Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Исследования процесса эвакуации в зданиях различного назначения людейнормальной и пониженной мобильности 10
1.1 Теория движения людских потоков 10
1.2 Анализ исследований людских потоков в зданиях различного назначения 16
1.3 Особенности процесса эвакуации маломобильных групп населения 19
1.4 Зарубежные исследования обеспечения пожарной безопасности людей в жилых зданиях 24
1.5 Выводы по первой главе 29
ГЛАВА 2 Анализ проблем обеспечения безопасной эвакуации людей из многоэтажных жилых зданий вьетнама 30
2.1 Обстановка с пожарами во Вьетнаме 30
2.2 Факторы, влияющие на возникновение пожаров и гибель людей в многоэтажных жилых зданиях 36
2.3 Объемно-планировочные решения многоэтажных жилых зданий 44
2.4 Структура эвакуационных путей и выходов в жилых многоэтажных зданиях 56
2.5 Выводы по второй главе 63
ГЛАВА 3 Проведение исследований особенностей поведения людей при эвакуации из жилых зданий 66
3.1 Организация и методика проведения натурных наблюдений и экспериментов 66
3.2 Формирование эмпирической базы данных о параметрах движения людей по видам коммуникационных путей в жилых здания 68
3.3 Выявление зависимости между плотностью и скоростью движения людских потоков в жилых зданиях 72
3.4 Определение зависимости скорости людского потока от степени психологической напряженности ситуации
и классификация условий движения 78
3.5 Время начала эвакуации из жилых зданий 85
3.6 Выводы по третьей главе 89
ГЛАВА 4 Анализ возможности своевременной эвакуации людей из зданий жилых домов и рекомендации по проектированию эвакуационных путей и выходов 90
4.1 Моделирование времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара 90
4.2 Определение времени эвакуации людей из жилого дома 99
4.3 Анализ своевременности и беспрепятственности эвакуации 104
4.4 Разработка комплекса мер для снижения риска гибели людей в жилых зданиях 110
4.5 Рекомендации по моделированию процесса эвакуации из многоэтажных жилых зданий Республики Вьетнам 124
4.6 Выводы по четвертой главе 126
Заключение 128
Список литературы
- Анализ исследований людских потоков в зданиях различного назначения
- Факторы, влияющие на возникновение пожаров и гибель людей в многоэтажных жилых зданиях
- Выявление зависимости между плотностью и скоростью движения людских потоков в жилых зданиях
- Разработка комплекса мер для снижения риска гибели людей в жилых зданиях
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Во всем мире наибольшее количество погибающих на пожарах людей отмечается в жилых зданиях. В 2015 году в жилых зданиях Республики Вьетнам погибло 64 человека, что более чем в 2 раза больше, чем во всех других типах зданий (30 погибших). Особенностью жилых зданий является то, что в них находятся люди всех возрастных групп (от младенцев до людей глубоко пожилого возраста) и все представители маломобильных групп населения. Повышенная пожарная опасность обуславливается возможным нахождением людей в состоянии сна, продолжительным временем начала эвакуации и быстрым распространением опасных факторов пожара ввиду высокой пожарной нагрузки в квартирах. Анализ систем противопожарной защиты людей в зданиях и сооружениях показывает, что для обеспечения безопасности людей при пожаре необходима прежде всего организация своевременной и беспрепятственной эвакуации, диктующая требуемые для этого размеры эвакуационных путей и выходов.
Степень разработанности темы исследования. Несмотря на большое количество исследований, посвященных движению людских потоков в зданиях различного назначения (С. В. Беляев, А. И. Милинский, В. М. Предтеченский, В. А. Калинцев, Р. М. Дувидзон, В. В. Холщевников, Р. Г. Григорьянц, В. А. Копылов, П. Г. Буга, А. Г. Доценко, В. С. Гвоздяков, Ю. В. Алексеев, М. А. Еремченко, Х. Фелькель, А. Н. Овсянников, С. А. Никонов, З. С.-А. Айбуев, И. И. Исаевич, А. П. Парфененко, И. С. Кудрин, J. J. Fruin, J. L. Pauls) исследований параметров людского потока в жилых зданий не проводилось. В работах ведущих англоязычных авторов (P. Wood, G. Proulx, R. Fahy, T. J. Shields) приводятся лишь сведения об отдельных особенностях поведения людей во время начала эвакуации при возникновении пожара в жилых зданиях. Не содержит необходимых данных и ISO/TR 16738:2009 «Технический отчет. Пожарная безопасность в строительстве. Технические данные о методах оценки поведения и движения людей».
