Введение. Нормативному регулированию обеспечения пожарной безопасности маломобильных групп населения (МГН) в последние годы уделяется большое внимание. Однако процесс формирования соответствующих требований и их применение имеют ряд проблем.

Цели и задачи. Целью статьи является исследование процесса формирования комплекса нормативных требований по защите маломобильных групп населения, начиная с возникновения первых требований норм в части доступности и обеспечения пожарной безопасности, а также рассмотрение и анализ требований действующих нормативных документов по пожарной безопасности и эффективности их применения в настоящее время.

Основная часть. Рассмотрены предпосылки возникновения требований по защите маломобильных групп населения от пожара. Описано нормативное развитие указанных требований в рамках строительных норм и правил, показаны их преимущества, выявлены противоречия и недостатки. Проанализированы действующие требования СП 1.13130.2020 в части обеспечения пожарной безопасности маломобильных групп населения с соответствующими комментариями разработчика и сделан вывод о целесообразности их дальнейшего совершенствования.

Выводы. Необходимость выполнения защиты МГН в рамках требований нормативных документов по пожарной безопасности является целесообразной. Однако указанные требования должны предусматривать сбалансированные и эффективные решения, позволяющие повысить уровень пожарной безопасности не только для МГН, а для всех людей на объекте, а также учитывать практику применения современных строительных решений, экономическую составляющую и иные аспекты существующих реалий.

Введение. Широкое и эффективное внедрение в практику строительства жилых зданий конструкций из перекрестноклееной древесины обуславливает необходимость разработки современных требований к проектированию систем противопожарной защиты этих зданий в части ограничения распространения пожара, обеспечения возможности безопасной эвакуации и спасения находящихся в этих зданиях людей, повышения результативности действий пожарных подразделений при проведении спасательных работ и пожаро­тушении, а также оптимизации затрат на объемно-планировочные и конструктивные решения.

Цели и задачи. Целью статьи является разработка актуализированных требований к системам противопожарной защиты одно- и двухэтажных зданий из перекрестноклееной древесины в виде CLT-панелей, разработка новых современных требований к проектированию систем противопожарной защиты этих зданий высотой до четырех этажей включительно, а также разработка технических решений, позволяющих реализовать данные требования, базирующихся на положениях Федерального закона Российской Федерации от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (далее — № 123-ФЗ).

Методы. Используется аналитический метод обоснования и формирования требований к проектированию систем противопожарной защиты жилых зданий с применением конструкций из перекрестноклееной древе­сины, а также технических решений, позволяющих реализовать данные требования для зданий высотой до 4 этажей на основе комплексного применения положений № 123-ФЗ с учетом накопленного опыта проектирования, результатов огневых испытаний строительных конструкций на огнестойкость и пожарную опасность, а также результатов расчетов влияния фактора огнестойкости строительных конструкций на безопасность людей при пожаре.

Результаты. Внедрение результатов работы в стандарты организаций и своды правил, позволяющие обес­печить массовое строительство жилых зданий с применением конструкций из перекрестноклееной древесины.

Выводы. На основе исследований проведено обоснование современных противопожарных требований к объемно-планировочным и конструктивным решениям, пределам огнестойкости и классам пожарной опасности строительных конструкций жилых зданий с применением конструкций из перекрестноклееной древесины, а также требований к эвакуационным выходам и путям эвакуации, составу активных систем противопожарной защиты и функциональной эффективности данных систем.

Результаты работ позволяют обеспечить массовое строительство жилых зданий с применением конструкций из перекрестноклееной древесины высотой до 4 этажей включительно.

Введение. Мягкие детские игрушки, находящиеся в детских развлекательных зонах многофункциональных торгово-развлекательных комплексов, являются одними из наиболее опасных горючих материалов. Однако пожароопасные свойства мягких игрушек, в особенности качественный и количественный состав образу­ющихся токсичных газов, не исследованы.

Цели и задачи. Целью работы является определение удельных коэффициентов образования и парциальной плотности токсичных газов, образующихся при сгорании мягких игрушек.

