firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.02.59-70firesmi-1223Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВSAFETY OF BUILDINGS, STRUCTURES, OBJECTSАнализ технических решений по противопожарной защите обычных лестничных клеток при реконструкции секционных жилых зданийAnalysis of engineering solutions for the fire protection of conventional stairwells during the reconstruction of residential buildings of sectional typehttps://orcid.org/0000-0003-2396-3136ПехотиковА. В.PekhotikovA. V.

канд. техн. наук, начальник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

Cand. Sci. (Eng.), Head of Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

Pekhotikov.a@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2250-2418ИващукР. А.IvashchukR. A.

главный специалист по пожарной безопасности

Chief Fire Safety Specialist

newtrad@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9660-9221ГомозовА. В.GomozovA. V.

канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

Gomozovav@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2313-6309ЛучкинС. А.LuchkinS. A.

младший научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

Junior Researcher, Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

Luchkin.sergey@yandex.ruВсероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural DisastersRussian FederationООО «Желдорпроект»Россия“Zheldorproekt” LLCRussian Federation2023280420233225970Copyright © Пехотиков А.В., Иващук Р.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А., 20232023Пехотиков А.В., Иващук Р.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А.Pekhotikov A.V., Ivashchuk R.A., Gomozov A.V., Luchkin S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1223Введение

Введение. Противопожарная защита лестничных клеток играет ключевую роль в обеспечении безопасности людей в секционных жилых зданиях, поскольку блокирование пожаром единственной лестничной клетки делает невозможной безопасную эвакуацию людей из всех квартир секции и осложняет вероятность их спасения.

Современные нормативы исключают возможность газодинамического сообщения квартир непосредственно с лестничными клетками путем запрета эвакуации из квартир непосредственно на лестничную клетку в зданиях высотой более 3 этажей. Поскольку значительная часть существующего жилого фонда страны имеет такие архитектурные решения, при которых квартиры имеют выходы на лестничные клетки непосредственно, возникает необходимость научного анализа эффективности технических решений, позволяющих обеспечить необходимый уровень защиты обычных лестничных клеток при реконструкции зданий.

Цель

Цель. Разработать критерии и математические соотношения для оценки эффективности технических решений по защите лестничных клеток.

Методы

Методы. Используется аналитический и математический методы, позволяющие оценить совместное влияние динамики изменения опасных факторов пожара на лестничной клетке и в квартирах с нахождением спасаемого человека в зависимости от технических решений по защите лестничных клеток.

Результаты

Результаты. Разработаны теоретические положения, позволяющие оценить влияние различных технических решений на ограничение распространения пожара из горящей квартиры на лестничную клетку и квартиры других этажей, с учетом проветривания лестничной клетки и огнестойкости конструкций применительно к задаче обеспечения эвакуации и спасения людей. Проведена апробация разработанных положений.

Выводы

Выводы. На основе исследований разработаны критерии и математические соотношения для оценки эффективности различных технических решений по защите лестничных клеток, базирующиеся на прогнозах динамики распространения опасных факторов пожара из очага пожара на лестничную клетку и квартиры с учетом оконных проемов, огнестойкости конструкций в сравнении с временными интервалами эвакуации и спасения людей.

Introduction

Introduction. Fire protection of stairwells plays a key role in ensuring human safety in residential buildings of sectional type, since a single stairwell blocked by fire makes it impossible to safely evacuate people from all apartments in a section and complicates the possibility of their rescue. Modern regulations exclude the possibility of gas-dynamic connection of apartments directly to stairwells by prohibiting evacuation from apartments directly to the stairwell in buildings higher than 3 floors. Since a considerable part of the existing housing stock in the country has such architectural solutions, in which apartments have access to stairwells directly, there is a need for a scientific analysis of the effectiveness of engineering solutions to ensure the necessary level of protection of usual stairwells during the reconstruction of buildings.

The purpose of this article is to develop criteria and mathematical relationships for evaluating the effectiveness of engineering solutions for the protection of stairwells.

Methods

Methods. Analytical and mathematical methods are used to assess the combined effect of the dynamics of changes in fire hazards in the stairwell and in apartments with the location of a rescued person, depending on the engineering solutions for the stairwell protection.

Results

Results. Theoretical provisions have been developed to estimate the influence of different engineering solutions to limit the spread of fire from a burning apartment to a stairwell and apartments on the other floors, taking into account the ventilation of the stairwell and the fire resistance of structures in relation to the problem of ensuring evacuation and saving people. The developed provisions have been approbated.

Conclusions

Conclusions. On the basis of the researches criteria and mathematical relations have been worked out to estimate the efficiency of different engineering solutions to protect stairwells, based on the forecasts of dynamics of spread of fire hazards from a fire origin to the stairwell and apartments, taking into account window openings, fire resistance of constructions in comparison with the time intervals of evacuation and rescuing people.

