорость горения смеси).

1. Определяем температуру горения при взрыве:

2. Определяем степень расширения продуктов горения

3. Проверяем условие:

При принимает значение:

4. Если τ в >0 ЛСК требуется

5. Определяем температуру испарения продуктов горения:

6. Скорость истечения газов при взрыве:

7. Избыточный объём продуктов взрыва, отнесенный к единице объема помещения

В помещениях отделения диспергирования, отделения фасовки, участка подготовки сыпучего сырья, промежуточного склада готовой продукции, отделения составления эмалей, отделения подготовки жидкого сырья спроектированы цементно-бетонные полы. В помещении бойлерной и в коридоре используется керамическая плитка. В административных кабинетах, гардеробе и конференц-зале в качестве покрытия пола используются паркетные щиты из древесины дуба.

Кровля выполнена по сборным железобетонным конструкциям покрытия. В соответствии с п.5.1 и п.5.3 принимаем двухслойную рулонную кровлю с уклоном 2 % (табл. 2) из битумно-полимерных материалов с стеклоосновой толщиной первого слоя 2,5мм и общей толщиной верхнего слоя с посыпкой 4мм.

Проектирование противопожарных преград

Противопожарной стеной 1 типа является стена несущая наружная кирпичная, толщиной 510мм, опирающая на фундамент, которая возведена на всю высоту здания, пересекает все конструкции и этажи (п.5.1.15). Высота подъема противопожарной стены над кровлей 0,6 м (п.5.1.16 ).

В качестве противопожарного перекрытия 3-го типа принята плита перекрытия (см. таблица 2.2) с пределом огнестойкости REI 60.

В качестве противопожарных перегородок 1-го типа используются перегородки кирпичные, толщиной 250мм, в которых предусмотрены противопожарные двери 2-го типа. В противопожарных перегородках, отделяющих помещения категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности друг от друга и от помещений других категорий, а также лестничных клеток, предусмотрены тамбур-шлюзы 2 типа с постоянным подпором воздуха не менее 20 Па (п. 5.6.3 ).

Двери тамбур-шлюзов имеют приспособления самозакрывания и уплотнения в притворах, не имеют запоров, препятствующих их открыванию без ключа.

В качестве противопожарной двери 2-го типа принята дверь ДМП 21?10/0,75-Б (материал двери - сталь; материал заполнителя - базальтовое супертонкое полотно (серия 1.436.2-22 в.1)), с пределом огнестойкости EI45.

Проектирование противовзрывной защиты здания

Расчет площади легкосбрасываемых конструкций

Производим расчет параметров ЛСК для отделения составления эмалей.

В отделения составления эмалей обращается этанол. Пожароопасные свойства этанола определяются по справочной литературе .

Этанол(С 2 H 6 О) - легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость. Молекулярная масса - 46,07 г/моль, плотность жидкости - 785 кг/м 3 ; lg p=7,81158-1918,508/(252,125+t); максимальное давление взрыва - 682 кПа; концентрационные пределы распространения пламени 3,6-17,7%; максимальная нормальная скорость распространения пламени - 0,556 м/с.

В качестве аварийной ситуации в соответствии с п.п. 4.1, 4.2 выбирается наихудший вариант, при котором происходит полное разрушение аппарата и все содержимое (12 тонн) поступает в помещение по трубопроводу. Объем пролившейся в помещение жидкости составит:

где - масса пролившейся жидкости; - плотность этанола.

Площадь испарения жидкости согласно п.4.2.4 определяется исходя из условия, что один литр ЛВЖ разливается на площадь 1 пола помещения, следовательно, бензол разольется по всему помещению.

Для определения интенсивности испарения определяю давление насыщенных паров по формуле Антуана, с учетом максимальной температуры воздуха в помещении:

где - постоянные Антуана для этанола, - температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

Определяю интенсивность испарения с поверхности жидкости:

где - коэффициент который зависит от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (таблица 3 ); М - молярная масса горючего, кг·кмоль -1 .

Определяю время полного испарения:

где - площадь испарения, м 2 .

Так как время полного испарения жидкости более 3600 с, то для дальнейших расчетов время испарения принимаем равным 3600 с.

Таким образом, масса горючих паров, поступивших в помещение, составляет:

Определяю плотность паров жидкости при температуре 35ЃЋ:

где М - молярная масса, кг кмоль -1 (46,07 кг кмоль -1 для этанола);

V 0 - молярный объем, равный 22,413 м 3 кмоль -1 ; t р - расчетная температура, С; (табл.3 ) для г.Минска t р =35С.

