РОЗРАХУНОК ПЛОЩІ ЛЕГКОЗКИДАНИХ КОНСТРУКЦІЙ ДЛЯ ПРИМІЩЕННЯ СПИРТОСХОВАЛИЩА

З.Р. Гайнанова, студент

Уфімський державний авіаційний технічний університет

Завдання запобігання вибухам у виробничих будинках вирішуються за її проектуванні, коли враховується як економічна ефективність технологічного процесу, і його безпеку.

Захисна дія легкоскиданих огороджувальних конструкцій (ЛСК) полягає в тому, що вони руйнуються в початковій стадії вибуху, коли тиск газів - продуктів вибуху - не досяг ще великого значення і є безпечним для несучих конструкцій. Через прорізи, що утворилися в результаті руйнування конструкцій, що легко скидаються, надмірні обсяги газів - незгорілої суміші та продуктів вибуху - витісняються з приміщення будівлі назовні. За рахунок викиду деякої частини надлишкових об'ємів газу тиск і, отже, навантаження на основні конструкції зменшуються в порівнянні з тим навантаженням, яке мало б місце під час вибуху такої ж суміші в замкненому обсязі. Забезпечуючи вибухозахист будівель необхідно прагнути до того, щоб надлишковий тиск не перевищував допустимого для конструкцій. Знизити тиск при вибухах у виробничих приміщеннях до величин, безпечних для міцності та стійкості основних несучих конструкцій будівель, дозволяє застосування конструкцій, що легко скидаються. Схема зміни тиску під час вибуху в замкнутому обсязі наведена малюнку 1.

Рис. 1. Розрахункова схема зміни тиску під час вибуху: 1 - у замкнутому обсязі;

2 - з конструкціями, що легко скидаються.

Площа ЛСК визначаємо у такому порядку. 1. Визначаємо вихідні дані, необхідних розрахунку.

Тв = (1г + То)-0,9

Тв = (3216 +293) 0,9 = 3140,1К.

Максимальний ступінь розширення продуктів горіння та нормальну швидкість горіння відповідно приймаємо за табличними даними (Додаток 3):

е = 7,5; V=0,556 м/с.

2. Визначаємо розрахункову тривалість закінчення продуктів горіння через отвори:

е-^ = 7,5 2946,44 = 22098,3 м3 > ^ = 2946,44 м3,

Визначаємо температуру закінчення продуктів вибуху:

Тв + (0,8 - Шсм / ^ ом) Тн

1,6 + (8 -2) Wсм/^ом

т _: ФЗ: [прийнято Держ. Думою 4 липня 2008: схвал. Радою Федерації 11 липня 2008 р.]. - М: Проспект, . – 144, с. - ISBN 978-5-392-01078-3.

2 СП 4.13130.2009. Збірка правил. Системи протипожежного захисту. Обмеження поширення пожежі на об'єктах захисту. Вимоги до об'ємно-планувальних рішень. - Введ. 2009-05-01. – М.: Вид-во стандартів, 2009. – 84 с.

3 Пожежна профілактика у будівництві / Б.В. Грушевський [та ін]; за ред. Кудаленкіна В.Ф. Вища інженерна пожежно-технічна школа МВС СРСР, 1985. 454 с.

3.5.2 Визначення площі легкоскиданих конструкцій

Розрахункова нормальна швидкість поширення полум'я визначається за формулою технічного кодексу:

де U н. max – максимальна нормальна швидкість розповсюдження полум'я, м/с.

Значення нижньої концентраційної межі поширення полум'я СНКП та стехеометричної концентрації Смах у г/м 3 визначаємо за флрмулами:

Коефіцієнт, що визначає ступінь заповнення обсягу приміщення вибухонебезпечною сумішшю та її участь у вибуху визначається за формулою технічного кодексу:

де m – маса пального газу або пари рідини, що надходять у приміщення в аварійних ситуаціях, або кількість пилу, що може утворити вибухонебезпечну суміш, кг. Визначається за [НПБ 5-2005];

Z – коефіцієнт участі пального у вибуху. Визначається за [НПБ 5-2005];

З НКП – масова концентрація пального у паливному середовищі, що відповідає нижній концентраційній межі поширення полум'я, г/м 3 ;

З max – масова концентрація пального у паливному середовищі, що відповідає максимальній нормальній швидкості поширення полум'я U н.max , г/м 3 .