предел огнестойкостистроительные конструкцииэквивалентная продолжительность пожараэвакуация людей при пожареспасение людей при пожарепредельные значения опасных факторов пожараfire resistance limitbuilding structuresequivalent fire durationevacuation of people in case of firerescue of people in case of firelimiting values of fire hazardsReferencesСП 1.13130.2020. Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы. URL: https://www.standards.ru/document/6528504.aspxSP 1.13130.2020. Fire protection systems. Evacuation routes and exits. URL: https://www.standards.ru/document/6528504.aspx (rus).Методика определения расчетных величин пожар­ного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности : 2-е изд., испр. и доп. М. : ВНИИПО, 2016. 79 с.Methodology for determining the calculated values of fire risk in buildings, structures and fire compartments of various classes of functional fire hazard : 2nd ed., rev. and add. Moscow, VNIIPO, 2016; 79. (rus).Пехотиков А.В., Иващук Р.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А. Анализ влияния фактора огнестойкости строительных конструкций на обеспечение без­опасности людей при пожаре // Пожаровзрыво­безопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 3. С. 84–95. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.03.84-95Pekhotikov A.V., Ivashchuk R.A., Gomozov A.V., Luchkin S.A. Analyzing the influence of the fire resistance of building structures on human safety in case of a fire. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2022; 31(3):84-95. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.03.84-95 (rus).McGrattan K., Miles S. Modeling fires using Computational Fluid Dynamics (CFD) // SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Chapter 32. 5th ed. Soci­ety of Fire Protection Engineers. 2016. Pp. 1034–1065. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0McGrattan K., Miles S. Modeling fires using Computational Fluid Dynamics (CFD). SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Chapter 32. Fifth Edition. Society of Fire Protection Engineers. 2016; 1034-1065. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0Investigating heat and smoke propagation mecha­nisms in multi-compartment fire scenarios : Final Report of the PRISME Project // Nuclear Safety NEA/CSNI/R(2017), 14 January 2018. URL: www.oec­­­d-nea.orgInvestigating heat and smoke propagation mechanisms in multi-compartment fire scenarios : Final report of the PRISME project. Nuclear Safety NEA/CSNI/R(2017), January 14, 2018. URL: www.oecd-nea.orgЯрош А.С., Чалаташвили М.Н., Кроль А.Н., Попова Е.А., Романова В.В., Сачков А.В. Анализ математических моделей развития опасных факторов пожара в системе зданий и сооружений // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019. № 1. С. 50–56.Yarosh A.S., Chalatashvili M.N., Krol A.N., Popova E.A., Romanova V.V., Sachko A.V. Analysis of mathematical models for the development of dangerous fire factors in the system of buildings and structures. Bulletin of the scientific center for the safety of work in the coal industry. 2019; 1:50-56. (rus).Дроздов Д.С., Дроздова Т.И. Графическое моделирование для оценки опасных факторов пожара // Техногенная и природная безопасность : сб. науч. тр. V Междунар. науч.-практ. конф. г. Саратов, 24–26 апреля 2019 г. / под ред. С.М. Рогачевой, А.С. Жутова, И.М. Учаевой. Саратов : Амирит, 2019. С. 69–73.Drozdov D.S., Drozdova T.I. Graphic modeling for assessing fire hazards. Tekhnogennaya i prirodnaya bez­opasnost : sb. scientific tr. V international scientific and practical. conf. Saratov, April 24–26, 2019. C.M. Rogacheva, A.S. Zhutova, I.M. Uchaeva (ed.). Saratov, Amirit Publ., 2019; 69-73. (rus).Бедрина Е.А., Рекин А.С., Храпский С.Ф., Бокарев А.И., Денисова Е.С. Прогнозирование динамики тепломассообменных процессов при пожарах в типовых многоэтажных жилых зданиях // Динамика систем, механизмов и машин. 2019. Т. 7. № 3. С. 10–15. DOI: 10.25206/2310-9793-7-3-10-15Bedrina E.A., Rekin A.S., Khrapsky S.F., Bokarev A.I., Denisova E.S. Heat-mass exchange processes dynamics forecasting in fires in typical multistorey apartment buildings. Dynamics of systems, mechanisms and machines. 2019; 7(3):10-15. DOI: 10.25206/2310-9793-7-3-10-15 (rus).McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K. Fire dynamics simulator : user’s guide // National Institute of Standards and Technology. 2019. 288 p. URL: https://www2.thunderheadeng.com/files/net/nistdocs/FDS_User_Guide.pdfMcGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K. Fire dynamics simulator : user’s guide. National Institute of Standards and Technology. 2019; 288. URL: https://www2.thunderheadeng.com/files/net/nistdocs/FDS_User_Guide.pdfLeventon I., Bonny J. Influence of dispositional and situational factors on human perceptions of fire risk // Interflam 2019. London, 1. 2020. DOI: 10.1002/fam.2857Leventon I., Bonny J. Influence of dispositional and si­tuational factors on human perceptions of fire risk. Interflam 2019. London, 1; 2020. DOI: 10.1002/fam.2857Gwynne S., Kuligowski E., Kinsey M., Hulse L. Mo­delling and influencing human behaviour in fire // Fire and Materials. 