Таким образом, в настоящее время параметры, характеризующие процесс эвакуации из жилых зданий с учетом психофизиологических возможностей находящихся в них людей, не изучены ни во Вьетнаме, ни в России, ни в других странах мира. В связи с этим невозможно обоснованно нормировать размеры эвакуационных путей и выходов, обеспечивающих безопасность эвакуации из рассматриваемых зданий. Проблема обеспечения безопасности людей при пожарах в жилых зданиях остается нерешенной – фактический риск гибели людей при пожаре превосходит нормативный в десятки раз.
В Российской Федерации создана методология исследования поведения людей на всех этапах их эвакуации, включая интервал времени начала эвакуации и процесс движения образующихся людских потоков в зоны безопасности. Её результаты позволяют оценить не только риск гибели людей в начальной стадии пожара, но и разработать нормативные требования к проектированию эвакуационных путей и выходов в зданиях различного назначения и к функционированию автоматических систем противопожарной
защиты, которыми они оборудуются. В связи с этим возникает потребность в дальнейшем расширении исследований поведения людей при пожаре в жилых зданиях и в разработке на основе полученных данных комплекса мероприятий, направленных на снижение риска их гибели при пожаре.
Анализ состояния проблемы позволил сформулировать цель исследования – установление расчетных величин, необходимых для нормирования требований к эвакуационным путям и выходам в жилых зданиях на основании исследований времени начала эвакуации и закономерностей движения людских потоков в основных типах многоквартирных зданий Республики Вьетнам.
Основные задачи исследования:
-
Установить значения параметров движения людских потоков при эвакуации из жилых зданий в случае пожара и определить зависимости между ними.
-
Исследовать время начала эвакуации и определить минимальные и максимальные значения.
3. Провести многовариантный анализ процесса эвакуации людей
и проверить выполнение условий безопасности людей при пожаре
в многоэтажных жилых зданиях Республики Вьетнам.
4. Предложить комплекс объемно-планировочных, инженерных
и организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение
безопасной эвакуации людей в многоэтажных жилых зданиях Вьетнама.
Объект исследования – процессы эвакуации людей в жилых зданиях Республики Вьетнам при возникновении пожара.
Предмет исследования – время начала эвакуации и закономерности движения людей в жилых зданиях Республики Вьетнам по различным видам пути, определяющие необходимые размеры эвакуационных путей и выходов.
Научная новизна:
-
Впервые сформирована статистическая совокупность значений скорости движения смешанных потоков в жилых зданиях Республики Вьетнам в установленных интервалах плотности для всех видов коммуникационных путей.
-
Установлены параметры случайной функции, описывающей зависимость скорости от плотности смешанных потоков людей при их движении по горизонтальным путям, по лестнице вниз и вверх, через дверной проем, а также значения входящих в нее величин a и D0.
-
Определены значения случайной величины скорости свободного движения V0 людей в потоке по различным видам пути в зависимости от их эмоционального состояния для установленных категорий движения.
4. Выявлено влияние людей с ограниченными психофизиологическими
возможностями в составе сложных семей на формирование величины времени
начала эвакуации tн.э в жилых зданиях.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в: – использовании установленных закономерностей движения людских потоков при назначении геометрических размеров эвакуационных путей
и выходов, обеспечивающих выполнение условий безопасной эвакуации в жилых зданиях Республики Вьетнам;
– обеспечении возможности проведения научно-обоснованных расчетов величин пожарного риска в жилых зданиях на основе фактических значений, характеризующих процесс эвакуации людей;
– разработке организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности основного функционального контингента жилых зданий.