Ступінь заповнення обсягу приміщення вибухонебезпечною сумішшю визначається за формулою:

(3.17)

Розрахункова щільність газу у вибухонебезпечному приміщенні перед займанням

Як ЛСК застосовуватиметься віконна обкладинка розмірами 2110х2710 згідно з П.А СТБ 939-93 Вікна та балконні двері для будівель та споруд.

Обсяг полум'я

Об'єм V р.пом визначається виходячи з умов:

V пл

Показник інтенсивності вибухового горіння визначається за табл. 3.2 залежно від величини обсягу, що займає обладнання та будівельні конструкції в обсязі приміщення.

Малогоаритне обладнання

Великогабаритне обладнання

Приймаємо 60% займають КГ обладнання та 40% займають МГ обладнання

Розрахунковий ступінь стиснення продуктів горіння при вибуху c визначається за формулою (9):

де ε c.НКП – ступінь стиснення продуктів горіння під час вибуху в замкнутому об'ємі з концентрацією пального, що відповідає нижній концентраційній межі поширення полум'я;

ε c.max – ступінь стиснення продуктів горіння під час вибуху в замкнутому обсязі концентрації пального, якій відповідає величина U н.max

Коефіцієнт β μ , що враховує ступінь заповнення обсягу приміщення вибухонебезпечною газоповітряною сумішшю, визначається за формулами (3.25-3.26) та таблицею 3.5.

(3.26)

(3.27)

Оскільки μ 1< μ ν <,μ 2 то β μ

. (3.28)

Коефіцієнт, що враховує вплив форми вибухонебезпечного приміщення та ефект закінчення продуктів горіння вибухонебезпечної пароповітряної суміші К ф визначається за формулою

(3.29)

якщо h п ≥ a п,

де а п - Довжина приміщення, 76 м;

b п – ширина приміщення, 24 м;

h п – висота приміщення, 3.5 м.

Якщо μ ν ≤ 0,01 слід приймати К ф = 1. Для 0,01< μ ν < μ 2 величина К ф определяется линейной интерполяцией.

Якщо величина К ф розрахунку більш 1 або менше 0,35, то значення коефіцієнта приймаються 1 і 0,35 відповідно.

Значить мінімальна площа легкоскиданих конструкцій у зовнішній огорожі приміщення так само:

(3.30)

Розрахункова швидкість розповсюдження полум'я U р визначається за формулою

Оскільки Uр менше 65 м/с можливе ефективне використання ЛЗК для зниження надлишкового тиску в приміщенні до величини 5кПа.

Приймаємо, що для засклення віконних прорізів використовується скло товщиною 5 мм, скління одинарне

Розрахункові розміри скла визначаються за формулами (24, 25) цього технічного кодексу:

Площа скла S ст визначається за формулою

Коефіцієнт ст визначається за формулою

. (3.35)

За таблицями 4 і 5 лінійною інтерполяцією визначаються коефіцієнти SH і К λ:

Величина наведеного тиску розтину подвійного віконного скління визначається за формулою

Коефіцієнт розтину скління До розриву при вибуху визначається за таблицею 3 цього технічного кодексу лінійною інтерполяцією:

Площа ЛСК у зовнішній огорожі вибухонебезпечного приміщення під час використання подвійного скління визначається за формулою

(3.40)

За відсутності розрахункових даних площа легкоскиданих конструкцій повинна становити не менше 0,05 м 2 на 1 м 3 обсягу приміщення категорії А по вибухопожежній та пожежній небезпеці та не менше 0,03 м 2 - приміщення категорії Б за вибухопожежною та пожежною небезпекою п 5.6.6 ТКП 45-2.02-92-2007

Таблиця 3.5.

