Расчет легкосбрасываемых конструкций

Расчет площади легкосбрасываемых конструкций

В помещениях, где возможно образование взрывоопасной газо-, паро- или пылевоздушной смеси, при воспламенении может быстро повыситься внутреннее давление. Такое воздействие способно повредить стены, перекрытия, покрытие и несущие элементы здания.

Легкосбрасываемые конструкции предназначены для своевременного освобождения наружного проёма и сброса избыточного давления. Они должны сработать раньше, чем нагрузка достигнет значения, опасного для основных строительных конструкций помещения.

ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ» выполняет расчет легкосбрасываемых конструкций для проектируемых, реконструируемых и эксплуатируемых объектов в Минске и по всей Беларуси. Специалисты определяют требуемую площадь, анализируют параметры помещения, характеристики взрывоопасной смеси, допустимое давление и конструктивное исполнение наружных проёмов.

Расчёт позволяет установить, можно ли использовать предусмотренное проектом остекление, специальные панели или другие наружные элементы в качестве легкосбрасываемых конструкций. При недостаточной площади или несоответствии параметров подготавливаются рекомендации по корректировке решения.

Что такое легкосбрасываемые конструкции

Легкосбрасываемая конструкция представляет собой наружный ограждающий элемент или заполнение проёма, способное вскрываться, смещаться или разрушаться при достижении установленного избыточного давления.

После освобождения проёма продукты горения и несгоревшая часть смеси получают возможность выходить наружу. За счёт этого уменьшается скорость дальнейшего повышения давления внутри помещения и снижается воздействие на основные конструкции здания.

К легкосбрасываемым решениям могут относиться предусмотренные нормативными требованиями виды остекления, специальные стеновые панели, открывающиеся или смещаемые элементы наружных ограждений и другие системы с подтверждёнными характеристиками.

Какую задачу решает легкосбрасываемая конструкция

Основная задача состоит не в предотвращении воспламенения смеси, а в ограничении давления после начала взрывного горения. Поэтому легкосбрасываемые конструкции являются частью комплекса защиты и не заменяют вентиляцию, герметизацию оборудования, контроль утечек, аварийное отключение и другие профилактические мероприятия.

Правильно запроектированная система должна:

иметь достаточную площадь;
срабатывать при расчётном давлении;
освобождать проём за необходимое время;
не создавать чрезмерного сопротивления выходящим газам;
учитывать свойства возможной взрывоопасной смеси;
соответствовать конструктивным возможностям наружной стены или покрытия;
не создавать недопустимую опасность для людей и соседних объектов снаружи.

Почему обычного окна может быть недостаточно

Наличие окон в помещении ещё не означает, что всё остекление можно включить в расчётную площадь легкосбрасываемых конструкций. Необходимо учитывать площадь отдельного стекла, его толщину, тип, способ закрепления, характеристики рамы и условия разрушения или вскрытия.

Многослойное, закалённое, армированное или специальное ударостойкое стекло может вести себя иначе, чем одинарное остекление. Возможность его использования должна подтверждаться нормативными требованиями или характеристиками специальной системы.

Проем должен открываться наружу фактически, а не только на чертеже

Если перед наружной поверхностью расположены пристройка, замкнутый двор, навес, оборудование или другая преграда, условия сброса давления могут отличаться от принятых в расчёте. Поэтому необходимо учитывать фактическое расположение проёмов и свободное пространство снаружи.

Для каких помещений необходим расчет

В соответствии с требованиями СН 2.02.05-2020 наружные легкосбрасываемые конструкции предусматриваются в помещениях категорий А и Б, кроме установленных нормативными документами исключений. Требуемая площадь определяется расчётом по применимой методике СП 2.02.01.

Категория помещения должна быть предварительно подтверждена расчётом. Присвоение категории только по названию производства или наличию горючей жидкости не позволяет правильно определить необходимость и параметры легкосбрасываемых конструкций.

Помещения категории А

К категории А могут относиться помещения, в которых обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и другие вещества, способные при установленных условиях образовывать взрывоопасные смеси.

Для расчёта необходимо знать количество вещества, возможное время аварийного выхода, параметры оборудования, характеристики вентиляции и геометрию помещения.

Помещения категории Б

К категории Б могут относиться помещения с горючей пылью, волокнами, определёнными горючими жидкостями и другими веществами, способными сформировать взрывоопасную смесь.