Методология и методы исследования. Теоретическое исследование основано на методологии теории людских потоков, методах математической статистики и теории вероятностей. Моделирование динамики распространения опасных факторов пожара проводилось с использованием программно-вычислительного комплекса Fire Dynamic Simulator (FDS), реализующего полевую (дифференциальную) модель пожара. Оценка времени эвакуации выполнялась с помощью имитационно-стохастической модели движения людского потока, реализованной в программном комплексе «СИТИС: Флоутек».
Основные положения, выносимые на защиту:
– особенности формирования времени начала эвакуации в жилых зданиях Республики Вьетнам в различное время суток;
– закономерности связи между параметрами потоков, формирующихся при эвакуации в жилых зданиях;
– установленное влияние эмоционального состояния людей на скорость свободного движения;
– комплекс объемно-планировочных решений и инженерно-технических мероприятий в жилых многоэтажных зданиях Республики Вьетнам для обеспечения безопасной эвакуации при пожаре.
Степень достоверности и апробации результатов. Достоверность представленных результатов достигалась применением:
– организацией натурных наблюдений поведения людей в жилых зданиях по методике, многократно проверенной опытом предшествующих исследований;
– методов статистического анализа полученных эмпирических данных;
– развитой методологии теории людских потоков, учитывающей психофизические особенности составляющих их людей;
– высокими показателями корреляционной связи между установленными зависимостями и экспериментальными данными.
Основные результаты исследования доложены на:
– Международной научно-практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности – 2014». (г. Воронеж, Воронежский государственный технический университет, 2014);
– 25-й научно-технической конференции «Системы безопасности» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2016);
– 14-й Международной конференции «Interflam 2016» (Королевский Холлоуэй колледж, Лондонский университет, Великобритания, 2016);
– Международной научно-практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности – 2016» (г. Воронеж, Воронежский государственный технический университет, 2016).
Материалы диссертации использовались:
– в работе Главного управления пожарной охраны и аварийно-спасательной службы МОБ Республики Вьетнам по профилактике пожаров и проверке соответствия требованиям пожарной безопасности жилых зданий Вьетнама;
– при разработке комплекса документов, направленных на подготовку иностранных студентов из Юго-Восточной Азии к действиям при пожаре в общежитии Российского университета Дружбы народов;
– при проведении практических занятий с ответственными за пожарную безопасность жилых зданий Республики Вьетнама;
– при разработке документов на проектирование систем пожарной безопасности в многофункциональном комплексе «Ханой-Москва» расположенном по адресу: г. Москва, Ярославское шоссе, д. 146, корпусы 1, 2;
– в учебном процессе кафедры ПБС Института пожарной безопасности Республики Вьетнам по дисциплине «Пожарная безопасность в строительстве».
Публикации. По теме исследования опубликовано 9 научных работ. Из них 3 – в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Содержание работы изложено на 152 страницах текста, включает в себя 29 таблиц, 78 рисунков, список литературы из 128 наименований.
Анализ исследований людских потоков в зданиях различного назначения
В качестве максимально возможного принято значение плотности 0,92 м2/м2. Данный диапазон плотности людского потока разделен на интервалы равные 0,1 м2/м2, для каждого из которых определены средние значения скоростей движения по различным видам пути: горизонтальному, лестнице вниз и лестнице вверх. Уставлено, что скорость движения людей через проем выше, чем по горизонтальному пути при одинаковой плотности потока.
А. И. Милинским введено понятие удельная пропускная способность – пропускная способность единицы ширины для каждого размера выхода и для каждой степени плотности потока. Проведено исследование пропускной способности выходов шириной от 0,5 до 2,4 м. При проведении натурных наблюдений было зафиксировано 16 случаев заклинивания людских потоков и определена причина этого явления: в более узкой части эвакуационного пути (двери) из человеческих тел образуется некое подобие арки, которая имеет выпуклую форму по отношению к противоположному движению потока. Соотношение между значениями параметров людских потоков при движении через смежные участки путей было выражено следующей зависимостью: Д = Д6А+ъ (1.5) где Д Д+1 - плотность людского потока на предыдущем и последующем участках; hi, bi +\ - ширина предыдущего и последующего участков.