Поз	назва приміщення	Категорія з НПБ 5-2005	приміщення, м 3	Переказний коефіцієнт, м 3 /м 2	Площа ЛСК, м 2
3	Відділення фасування	А	11753	0,05	167.9
7	Проміжний склад готової продукції	Б	5796	0.03	50
	Відділення складання емалей	А	5967,36	-	414,25

Протипожежні та газодимонепроникні двері з пристроями для самозачинення згідно з план-схемою №1,2, представленою в Додатку 2. За результатами аналізу пожежного ризику об'єкта захисту (МДОУ № 126 "Сонячний зайчик" міського округу Тольятті) розроблено Декларацію пожежного захисту (Додаток 3). Невиконання рекомендацій щодо зниження рівня пожежного ризику може призвести до адміністрації.

3.1 Заходи щодо забезпечення пожежної безпеки автомобільної газозаправної станції 3.1.1 Заходи щодо зниження категорії пожежної небезпеки автомобільної газозаправної станції зрідженим газом (пропан-бутан) В даний час відсутня нормативна база, яка регламентує зниження категорії пожежної небезпеки зовнішніх установок. Заходи за винятком джерел запалювання.

Чи обґрунтовано вимогу експерта при проходженні експертизи проектної документації підтверджувати протоколом вогневих випробувань або пожежним сертифікатом, розрахунком на вибух, застосування в проекті конструкцій, що легко скидаються, що виконуються за ГОСТ Р 56288-2014.

🔥Приклад розрахунку ЛСК https://morozofkk.ru/?newsid=3299

На даний момент при проектуванні, будівництві, капітальному ремонті, реконструкції, технічному переозброєнні, зміні функціонального призначення об'єктів захисту (територій, будівель, споруд, зовнішніх установок, інженерних систем, систем протипожежного захисту) застосовуються:

Федеральний закон від 22 липня 2008 року N 123-ФЗ "Технічний регламент щодо вимог пожежної безпеки" (ред. від 03.07.2016);

Нормативні документи, включені до Переліку документів у галузі стандартизації, внаслідок застосування яких на добровільній основі забезпечується дотримання вимог Федерального закону від 22 липня 2008 року N 123-ФЗ "Технічний регламент щодо вимог пожежної безпеки", затверджений Наказом Росстандарту від 16.04.2014 N 474 (Ред. Від 25.02.2016);

Нормативні документи, включені до Переліку національних стандартів, що містять правила та методи досліджень (випробувань) та вимірювань, у тому числі правила відбору зразків, необхідні для застосування та виконання Федерального закону "Технічний регламент про вимоги пожежної безпеки" та здійснення оцінки відповідності, затверджений розпорядженням Уряду РФ від 10 березня 2009 року N 304-р (в ред. Від 11.06.2015).

Наразі до нормативних документів з пожежної безпеки належать:

СП 4.13130.2013 "Системи протипожежного захисту. Обмеження розповсюдження пожежі на об'єктах захисту. Вимоги до об'ємно-планувальних та конструктивних рішень" (ред. від 18.07.2013);

Вибухостійкість об'єкта: стан об'єкта, при якому відсутня можливість пошкодження несучих будівельних конструкцій та обладнання, травмування людей небезпечними факторами вибуху, що може досягатися скиданням тиску (енергії вибуху) в атмосферу до безпечного рівня внаслідок розтину прорізів в конструкціях, що захищають будівлі, що перекриваються запобіжними (скління, спеціальні вікна або конструкції, що легко скидаються) (п.3.11 СП 4.13130.2013).

Розгерметизація як спосіб вибухозахисту: найбільш поширений спосіб пожежо-, вибухозахисту замкнутого обладнання та приміщень, що полягає в оснащенні їх запобіжними мембранами та (або) іншими розгерметизуючими пристроями з такою площею скидного перерізу, яка достатня для запобігання руйнуванню обладнання або приміщення від зростання надлишкового тиску горючих сумішей (п.3.23 ГОСТ Р 12.3.047-2012).

Запобіжний противибуховий пристрій: пристрій у вигляді спеціальних вікон, скління або конструкцій, що легко скидаються, що розкривають на ранній стадії вибуху газо-, паро-, пилоповітряних сумішей скидні прорізи в огороджувальних конструкціях будівлі та забезпечують безпечний тиск усередині будівлі (приміщення) та в навколишньому просторі (п. 3.30 СП 4.13130.2013).