При анализе пылевых процессов учитываются пыль, находящаяся во взвешенном состоянии, возможное поступление из оборудования и отложения, которые могут быть вовлечены во взрыв.

Примеры объектов

Расчет легкосбрасываемых конструкций помещения может потребоваться для:

производственных цехов с обращением горючих газов;
помещений с легковоспламеняющимися жидкостями;
участков приготовления или нанесения лакокрасочных материалов;
насосных и технологических помещений;
лабораторий с пожаровзрывоопасными веществами;
участков измельчения и переработки горючих материалов;
помещений с образованием горючей пыли;
производств, связанных с мукой, зерном, сахаром или древесной пылью;
аккумуляторных помещений при наличии соответствующих условий;
складов и технологических участков категорий А и Б;
других помещений, в которых расчётом подтверждена возможность взрывоопасного процесса.

Окончательное решение принимается не по приведённому примеру, а по результатам категорирования и анализа конкретной технологии.

Связь расчета с категорией помещения

До определения площади легкосбрасываемых конструкций необходимо подтвердить категорию помещения и установить расчётные параметры возможного взрыва. Эти работы связаны между собой и должны выполняться на основании согласованных исходных данных.

Сначала определяется категория

Категорирование предусматривает анализ веществ, материалов и технологических процессов. Для газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, пыли и волокон рассчитывается возможное избыточное давление взрыва.

Если помещение относится к категории А или Б и не подпадает под предусмотренное исключение, возникает необходимость рассмотреть устройство наружных легкосбрасываемых конструкций.

Подробнее об определении категории можно узнать на странице «Расчёт категорий помещений, зданий и наружных установок».

Затем уточняются параметры взрыва

Для расчёта площади используются характеристики смеси и помещения, влияющие на динамику повышения давления. Исходные данные не должны противоречить сведениям, принятым при категорировании.

Если после определения категории изменились оборудование, количество веществ, вентиляция или технологическая схема, расчётные параметры необходимо проверить повторно.

Связанная услуга представлена на странице «Расчёт переменной пожарной нагрузки и избыточного давления возможного взрыва».

Почему нельзя использовать категорию соседнего помещения

Даже одинаковые по назначению помещения могут отличаться объёмом, количеством оборудования, расходом веществ, производительностью вентиляции и параметрами возможной аварии. Поэтому категория и параметры легкосбрасываемых конструкций определяются отдельно для каждого расчётного случая.

Какие конструкции могут быть легкосбрасываемыми

Конкретный тип выбирается с учётом архитектурных, технологических и конструктивных особенностей объекта. Решение должно иметь прогнозируемые характеристики вскрытия и соответствовать условиям применимой нормативной методики.

Одинарное оконное остекление

В предусмотренных нормативными требованиями случаях в качестве легкосбрасываемой конструкции может использоваться одинарное остекление. При этом проверяются размеры отдельных стекол, их толщина, площадь и способ закрепления.

В расчёт включается не вся площадь оконного проёма, а площадь элементов, которые соответствуют требованиям и способны освободить проём при заданном воздействии.

Что необходимо проверить для остекления

тип стекла;
толщину стекла;
площадь отдельного остеклённого элемента;
соотношение его сторон;
конструкцию рамы;
способ закрепления стекла;
наличие плёнок и защитных покрытий;
количество импостов и переплётов;
фактическую свободную площадь после разрушения;
расположение проёма в наружной стене;
безопасность зоны возможного разлёта осколков.

Стеклопакет не следует автоматически считать легкосбрасываемым

Двухкамерное или многослойное заполнение обладает другой массой и характером разрушения. Возможность его использования должна подтверждаться характеристиками специальной конструкции и соответствием применимым требованиям.

Смещаемые панели

Специальные панели могут освобождать проём путём смещения после разрушения или срабатывания удерживающих элементов. Для такого решения важны масса панели, площадь, давление вскрытия, конструкция креплений и направление перемещения.

Панель не должна заклиниваться из-за деформации рамы, отделки, крепежа или расположенных рядом конструкций. Способ её удержания после срабатывания определяется проектным решением с учётом безопасности прилегающей территории.