Однако далее оно было признано некорректным в ходе анализа методики проведенных расчетов [3]. Лишь в 1957 году В. М. Предтеченским было установлено следующее соотношение между значениями параметров людских потоков при движении через смежные участки путей:
q,bi = qmbm, (1-6) где qu qi+\ - интенсивность движения людского потока на предыдущем и последующем участках, м/мин; bu bi+\ - ширина предыдущего и последующего участков, м. Профессор В. М. Предтеченский также определил условие беспрепятственности движения людских потоков: qi+i= qibi,/bi +i qmax (1-7) где qmax – максимальное значение интенсивности движения людского потока, м/мин. Им было впервые введено понятие интенсивность движения людского потока – величина, характеризующая кинетику процесса, не зависящая от ширины пути: qi = ViDi, (1.8) где Vi – скорость движения людского потока, м/мин; Di – плотность людского потока, чел/м2 (или м2/м2). В результате этой работы был установлены закономерности процессов движения людских потоков: слияния, скопления, разуплотнения, переформирования и растекания, что позволило предложить более совершенный метод расчета, отражающий процессы движения не только в нормальных условиях, но и при вынужденной эвакуации.
Результаты совместных исследований, выполненные под руководством А. И. Милинского (ВНИИПО) и В. М. Предтеченского (МИСИ) были объединены в работе [4]. В ней были сформулированы два критерия безопасности людей при эвакуации: – своевременность – расчетное время менее или равное необходимому времени для завершения эвакуации людей; – беспрепятственность – расчетная плотность людского потока на любом из участков менее или равная допустимой плотности людского потока.
Данный труд был высоко оценен не только в СССР (где он издавался дважды), но и за рубежом (перевод на немецкий, польский и английский языки), что позволило использовать данную теоретическую базу исследователям и проектировщикам в многих странах мира.
Результаты данных исследований показали, что скорость движения является функцией плотности и вида пути. Наблюдаемые колебания значений скоростей при одной и той же плотности потока «объясняются различным психологическим и физическим состоянием массы людей в потоке, а также личными причинами, заставляющими отдельных людей сокращать время движения» [4]. Однако механизмы данных зависимостей определить в рамках данной работы не удалось.
И только в 1983 году профессору В. В. Холщевникову [5] удается установить общую зависимость изменения скорости движения от плотности людского потока с учетом психофизических закономерностей влияния раздражителя (плотность потока) на сенсорную систему человека. Взаимосвязь изменения скорости движения людей от плотности с учетом эмоционального состояния и вида пути была описана всеобщим психофизическим законом Вебера – Фехнера: Э = VOЭJ ( D 1-а ln у у (1.9) гдеV0Эj – случайная величина скорости свободного движения (при отсутствии влияния окружающих людей), зависящая от вида пути (j) и уровня эмоционального состояния (э) людей, м/мин; aj – коэффициент, определяющий степень влияния плотности потока при движении по j-му виду пути; Dj – текущее значение плотности потока, чел/м2; D0,j – пороговое значение плотности потока, по достижении которого плотность становится фактором, влияющим на скорость движения, чел/м2.
Разработка методологии шкалирования эмоциональных состояний людей и выделение соответствующих им категорий движения (комфортное, спокойное, активное, повышенной активности), которым соответствуют определенные интервалы скоростей, является следующим важнейшим этапом в развитии теории людских потоков. Для расчетов были приняты средние значения скоростей здоровых взрослых людей соответствующие категории движения повышенная активность: V0 = 100 м/мин – для горизонтального пути, проема и лестницы вниз; V0 = 60 м/мин – для лестницы вверх.