Відповідно до п.4.16 СП 4.13130.2013 на об'єктах класу функціональної пожежної небезпеки Ф5, що не належать до вибухобезпечних, забезпечення вибухостійкості будівель та навколишньої забудови під час вибуху газо-, паро-, пилоповітряної суміші повинно супроводжуватися розрахунком навантажень, що залежать від параметрів суміші об'ємно-планувального вирішення будівлі, наявності в ньому обладнання, будівельних конструкцій (колон, ферм, просічних підлог, перегородок та ін.), характеристик дверей, характеристик засклення та конструкцій, що легко скидаються.

На об'єктах, що не належать до вибухобезпечних, слід застосовувати вікна або інші конструкції, що виконують функцію запобіжного противибухового пристрою, що забезпечує безпечні навантаження (5 кПа) під час вибуху газо-, паро-, пилоповітряної суміші.

Відповідно до п.6.2.5 СП 4.13130.2013 у приміщеннях категорій А та Б передбачаються зовнішні легкоскидані огороджувальні конструкції.

В якості конструкцій, що легко скидаються, використовується скління вікон і ліхтарів. При недостатній площі скління допускається в якості конструкцій, що легко скидаються, використовувати конструкції покриттів із сталевих, алюмінієвих та азбестоцементних листів та ефективного утеплювача. Площа легкоскиданих конструкцій визначається розрахунком. За відсутності розрахункових даних площа конструкцій, що легко скидаються, повинна становити не менше 0,05 м2 на 1 м3 обсягу приміщення категорії А і не менше 0,03 м2 - приміщення категорії Б.

Віконне скло відноситься до конструкцій, що легко скидаються, при товщині 3, 4 і 5 мм і площі не менше (відповідно) 0,8, 1 і 1,5 м2.

Армоване скло до конструкцій, що легко скидаються, не відноситься.

Рулонний килим на ділянках конструкцій покриття, що легко скидаються, розрізається на карти площею не більше 180 м2 кожна.

Розрахункове навантаження від маси конструкцій покриття, що легко скидаються, повинна становити не більше 0,7 кПа (70 кгс/м2).

Відповідно до п.6.9.16 СП 4.13130.2013 при використанні палива, здатного утворювати газо-, паро-, пилоповітряні вибухонебезпечні суміші, у приміщеннях паливоподачі слід передбачати легкоскидані огороджувальні конструкції, площа яких визначається розрахунком за ГОСТ Р 12.3.04 розрахункових даних площа конструкцій, що легко скидаються, повинна становити не менше 0,05 м2 на 1 м3 приміщення категорії А і не менше 0,03 м2 - приміщення категорії Б.

Віконні шибки в будинках і приміщеннях паливоподачі повинні передбачатися одинарними і розташовуватися в одній площині з внутрішньою поверхнею стін.

Розрахунки площ конструкцій, що легко скидаються, можуть проводитися на підставі:

ГОСТ Р 12.3.047-2012 "Національний стандарт Російської Федерації. Система стандартів безпеки праці. Пожежна безпека технологічних процесів. Загальні вимоги. Методи контролю";

ГОСТ 12.1.004-91 "Міждержавний стандарт. Система стандартів безпеки праці. Пожежна безпека. Загальні вимоги" (ред. від 01.10.1993).

Відповідно до п.4.13 ГОСТ Р 12.3.047-2012 до заходів щодо зниження наслідків пожежі, вибуху слід відносити застосування пристроїв, що знижують тиск в апаратах до безпечної величини при згоранні газо-, паро- та пилоповітряних сумішей (додаток Н).

Додатком "Н" ГОСТ Р 12.3.047-2012 встановлено метод визначення необхідної безпечної площі розгерметизації обладнання та приміщень.

Метод визначення безпечної площі розгерметизації обладнання також наведено у додатку N 8 ГОСТ 12.1.004-91.