Для достижения цели была выполнена модернизация малогабаритной экспериментальной установки и проведены экспериментальные исследования вышеуказанных параметров наиболее опасных токсичных газов, выделяющихся при горении образцов мягких игрушек производства Китая.

Методы. Используется экспериментальный метод исследования процесса образования токсичных веществ при терморазложении образцов мягких игрушек в маломасштабной экспериментальной установке. Про­веден анализ полученных результатов.

Результаты и их обсуждение. Проведена модернизация малогабаритной экспериментальной установки, позволяющая дополнительно измерять концентрации диоксида азота и фосгена.

Получены зависимости от времени с начала опытов удельной массовой скорости выгорания, среднеобъемной парциальной плотности и удельных коэффициентов образования монооксида углерода, циановодорода, фосгена и двуокиси азота.

Обнаружено, что только парциальные плотности циановодорода и фосгена достигают своих критических значе­ний. При этом парциальная плотность циановодорода превышает ее критическую величину в 2,5 раза, а фосгена — в 17 раз. Поэтому необходимо при определении пожарных рисков в детских игровых зонах проводить расчет времени блокирования путей эвакуации по циановодороду и фосгену.

Выводы. При горении мягких детских игрушек выделяются в опасных для жизни и здоровья человека концентрациях такие высокотоксичные газы, как монооксид углерода, циановодород и фосген. Это необходимо учитывать при расчете пожарных рисков в детских игровых зонах и торговых помещениях, где находятся мягкие игрушки.

Введение. В нормативной литературе многих стран принято относить фракцию горючей пыли с размером частиц более 500 мкм к дисперсным материалам, невзрывоопасным в состоянии аэровзвеси. Представляет интерес изучение взрывоопасности аэровзвесей, которые не подчиняются данному правилу. В частности, известна взрывоопасность образцов сухой молочной сыворотки (далее — сыворотки) со средним размером частиц 41, 162 и 750 мкм, выявленная испытаниями в камере объемом 1 м3. Поставлена задача определить максимальный размер частиц взрывоопасной фракции сыворотки dcr с помощью ранее раз­работанной процедуры и продемонстрировать нарушение упомянутого выше правила.

Метод обработки экспериментальных данных. Для упомянутых трех образцов сыворотки с известными значениями бедного концентрационного предела взрываемости (НКПР1 = 250 г/м3, НКПР2 = 250 г/м3 и НКПР3 = 500 г/м3) построены непрерывные функции F распределения частиц по размерам d. Полученные функции F1(d), F2(d) и F3(d) соответственно представлялись распределениями Розина – Раммлера, заполняющими промежутки между дискретными данными ситового анализа образцов.

Оценка dcr. Следуя известной процедуре (Полетаев, 2014), использовали информацию о первом и третьем образцах сыворотки. Находили значения dcr из уравнения F1(dcr)/F3(dcr) = НКПР3/НКПР1. Решение уравнения дает dcr = 750 мкм.

Обсуждение результатов. Полученная оценка dcr намного превышает предельное значение параметра, предлагаемое в нормах. Данная оценка носит объективный характер и не может объясняться известным из практики измельчением крупных частиц в процессе распыления. В пользу последнего утверждения свидетельствует характерное снижение индекса взрывоопасности сыворотки с ростом среднего размера
частиц рассмотренных трех образцов.

Выводы. Максимальный размер частиц взрывоопасной фракции сыворотки составляет величину порядка 750 мкм.

Введение. На сегодняшний день в области обеспечения пожарной безопасности существует множе­­ство (более 150) различных математических моделей, которые призваны решать задачи теплотехники, тепломассопереноса, движения людских потоков, динамики пожара в помещении и на открытых пространствах, а также определения параметров функционирования противопожарной службы. Системное исследование моделей в области пожарной безопасности было начато в 1970-е гг. и продолжается по сей день. В данной статье представлены результаты научного обобщения математических методов в области обеспечения пожарной безопасности и даны краткие исторические предпосылки их создания.

Цели и задачи. Научное обобщение основных математических моделей, применяемых для решения научно-­технических задач в области обеспечения пожарной безопасности.

Методы. Методы системного анализа.