Факторы, влияющие на возникновение пожаров и гибель людей в многоэтажных жилых зданиях
Концентрация, рост количества жилых зданий и их этажности во Вьетнаме ежегодно увеличивается. Вместе с тем, как показывает статистика, это ведет к увеличению количества пожаров и гибели людей. Такая тенденция в области пожарной безопасности является пагубной для развития страны и требует подробного анализа сложившейся ситуации.
Изучение пожарной обстановки в любой стране представляет собой многоплановое исследование, которое нуждается в серьезном информационном и методологическом обеспечении. Поэтому, анализируя проблемы пожаров и гибели людей во Вьетнаме, нужно оценить не только текущие параметры пожарной опасности этой страны, но и их экономические, климатические, исторические, социальные особенности и традиции.
Вне всякого сомнения, на обстановку с пожарами большое влияние оказывает климатический фактор и географическое расположение страны [65, 71, 72]. То есть чем выше температура воздуха и чем он суше, тем выше вероятность возникновения пожаров, соответственно, и жертв.
Вьетнам находится в восточной части Индокитайского полуострова в тропическом поясе Земли, для которого характерен жаркий переменчивый климат при среднегодовой температуре воздуха от 22 до 25 C. Из-за своего климата страна подвержена опасности засухи, сходу оползней, наводнений. По данным отчета [73], Вьетнам входит в пятерку стран, в которых незначительное изменение погодных условий влияет в наибольшей степени на возникновение стихийных бедствий.
Несмотря на то, что Республика Вьетнам является небольшим по площади государством в Юго-Восточной Азии, она всё же обладает различными климатическими условиями по всей своей территории. Можно считать, что 17-я параллель делит территорию Вьетнама на две части – Северный Вьетнам и Южный Вьетнам. На севере Вьетнама существует четкое разделение сезонов: короткая и прохладная зима сменяется солнечной весной, теплым летом и мягкой осенью. Иногда зимой, из-за проникновения холодного воздуха из Китая температура понижается до 1 С, и в горах можно увидеть снег. К тому же ежегодно осенью и зимой в северо-центральную часть Вьетнама приходит много мощных тайфунов с моря. Рельеф Северного Вьетнама большей частью горный, небольшие равнины сформированы дельтой реки Красной. При движении на юг горы уступают место равнинам и широким рекам. Погодные условия Юга Вьетнама отличаются от Севера и представляют собой только 2 сезона: сухой и дождливый [74]. Исследования пожарной обстановки во Вьетнаме, описанные в работе [75], основанной на теории интегральных пожарных рисков, интенсивно использующейся в настоящее время [76], показали существенное различие количества пожаров и гибели людей на всех объектах (в том числе и в жилых зданиях) в разных округах Вьетнама в период 2001–2012 гг. Автором статьи [75] были определены следующие пожарные риски: R1 – количество пожаров в год на 1000 человек населения; R2 – количество жертв на 100 пожаров; R3 – количество жертв на 100 000 пожаров в год.
Результаты расчетов показали, что в южных регионах Вьетнама пожарные риски по всем 3 показателям выше, нежели в северных регионах. Особое внимание заслуживает риск R2, характеризующий гибель людей на 100 пожаров, величина которого на Юге существенно отличается от величины, полученной для Севера Вьетнама. Так, значение риска R2 в Центральном нагорье (6,028), превышает значение риска в Северном Мидлендсе и горных провинциях (1,948) более чем в 3 раза, что подтверждает теорию о влиянии климата на пожарную опасность.
Производственный рост, увеличение энергопотребления и строительство объектов влекут за собой увеличение количества пожаров и погибших в них людей. За последнее годы во Вьетнаме наблюдается увеличение темпа экономического роста [77]. Активная интеграция в региональную и мировую экономику (особенно недавнее вступление в ВТО), возросшие объемы прямых иностранных инвестиций, развитие туризма на более высоком уровне и широкий спектр программ развития инфраструктуры являются двигателями устойчивого экономического роста Вьетнама. Учитывая тенденции роста экономики, многие специалисты стали называть Вьетнам «будущим тигром Азии» [78].