2017. Vol. 41. Issue 5. Pp. 412–430. URL: https://www.nist.gov/publications/model­ling-and-influencing-human-behaviour-fire DOI: 10.1002/fam.2391Gwynne S., Kuligowski E., Kinsey M., Hulse L. Mo­delling and influencing human behaviour in fire. Fire and Materials. 2017. Vol. 41. Issue 5. Pp. 412–430. URL: https://www.nist.gov/publications/model­ling-and-influencing-human-behaviour-fire. DOI: 10.1002/fam.2391ISO 13571:2012. Life-threatening components of fire — Guidelines for the estimation of time to compromised tenability in fires.ISO 13571:2012. Life-threatening components of fire — Guidelines for the estimation of time to compromised tenability in fires.Матюшин А.В., Гомозов А.В., Иващук Р.А. Моделирование динамики опасных факторов пожара в помещениях с людьми, нуждающимися в спасении, с учетом наличия неплотностей в притворах дверей // Пожарная безопасность. 2013. № 4. С. 63–68. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=20929304Matyushin A.V., Gomozov A.V., Ivashchuk R.A. Simu­lation of dynamics of dangerous fire factors in premises with people in need of rescue, taking into account the frame ledge of doors. Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2013; 4:63-68. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=20929304 (rus).Матюшин А.В., Гомозов А.В., Иващук Р.А. Методика расчета динамики опасных факторов пожара в помещениях при наличии неплотностей в притворах дверей (щелей) // Пожарная безопасность. 2015. № 4. С. 92–100. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25064046Matyushin A.V., Gomozov A.V., Ivashchuk R.A. Design procedure of dynamics of dangerous factors of fire in rooms in the presence of loose-fitting doors (narrow slots). Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2015; 4:92100. URL: https://elibrary.ru/item.­asp?id=25064046 (rus).Saarinen P.E., Kalliomäki P., Tang J.W., Koskela H. Large eddy simulation of air escape through a hospital isolation room single hinged doorway — Validation by using tracer gases and simulated smoke videos // PLoS ONE. 2015. Vol. 10. Issue 7. P. e0130667. DOI: 10.1371/journal.pone.0130667Saarinen P.E., Kalliomäki P., Tang J.W., Koskela H. Large eddy simulation of air escape through a hospital isolation room single hinged doorway — va­lidation by using tracer gases and simulated smoke videos. PLoS ONE. 2015; 10(7):e0130667. DOI: 10.1371/journal.pone.0130667McLaughlin D.M.B. Influence of gap sizes around swinging doors with builders hardware on fire and smoke development : Final Report // Fire Protection Research Foundation. San Francisco, CA, USA, 2018. URL: nfpa.org/foundationMcLaughlin D.M.B. Influence of gap sizes around swinging doors with builders hardware on fire and smoke development : Final report. Fire Protection Research Foundation. San Francisco, CA, USA, 2018. URL: nfpa.org/foundationZhang C., Asif U. Heat transfer principles in thermal calculation of structures in fire // Fire Safety Journal. 2015. Vol. 78. Pp. 85–95. URL: https://www.nist.gov/publications/heat-transfer-principles-thermal-calculation-structures-fire DOI: 10.1016/j.firesaf.2015.08.006Zhang C., Asif U. Heat transfer principles in thermal calculation of structures in fire. Fire Safety Journal. 2015; 78:85-95. URL: https://www.nist.gov/publications/heat-transfer-principles-thermal-calculation-structures-fireШебеко Ю.Н., Шебеко А.Ю., Гордиенко Д.М. Расчетная оценка эквивалентной продолжительности пожара для строительных конструкций на основе моделирования пожара в помещении // Пожарная безопасность. 2015. № 1. С. 31–39. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23092671Shebenko Yu.N., Shebeko A.Yu., Gordienko D.M. Assessment of equivalent fire duration for building structures based on compartment fire modeling. Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2015; 1:31-39. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23092671 (rus).Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения : рекомендации. М. : ВНИИПО, 1988. 56 с.Methods for calculating the temperature regime of a fire in the premises of buildings for various purposes : Recommendations. Moscow, VNIIPO Ministry of Internal Affairs of the USSR, 1988; 56. (rus).СП 486.1311500.2020. Системы противопожарной защиты. Перечень зданий, сооружений, поме­щений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и системами пожарной сигнализации. URL: www.standards.ruSP 486.1311500.2020. Fire protection systems. List of buildings, structures, premises and equipment to be protected by automatic fire extinguishing installations and fire alarm systems. URL: www.standards.ru (rus).Холщевников В.В., Самошин Д.А., Парфененко А.П., Кудрин И.С., Истратов Р.Н., Белосохов И.Р. Эвакуация и поведение людей при пожарах : учеб. пос. М. : Академия ГПС МЧС России, 2015. 262 с.Kholshchevnikov V.V., Samoshin D.A., Parfenenko A.P., Kudrin I.S., Istratov R.N., Belosokhov I.R. Evacuation and behavior of people in case of fires : textbook. Moscow, Academy of GPS EMERCOM of Russia, 2015; 262. (rus).ГОСТ Р 56177–2014. Устройства закрывания дверей (доводчики). Технические условия.GOST R 56177–2014. Door closing devices (door closers). Specifications. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.