Результаты. В статье представлены результаты обзора разнообразных математических моделей в области обеспечения пожарной безопасности. Исследование охватило множество теорий в сфере пожарной без­опасности (теории пожарной безопасности веществ и материалов, технологий, зданий и сооружений, огнестойкости строительных конструкций и зданий, профилактики пожаров, организации, функционирования и управления противопожарной службой и многое другое). Рассмотрены основные прикладные матема­тические методы (аналитические, вероятностные, имитационные), содержащиеся в описанных теориях пожарной безопасности.

Обсуждение. В статье перечислены более 150 моделей пожаров разных типов и классов. В большинстве из них описываются процессы тепломассопереноса при пожарах, динамика пожаров, поведение веществ, материалов, строительных конструкций и прочее в условиях пожара. Также в исследовании уделено внимание вероятностным моделям теории функционирования экстренных и аварийно-спасательных служб.

Выводы. В настоящее время происходит формирование общей теории обеспечения пожарной безопасности, представляющей собой совокупность физико-химических, математических, экономико-математических и иных моделей возникновения, развития и ликвидации пожаров в зданиях и вне их в условиях применения пассивных и активных средств борьбы с ними.

Введение. Достаточно сложным и наукоемким случаем расчетного обоснования комплексной, механической и пожарной безопасности зданий и сооружений является оценка фактической огнестойкости их несущих строительных конструкций, выполненных из различных материалов и, в частности, из железобетона. Существующие методические подходы к расчету огнестойкости железобетонных конструкций не учитывают теплотехнические характеристики армирования, что позволяет получать согласующие с результатами экспериментов значения предела огнестойкости конструкций только при расчете бетонных конструкций и железобетонных конструкций процентом армирования до 3,5 %.

Цель работы. Апробация методики проведения гибридного эксперимента и оценка сходимости результатов экспериментальных лабораторных исследований огнестойкости сжатых железобетонных элементов с по­вышенным процентом армирования с теоретическими данными и численными расчетами. Были решены следующие задачи:

• в соответствии с разработанной методикой проведены аналитические, экспериментальные лабораторные и численные исследования огнестойкости сжатых бетонных и железобетонных элементов (в том числе с повышенными процентами армирования);
• выполнена оценка сходимости полученных результатов;
• разработаны выводы по рассматриваемым вопросам.

Методы исследования. Теоретические данные для сопоставления были получены аналитическим путем (по формулам и номограммам СП 468.1325800.2019), а экспериментальные и расчетные — в ходе параллельных экспериментальных исследований в огневой лаборатории НИУ МГСУ и численных исследований в программном комплексе ПК Abaqus. В ходе лабораторного эксперимента на прессовом оборудовании определялась прочность бетона контрольных кубов, с использованием разрывной машины — физико-­механические характеристики арматурной стали. Далее изготавливались контрольные бетонные и железобетонные образцы с заданными характеристиками, после чего определялись температурные поля в бетонных и железобетонных поперечных сечениях образцов на основании данных термопар, а также испытывались центрально сжатые бетонные и железобетонные образцы в огневой камере при стандартной температуре пожара. Выполнялось моделирование исследуемых бетонных и железобетонных образцов с использованием объемных конечных элементов с размером до 10 мм и с использованием встроенного решателя «Heat transfer» (Теплообмен), проводился расчет распределения температурных полей при стандартной темпе­ратуре пожара в бетонных и железобетонных элементах, а также расчеты огнестойкости железобетонных элементов при стандартном температурном пожаре.

Результаты и их обсуждение. В результате исследований установлены:

• приемлемая для практических целей сходимость значений температур в контрольных точках (по термопарам) в бетонных образцах, полученных при экспериментальных лабораторных исследованиях и при расчете по действующим нормам, что показывает корректность проведения эксперимента;
• приемлемая для практических целей сходимость значений температур в контрольных точках (по термопарам) в бетонных и железобетонных образцах в ходе экспериментальных лабораторных исследованиях и при численном расчете, что указывает на корректность предложенной методики гибридного экспе­римента и достоверность проведенных исследований;
• значительная, необходимая к учету, разница результатов между экспериментальными и аналитическими значениями огнестойкости железобетонных элементов составляет от 10 до 30 % (в среднем для группы образцов — 19,3 %), что подтверждает гипотезу о снижении температуры прогрева бетонной части железо­бетонного сечения при учете теплотехнического влияния арматуры;
• приемлемая для практических целей сходимость результатов между экспериментальными и численными значениями огнестойкости железобетонных элементов (разница составляет от 7 до 10 %), что доказывает применимость разработанной методики гибридного эксперимента с учетом выдвинутой гипотезы об уменьшении прогрева бетона за счет учета теплотехнического влияния арматуры.