Следуя путем социализма, одним из направлений развития, правительство Вьетнама рассматривает решение жилищной проблемы, подразумевающее строительство большого количества жилых зданий.
Увеличение жилплощади напрямую способствует увеличению вероятности возникновения пожаров и гибели в них людей, что подтверждают статистические данные, приведенные в предыдущем разделе работы. Однако высокий темп роста населения страны, несмотря на увеличение жертв от пожаров, предопределяет необходимость интенсивного ежегодного увеличения жилплощади.
В целом в начале двухтысячных годов во Вьетнаме преобладали 2-х и 5-этажные блокированные дома (около 50 % жилого фонда) на участках размерами около 3–512–20 м2. Такая высокая плотность застройки и дефицит земельного фонда, а также высокий ежегодный прирост населения остро вызвали проблему массового жилища. В связи с этим сейчас в городах Вьетнама опережающими темпами ведется строительство многоэтажных многоквартирных жилых домов. Органы планирования и управления считают, что увеличение количества подобных зданий способно само по себе смягчить жилищный кризис [79].
Согласно положеням Доклада Управления противопожарной безопасности Вьетнама, в городе Ханой [80] на конец 2014 года из общего количества зданий жилого назначения 17,4 % составляли здания до 5 этажей, доля зданий от 5 до 8 этажей составляла 17,8 %. Жилые здания от 9 этажей и выше в городе Ханое составляют подавляющее большинство (64,8 %).
Таким образом, рост многоэтажных жилых зданий во Вьетнаме становится с каждым годом все больше. Большая высота зданий повышает его пожарную опасность и является причиной затруднения подачи средств тушения, создавая условия для быстрого развития пожара.
Анализ пожаров в таких зданиях как во Вьетнаме, так и в других странах, показал, что основными путями распространения опасных факторов пожара служат лестничные клетки, шахты лифтов, а также мусоропроводы и другие вертикальные коммуникации. Этому способствуют часто применяемые горючие материалы для отделки коридоров и лифтовых холлов. Блокирование лестничных клеток опасными факторами пожара делает эвакуацию людей невозможной и требует привлечения большого количества сил и специальной техники для осуществления спасения.
Причиной блокирования лестничных клеток очень часто служат ошибки в проектировании и эксплуатации зданий, в частности по факту отсутствия решений изоляции помещений и этажей разной функциональной пожарной опасности. Вьетнамские проектировщики обычно предусматривают варианты планировки с использованием первых и подвальных этажей под стоянку для мотоциклов и легких автомобилей. Эти помещения имеют прямую связь с лестничными клетками здания, что в результате пожара быстро блокирует её опасными факторами пожара [81].
Выявление зависимости между плотностью и скоростью движения людских потоков в жилых зданиях
Объемно-планировочные решения являются важнейшим направлением противопожарной защиты в системе мер по обеспечению пожарной безопасности. Грамотное разделение здания противопожарными преградами и изоляция одних коммуникационных помещений от других ограничивает распространение опасных факторов по зданию. Особую роль в организации объемно-планировочных решений играет устройство эвакуационных путей и выходов, определяя высоту, ширину и протяженность маршрута движения людей во время вынужденной эвакуации. 2.4 Структура эвакуационных путей и выходов в жилых многоэтажных зданиях
Передвижение людей представляет собой важнейший функциональный процесс, который характерен для зданий любого назначения. Для передвижения людей в помещениях предусматриваются проходы, а в зданиях – коммуникационные помещения. Коммуникационные помещения занимают в зданиях относительно большую площадь, поэтому выбор их рациональных размеров может дать, кроме всего прочего, существенный экономический эффект.
Передвижение людей оказывает большое влияние на планировочные решения помещений и зданий, формируя в их структуре среду для формирования так называемых людских потоков. Правильная организация путей и выходов в жилых зданиях обеспечивает комфортность движения при осуществлении повседневной деятельности и имеет важное значение для обеспечения вынужденной эвакуации людей в случае пожара. В случае эвакуации из жилого дома при возникновении пожара квартиры (жилые ячейки) будут являться начальными участками движения людей. Размеры квартир во Вьетнаме устанавливаются в соответствии с требованиями документа [103]. Согласно п. 2.1.3 [103] квартиры должны иметь как минимум одну жилую комнату и санитарную зону. Минимальный размер квартиры должен быть не менее 20 м2.