Объем взрывоопасного помещения равен:

где Sпом площадь помещениия отделения составления эмалей; hп? высота помещения отделения составления эмалей.

Свободный объем помещения равен:

Стехиометрическая концентрация паров жидкости и стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания определяются по формуле 3 :

где n с, n, н n о n х - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего вещества.

Реакция горения этанола: C 2 H 6 O+3O 2 +3 3,76N 2 2CO 2 +3H 2 O+3 3,76N 2

Масса паров этанола вышедших в результате расчетной аварии в помещение определим выразим из формулы 1:

где Р max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое по справочным данным, кПа; Р 0 - начальное давление, кПа; Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения, определяемый по таблице 2 ; ?P-избыточное давление взрыва, кПа; V св - свободный объем помещения, м 3 ; ?P-избыточное давление взрыва;

Находим необходимую площадь ЛСК.

Нижний концентрационный предел распространения пламени найдем по формуле 3.6 :

В связи с тем, что для ЛВЖ концентрация определена в объемных процентах, а для дальнейших расчетов нам необходимо знать ее значение в г/м 3 , для этого переводим концентрации из %(об.) в г/м 3 по формулам 3.8;3.9 :

Для проведения дальнейших расчетов необходимо определим расчетную нормальную скорость распространения пламени по формуле 3.11 :

где Uн.max - максимальная нормальная скорость распространения пламени м/с (для этанола Uн.max=0,556 м/с ).

Определяем коэффициент определяющий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью и ее участие во взрыве, которая рассчитывается по формуле 3.14 :

Так как расчетное значение превышает 1, то для дальнейших расчетов используем значение равное 1 (п. 6.6 ).

Степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью рассчитываем по формуле 3.15 :

Так как расчетное значение превышает 1, то для дальнейших расчетов используем значение равное 1 (п. 6.9 ).

Произведем расчет объёма пламени по формуле 3.16 :

где м н - коэффициент, определяющий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью и ее участие во взрыве; р.нкп. , р.max ?концентрационные пределы горючего вещества(принимаются согласно приложения Б )

Так как V пл меньше V пом,значит согласно условия 3.19 принимаем что V г.пом = V пл.

Показатель интенсификации взрывного горения определяется в зависимости от величины объема, занимаемого оборудованием и строительными конструкциями в объеме помещения и з и объема V г.пом. Для малогабаритного и крупногабаритного оборудования и строительных конструкций он составляет и соответственно.

В связи с тем, что в условии не задано процентное соотношение между крупногабаритными и малогабаритными строительными конструкциями и оборудованием, принимаем на основе допущений, что 60% занимают крупногабаритные строительные конструкции и оборудование, а 40% - малогабаритные строительные конструкции и оборудование.

Промежуточное значение показателя интенсификации взрывного горения определяется по формуле 3.20 ):

Расчетная скорость распространения пламени U p определяется по формуле 3.22 :

Так как меньше 40 м/с и больше 0,15 м/с, то допускаемое избыточное давление в помещении при взрывном горении смеси принимаем согласно таблице 3.4 равным 5 кПа.

Расчетная степень сжатия продуктов горения при взрывном горении смеси в замкнутом объеме определяется по формуле 3.24 :

Численное значение расчетных коэффициентов и определяются по формулам 3.25 и 3.26 :

Коэффициент в м, учитывающий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью определяется в зависимости от величины коэффициента м н по таблице 3.5 :

так как µ 1 <µ v <µ 2 (0,0072<0,0342<0,1635) значит:

Коэффициент учитывающий влияние формы помещения и эффекта истеченя продуктов горения взрывоопасной смеси (так как µ v <µ 2) равен:

где b п -- ширина помещения, м; h п -- высота помещения, м.

Расчетная плотность газа во взрывоопасном помещении перед воспламенением определяем по формуле 3.27 :

В качестве легкосбрасываемых конструкций применяем окна ОПД1С 2,4-2,4 ССП размером 2,4?2,4 метра(рисунок 2) с одинарным остеклением толщиной 5 мм (приложение А(рис.А2) ).

Расчетные размеры остекления определяются в зависимости от фактических размеров остекления по формулам 3.29;3.30 :

где а пр - размер оконного проема в направлении меньшей стороны стекла, м; b пр - размер оконного проема в направлении большей стороны стекла, м; h ст - толщина стекла, м.