Выводы. Подтверждена гипотеза о снижении температуры прогрева бетонной части железобетонного сечения с высоким процентом армирования (более 3,5 %) при учете теплотехнического влияния арматуры. Следствием здесь являются заниженные значения огнестойкости железобетонных элементов, определенные в соответствии с нормируемым подходом. Также доказана применимость разработанной методики гибридного эксперимента с учетом выдвинутой гипотезы об уменьшении прогрева бетона за счет учета теплотехнического влияния арматуры.

Введение. На основе рассмотрения результатов опубликованных исследований проанализирована специфика пожарной опасности взрывных режимов испарения сжиженного природного газа (СПГ). К числу таких режимов относятся ролловер и быстрый фазовый переход (БФП).

Особенности процессов взрывного испарения СПГ. Ролловер реализуется в резервуарах хранения СПГ при самопроизвольном смешении слоев продукта, имеющих различные температуры и плотности. Такие слои образуются при подаче в резервуар, содержащий остаточное количество хранимого СПГ («старый» продукт), новой партии СПГ («свежий» продукт) с другими параметрами (температура, плотность, состав). Ролловер сопровождается резким (взрывным) увеличением скорости испарения с соответствующим ростом давле­ния в резервуаре, которое может превысить допустимое для резервуара значение. Быстрый фазовый переход происходит при контакте воды и пролитого на ее поверхность СПГ, в результате чего может реализоваться взрывное испарение сжиженного природного газа с образованием ударных волн и обширных зон загазованности.

Исследования эффекта ролловера. Отмечено, что для возникновения ролловера необходимым условием является стратификация (образование слоев продукта с различными температурами и плотностями). При этом за счет теплообмена нижнего (более плотного) слоя со стенками резервуара может происходить его перегрев с уменьшением плотности продукта. Одновременно происходит преимущественное испарение из верхнего слоя легких компонентов (метана, азота) с увеличением плотности продукта в верхнем слое. При выравнивании плотностей слоев происходит их самопроизвольное перемешивание со взрывным вскипанием нижнего перегретого слоя. Величина временной задержки возникновения ролловера может достигать 60–70 ч после загрузки «свежего» продукта в резервуар со «старым» продуктом.

Исследования эффекта быстрого фазового перехода. В случае БФП энергия, выделяющаяся при взрывном испарении, и давление в ударной волне зависят от многих факторов, таких как скорость истечения СПГ, локализация источника истекающего продукта — над или под уровнем воды, состав СПГ, температура воды. Найдено, что опасные для целостности зданий и сооружений давления в ударной волне наблюдаются на расстояниях до 500 м от места пролива. Получено эмпирическое соотношение, связывающее температуру воды при возникновении БФП с предельной температурой перегрева СПГ, выше которой кипение происходит в режиме гомогенной нуклеации.

Выводы. Показано, что реализация взрывных режимов испарения СПГ приводит к существенному увеличе­нию уровня пожарной опасности объектов хранения и транспортировке сжиженного природного газа. Сформулированы рекомендации по предотвращению возникновения данных явлений.

Проведен анализ пожарной опасности различных типов литий-ионных аккумуляторов. Представлены варианты реализации пассивного тушения (охлаждения) поврежденных ячеек и способов создания невоспламе­няемых составов электролита. Выполнено обобщение возможных технических решений по снижению вероятности распространения пожара на соседние ячейки в пределах отдельной упаковки. Рассмотрены возможные пути предотвращения и снижения последствий воспламенения аккумуляторных батарей с использованием различных огнетушащих веществ. Дано описание основных особенностей применения и принципов действия современных способов тушения литий-ионных аккумуляторов.