На даний момент ДЕРЖСТАНДАРТ Р 56288-2014 "Конструкції віконні зі склопакетами, що легко скидаються для будівель. Технічні умови" не відноситься до нормативних документів з пожежної безпеки, оскільки не включений:

Перелік документів у сфері стандартизації, внаслідок застосування яких на добровільній основі забезпечується дотримання вимог Федерального закону від 22 липня 2008 року N 123-ФЗ "Технічний регламент про вимоги пожежної безпеки", затверджений Наказом Росстандарту від 16.04.2014 N 474 (ред. від 25.02.2016);

Перелік національних стандартів, що містять правила і методи досліджень (випробувань) і вимірювань, у тому числі правила відбору зразків, необхідні для застосування та виконання Федерального закону "Технічний регламент про вимоги пожежної безпеки" та здійснення оцінки відповідності, затверджений розпорядженням Уряду РФ від 10 березня 2009 року N 304-р (за ред. від 11.06.2015).

На даний момент відповідно до ч.1 ст.6 Федерального закону від 22 липня 2008 року N 123-ФЗ "Технічний регламент щодо вимог пожежної безпеки" (ред. від 03.07.2016) пожежна безпека об'єкта захисту вважається забезпеченою при виконанні одного з наступних умов:

1) у повному обсязі виконані вимоги пожежної безпеки, встановлені технічними регламентами, прийнятими відповідно до Федерального закону "Про технічне регулювання", та пожежний ризик не перевищує допустимих значень, встановлених цим Федеральним законом;

2) у повному обсязі виконані вимоги пожежної безпеки, встановлені технічними регламентами, прийнятими відповідно до Федерального закону "Про технічне регулювання", та нормативними документами з пожежної безпеки.

Відповідно, на даний момент вимоги до конструкцій, що легко скидаються, встановлені саме п.4.16, п.6.2.5, п.6.9.16 СП 4.13130.2013.

Розрахунки площ легкоскиданих конструкцій проводяться саме на підставі ГОСТ Р 12.3.047-2012 та ГОСТ 12.1.004-91.

За відсутності розрахункових даних, площа конструкцій, що легко скидаються, повинна становити не менше 0,05 м2 на 1 м3 обсягу приміщення категорії А і не менше 0,03 м2 - приміщення категорії Б.

Необхідну площу легкоскиданих елементів зовнішніх конструкцій, що захищають, на 1 м 3 обсягу приміщення ( До, м2/м3) слід визначати за формулою:

де Допозначається щодо площі: горизонтальних елементів - Дог, вертикальних елементів – Дов, шибкового листового скла – Дост; Г– нормальна швидкість горіння вибухонебезпечної суміші, м/с, яка приймається за табл. 18; Е р - Розрахунковий ступінь розширення продуктів горіння; Р р- вплив вибуху на елементи, що легко скидаються: горизонтальні - , вертикальні - , віконне листове скло
;Р про- атмосферний тиск, що дорівнює 104 кгс/м 2 ; П- обсяг приміщення, м 3 , що визначається в межах внутрішніх поверхонь конструкцій, що захищають (без відрахування обсягів обладнання та несучих конструкції - колон, балок, прогонів, пілястр тощо).

Легкоскидані елементи зовнішніх конструкцій, що захищають, поверхня яких відхиляється від вертикалі не більше ніж на 15º, відносяться до вертикальних, при більшому відхиленні від вертикалі - до горизонтальних.

У будівлях з природним освітленням (з вікнами, світловими або світлоаераційними ліхтарями) як елементи зовнішніх конструкцій, що легко скидаються, в першу чергу повинно використовуватися листове скло.

Розрахунковий ступінь розширення продуктів горіння Е рслід визначати за такою формулою:

, (8.2)

де Е- Максимальний ступінь розширення продуктів горіння, що приймається за табл. 8.1; а- Коефіцієнт заповнення обсягу приміщення вибухонебезпечною сумішшю, що приймається за табл. 8.2 залежно від обсягу вибухонебезпечної суміші В,м 3 , що визначається за формулою:

B = E/ C, (8.3)

де Е -кількість речовин, що надійшли в приміщення, г; З- стехіометрична концентрація вибухонебезпечної суміші, г/м 3 прийнята за табл. 8.1.