В соответствии с п. 2.1.7 [103], высота жилых помещений квартир не должна быть менее 2,7 м, при этом помещения кухни и туалетных комнат допускается проектировать не менее 2,4 м. Поскольку квартира является неотъемлемой частью личного пространства людей, требования к размерам проходов во внутреннем пространстве квартиры нормативными документами не регламентируются. Это определяется потребностями самих жильцов.
Протяженность пути движения от самой удаленной точки квартиры до входа в лестничную клетку зависит от геометрических размеров самой жилой ячейки, но в большинстве случаев это расстояние составляет 5 до 15 м. Квартиры, расположенные на двух этажах (уровнях), при высоте расположения верхнего этажа более 18 м должны иметь эвакуационные выходы с каждого этажа (п. 3.2.6 [102]).
Также каждая квартира, расположенная на высоте более 15 м, кроме эвакуационного, должна иметь аварийный выход, в соответствии с п. 3.2.6 [102]. Планировка квартир, т. е. взаимное расположение помещений в её пространстве, может быть различной и зависит от требований удобства проживания. Средством обеспечения такого удобства служит функциональное зонирование помещений квартиры. В настоящее время существует огромное количество квартирных планировок, и отразить все не представляется возможным.
Определяющим фактором, оказывающим влияние на планировку квартиры, является её размещение в объеме жилого дома, а именно: ориентация квартир на одну или несколько его сторон. В качестве примера на рисунках 2.23 и 2.24 приведены современные планировки квартир во Вьетнаме с разной ориентацией окон и отображением маршрутов эвакуации жильцов.
Ориентация и устройство окон является важным элементом в организации естественного освещения квартир. В соответствии с п. 2.1.2 [103] не менее 40 % всех комнат квартир должны иметь естественное освещение.
Первый этап эвакуации человек заканчивает, когда доберется от наиболее удаленной точки до выхода из квартиры. Выйдя из квартиры, люди, как правило, попадают в коридор и продолжают передвигаться по нему, приступая тем самым ко второму этапу эвакуации.
Нормируемое максимальное расстояние от двери квартиры до выхода наружу или в лестничную клетку, определяется в соответствии с приложением G [102]. Эти требования приведены в таблице 2.2. Рисунок 2.23 – Планировка квартиры, имеющей одностороннюю ориентацию окон с отображением маршрутов эвакуации жильцов
Представленные в таблице 2.2 требования по удаленности выходов из квартир в точности совпадают с российскими нормативными требованиям приведенными в [96].
В России, в отличие от Вьетнама, на протяженность коридора, ведущего от двери наиболее удаленной квартиры до выхода с этажа, существенное влияние оказывает наличие естественного освещения. Так, в соответствии с [96], коридор или холл в секции жилого здания, не имеющий оконного проема в торце, должен иметь длину не более 12 м.
Во Вьетнаме ширина горизонтальных участков путей эвакуации (коридоров) и пандусов, по которым могут эвакуироваться из помещений класса Ф1 более 15 человек, должна быть не менее 1,2 м (п. 3.3.6 [102]).
При общей площади квартир на этаже более 500 м2 этаж должен иметь не менее 2 выходов (3.2.6 [102]).
Согласно п. 2.10.3.12 [103], в многоквартирных в жилых домах высотой более 100 м должны устраиваться безопасные зоны с пределами огнестойкости конструкций не менее REI 150. Максимальная удаленность безопасной зоны по вертикали не должна превышать 20 этажей.