Площадь стекла S ст определяется по формуле 3.31 :

где а ст - расчетный размер меньшей стороны стекла, м; b ст - расчетный размер большей стороны стекла, м.

Коэффициент л ст определяется по формуле 3.32 :

Методом линейной интерполяции определяем, что коэффициенты К SH и К л равны 0,25 и 1,15 соответственно.

где К SH - коэффициент, устанавливающий взаимосвязь между площадью и толщиной стекла, используемого для устройства ЛСК; К л - коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения сторон листа стекла.

Величина приведенного давления вскрытия одинарного оконного остекления определим по формуле 3.33 :

Минимальная площадь ЛСК определяется по формуле 3.34 :

где U н.р. - расчетная нормальная скорость распространения пламени, м/с;

б - показатель интенсификации взрывного горения;

е c - расчетная степень сжатия продуктов горения при взрывном горении смеси в замкнутом объеме;

в м - коэффициент, учитывающий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью;

К ф - коэффициент, учитывающий влияние формы помещения и эффекта истечения продуктов горения взрывоопасной смеси;

V св - свободный объем помещения, м 3 ;

с 0 - расчетная плотность газа в помещении перед воспламенением, кг/м 3 ;

ДР доп - допускаемое избыточное давление в помещении при взрывном горении смеси, кПа.

По методу линейной интерполяции получаем, что коэффициент вскрытия остекления при взрыве равен 0,627 (таблица 3.9 ).

Площадь ЛСК в наружном ограждении взрывоопасного помещения при использовании одинарного остекления определяется по (формуле 3.35 ):

Определяем необходимое количество окон по формуле:

Аналогичный расчет производим для помещения отделения фасовки и промежуточного склад готовой продукции. Все расчетные данные заносим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Расчетные параметры ЛСК

Также по упрощенной методике согласно п. 5.6.6 производим расчеты для венткамер систем вытяжной вентиляции, которые обслуживают помещения категорий А, Б и, согласно п.7.99 относятся к категории обслуживаемого помещения. Результаты указываем в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Результаты расчетов ЛСК для венткамер

При расчете вентиляции котельных требуется определять трехкратный воздухообмен, а также при расчете легкосбрасываемых конструкции требуется такая величина, как объем котельной. Вопрос заключается в том, как определять этот объем?! На курсах повышения квалификации в славном городе Санкт-Петербурге очень авторитетное лицо в области проектирования котельных - господин Палей утверждал, что этот объем определяется путем вычитания объема труб и оборудования из объема помещения, что в свою очередь согласовывается со здравым смыслом, но я не нашел нормативной базы, которая могла бы подтвердить это! Усомнившись в ее существовании, я обратился с этим вопросом к руководителю экспертной организации в области котельных и газоснабжения - от него получил аналогичный ответ, как и от Палея. При этом было уточнено, что это в каком-то разъяснении находится, номера и названия точно не помнят, но оно точно есть. Очень хотелось бы получить документ, в котором говорится об этом.

🔥Пример расчета ЛСК https://morozofkk.ru/?newsid=3299

Обоснование:

Пунктом А.1.4 СП 12.13130.2009 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" (в редакции от 09.12.2010) установлено, что свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно, равным 80% геометрического объема помещения.

Учитывая, что расчет категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности осуществляется на основании СП 12.13130.2009 , то при расчете площади легкосбрасываемых конструкций свободный объем помещения возможно определять на основании п.А.1.4. СП 12.13130.2009 .

Расчет воздухообмена проводится в соответствии с методиками, установленными СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" , СП 60.13330.2012 "Отопление, вентиляция и кондиционирование. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003" .

В соответствии с приложением "Л" СНиП 41-01-2003 объем помещения (Vp) принимается как строительный объем помещения, а для помещений высотой 6 м и более Vp следует принимать, как

А - площадь помещения, м(2).

В соответствии с п.6.2.6 , 6.9.26 СП 4.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям" (в редакции от 27.05.2011) при использовании жидкого и газообразного топлива в помещении котельной следует предусматривать легкосбрасываемые ограждающие конструкции, площадь которых определяется расчетом. При отсутствии расчетных данных площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0,05 кв.м на 1 куб.м объема помещения категории А и не менее 0,03 кв.м - помещения категории Б.

Для расчета площади легкосбрасываемых конструкций используется строительный объем помещений.

Пунктом А.1.4 СП 12.13130.2009 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" (в редакции от 09.12.2010) установлено, что свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно, равным 80% геометрического объема помещения.