Вплив вибуху на горизонтальні легкоскидані елементи (за винятком листового скла) зовнішніх конструкцій, що захищають (

де Рг - дія вибуху на горизонтальну поверхню, кгс/м 2 , що визначається по дод. 1, а при значеннях нормальної швидкості горіння ( Г), не передбачених у дод. 1 визначається за формулою:

де Г, Ді П– те саме що у формулі 8.1 та дод. 1; Ф– площа лекгоскидаемого елемента огороджувальної конструкції, м 2 , що приймається за кресленнями, а елементів площею менше 1 м 2 – умовно дорівнює 1 м 2 .

Таблиця 8.1

Характеристики вибухонебезпечних речовин

Найменування речовини		Стехіометрична концентрація вибухонебезпечної суміші ( З), г/м 3	Максимальний рівень розширення продуктів горіння ( Е)	Нормальна швидкість горіння вибухонебезпечної суміші ( Г), м/с
	Ацетилен
	Діізопропіл
	Діетиленовий ефір
	Побутий
	Ізобутилен
	Ізооктан
	Ізопропиловий спирт
	Метиловий спирт
	Окис етилену
	Пропілен
	Циклогексан
	Етиловий спирт
* Ступінь розширення прийнята орієнтовно рівною 8.
Примітка. Характеристики речовин, які наведені в табл. 8.1, слід приймати за офіційними довідниками або даними міністерств та відомств.

Вплив вибуху на горизонтальну поверхню ( Рг) при заданому значенні нормальної швидкості горіння вибухонебезпечної суміші ( Г) у межах від 0,3 до 1 м/с, але відмінному від зазначених округлених значень цієї швидкості на кресленнях дод. 1 визначається інтерполяцією значень впливу вибуху отриманих по кресленнях для двох найближчих (до заданого) округлених значень нормальної швидкості горіння вибухонебезпечної суміші.

Таблиця 8.2

Коефіцієнти заповнення обсягу приміщення вибухонебезпечною сумішшю

	Коефіцієнти заповнення обсягу приміщення вибухонебезпечною сумішшю ( а) при максимальному ступені розширення продуктів горіння ( Е)

Вплив вибуху на вертикальні легкоскидані елементи (за винятком листового скла) зовнішніх конструкцій, що захищають ( , кгс/м 2) визначається за такою формулою:

де Рг і Ф- те, що у формулі (8.4).

Вплив вибуху на листове шибку (
, кгс/м 2) визначається незалежно від розташування скла у просторі (вертикальне, горизонтальне, похило) за формулою:

, (8.7)

де Рст - вплив вибуху, кгс/м 2 , що руйнує листове шибку (при подвійному склінні) з співвідношенням сторін листа скла 1: 1 і прийняте за табл. 8.3, У- Коефіцієнт умов роботи, що приймається за табл. 8.4.

Таблиця 8.3

Вплив вибуху, що руйнує скло

Товщина скла, мм	Вплив вибуху, що руйнує скло, кгс/м 2 при площі одного листа Ф, м 2

Таблиця 8.4

Значення коефіцієнта умов роботи

Примітки: 1. Площа одного листа скла, що приймається як легкоскиданий елемент, товщиною 3,4 і 5 мм повинна бути не менше відповідно 0,8, 1 і 1,5 м 2 .

2. Вплив вибуху, що руйнує листове шибки при одинарному склінні, слід приймати рівним 0,85 Рст.

Загальну площу скління (віконного листового скла у вікнах та ліхтарях)
, м 2 слід визначати за формулою:

, (8.8)

де Дост – за формулою (8.1); П- те, що у формулі (8.1).

Якщо проектом не можна передбачити повністю необхідну площу скління, визначену за формулою (8.8), необхідно передбачити додатково горизонтальні (у покритті) або вертикальні (у стінах) елементи, що легко скидаються, зовнішніх конструкцій, що захищають, площа яких відповідно або , м 2 слід визначати за формулами:

, (8.9)

, (8.10)

де
- за формулою (8.8);
- площа скління в огороджувальних конструкціях, передбачена проектом, м2. Дог, Дов і Дост за формулою (8.1).

У будинках без природного освітлення (без вікон і ліхтарів) площа легко скиданих елементів зовнішніх конструкцій, що захищають, – горизонтальних.
або вертикальних
- визначається залежно від конструктивного вирішення будівлі за формулами (8.8, 8.9 та 8.10) з відповідною заміною у них значень
,
і Дост.