Разработка комплекса мер для снижения риска гибели людей в жилых зданиях
Динамика опасных факторов пожара зависит от эффективности систем противопожарной защиты, размещения очага пожара и величины пожарной нагрузки в помещении возникновения очага пожара. Принимая во внимание низкую надежность систем пожарной автоматики и особенно систем противодымной защиты, в рамках настоящего исследования принимался наиболее опасный сценарий – свободное развитие пожара.
В результате анализа различных мест возможного возникновения очага пожара в здании жилого дома были выбраны 4 сценария развития пожара (рисунки 4.1–4.2): – сценарий 01: пожар происходит в пространстве автостоянки подвального этажа; – сценарий 02: пожар происходит в жилом помещении 2-го этажа; – сценарий 03: пожар происходит в жилом помещении 10-го этажа; – сценарий 04: пожар происходит в жилом помещении 17-го этажа; В каждом из описанных сценариев принималось, что на этаже пожара дверь в лестничную клетку открыта, а на всех остальных этажах – закрыта. Это соответствует условию выбора такого сценария пожара, при котором дым не будет «растекаться» по другим этажам, а будет концентрироваться в лестничной клетке, блокируя пути эвакуации. Очаг пожара в помещении 17-го тажа - сценарий 04 Очаг пожара в помещении 10-го тажа - сценарий Очаг пожара в помещении 2-го тажа – сценарий 02 20 000 Очаг пожара в подвале – сценарий Рисунок 4.1 – Структурная схема с указанием мест размещения очагов пожара
При реализации данных сценариев пожара опасные факторы пожара, образовавшиеся в помещении очага пожара, проникают в центральный коридор и далее в пространство лестничной клетки. В результате развития пожара распространение опасных факторов пожара происходит по объему лестничной клетки, блокируя тем самым выходы с этажей в лестничную клетку и наружу. Контрольные точки измерения опасных факторов пожара находятся на выходе с этажа в лестничную клетку (рисунок 4.2).
В соответствии с данными наиболее часто применяемого для данного вида расчетов источника [122], были выбраны пожарно-технических характеристики горючей нагрузки для каждого из сценариев пожара (таблицы 4.1 и 4.2). Для сценария 01 была выбрана горючая нагрузка: «Автомобиль; 0,3 (резина, бензин)+0,15 (ППУ, иск. кожа ПВХ)+0,1 эмаль», для сценариев 02–04 была выбрана горючая нагрузка: «Здания I–II степени огнестойкости; мебель + бытовые изделия». Таблица 4.1 – Значения показателей пожарной опасности горючей нагрузки по [122] Пожарная нагрузка Выделение токсичных продуктов горения, кг/кг co2 CO HCL Здания I-II степени огнестойкости; мебель + бытовые изделия 13800,0 0,0108 0,0145 270,00 1,030 0,203 0,0022 0,014 Автомобиль; 0,3 (резина, бензин)+0,15 (ПП У, иск. кожа ПВХ)+0,1 эмаль 31700,0 0,0068 0,0233 487 2,64 1,295 0,097 0,0109 Для определения времени блокирования путей эвакуации опасных факторов пожара был применен полевой метод моделирования пожара в здании при помощи программы Fire Dynamic Simulator (FDS), реализующей вычислительную гидродинамическую модель тепломассопереноса при горении. FDS численно решает уравнения Навье – Стокса для низкоскоростных температурно-зависимых потоков, особое внимание уделяется распространению дыма и теплопередаче при пожаре. Модель представляет собой систему уравнений в частных производных, включающую уравнение сохранения массы, момента и энергии, и решается на трехмерной регулярной сетке. Тепловое излучение рассчитывается методом конечных объемов на этой же сетке [123]. В качестве графического интерфейса для программы FDS была применена программа PyroSim, разработанная компанией Thunderhead Engineering.
При анализе дальнейших расчетов необходимо иметь в виду вероятностную природу (стохастичность) процесса распространения опасных факторов пожара, формируемую технологической неоднородностью пожарной нагрузки [20] и её размещением [124, 125]. Иллюстрация фрагментов динамики развития опасных факторов пожара в пространстве лестничной клетки для различных сценариев представлена на рисунках 4.3–4.6.