Поворотные и открывающиеся элементы

В отдельных системах заполнение проёма открывается наружу вокруг предусмотренной оси. Для расчёта необходимо учитывать массу элемента, расположение креплений, момент открывания и сопротивление механизмов.

Обычная открывающаяся створка не становится легкосбрасываемой без подтверждения того, что она сработает при необходимых параметрах давления.

Элементы наружных стен и покрытий

Для некоторых объектов могут применяться специальные участки наружных стен или покрытия. Такое решение должно учитывать конструктивную схему здания, снеговые и ветровые нагрузки, герметичность, эксплуатационные воздействия и безопасное направление сброса.

Возможность использования покрытия зависит от планировки помещения и нормативных ограничений. Нельзя без дополнительного обоснования переносить решение, рассчитанное для наружной стены, на кровлю.

Что определяется в процессе расчета

Расчет параметров легкосбрасываемых конструкций не ограничивается делением объёма помещения на условный коэффициент. В зависимости от методики необходимо учитывать процессы образования, горения и истечения смеси, а также динамику вскрытия наружных элементов.

В процессе работы могут определяться:

расчётный объём помещения;
свободный объём для образования смеси;
вид и параметры горючего вещества;
масса или объём взрывоопасной смеси;
начальное давление и температура;
допустимое давление на строительные конструкции;
давление начала вскрытия легкосбрасываемого элемента;
необходимая площадь сбросного проёма;
фактическая площадь предусмотренных конструкций;
коэффициенты расхода через открывшийся проём;
масса подвижного или разрушаемого элемента;
время освобождения проёма;
условия размещения элементов по наружным ограждениям;
остаточное давление после начала сброса;
соответствие принятого решения расчётному критерию.

Требуемая площадь

Расчет площади легкосбрасываемых конструкций позволяет определить минимальную площадь наружных элементов, которая требуется для ограничения давления в рассматриваемом помещении.

Итоговая величина зависит не только от объёма помещения, но и от вида смеси, интенсивности взрывного горения, допустимого давления, характеристик проёма и скорости срабатывания конструкции.

Фактическая площадь

После определения требуемого значения подсчитывается фактическая площадь предусмотренных проектом элементов. Из общей площади фасада или окон исключаются участки, которые не освобождают проём либо не соответствуют требованиям к выбранному типу конструкции.

Давление вскрытия

Конструкция должна сработать при давлении, которое позволяет ограничить воздействие на основные элементы здания. Если для вскрытия требуется слишком большое усилие, стена или перекрытие могут получить повреждения раньше, чем освободится проём.

Допустимое давление для здания

Допустимое значение принимается с учётом конструктивной схемы и характеристик ограждающих и несущих элементов. Оно должно иметь техническое обоснование и соответствовать применимой методике.

Почему площадь и давление рассматриваются совместно

Большой проём не обеспечивает требуемую защиту, если его заполнение вскрывается слишком поздно. В то же время быстро срабатывающий элемент недостаточной площади не сможет обеспечить необходимый сброс продуктов горения.

Расположение легкосбрасываемых конструкций

Помимо общей площади необходимо правильно распределить элементы по наружным ограждениям. Решение должно учитывать геометрию помещения, расположение возможного источника смеси и условия распространения пламени.

Размещение в наружных стенах

Проёмы располагаются таким образом, чтобы после их вскрытия продукты горения выходили непосредственно наружу. Наличие перед проёмом закрытого помещения, пристройки или другого препятствия может сделать решение неприемлемым.

Распределение по длине помещения

В вытянутых помещениях сосредоточение всех легкосбрасываемых элементов только в одной торцевой стене может не обеспечивать требуемые условия. Размещение проверяется с учётом соотношения сторон и требований нормативных документов.

Размещение в покрытии

При использовании специальных элементов покрытия учитываются их масса, снеговая и ветровая нагрузка, герметичность, способ крепления и возможность беспрепятственного смещения или разрушения.

Безопасность прилегающей территории

При вскрытии конструкции её элементы, осколки и продукты горения могут выходить наружу. Поэтому возле проёмов необходимо учитывать пешеходные пути, входы, рабочие места, дороги, соседние здания и технологическое оборудование.

Расчёт площади не отменяет необходимость безопасно организовать наружную зону возможного срабатывания.

Какие исходные данные необходимы

Полный перечень определяется после анализа помещения и выбранного типа легкосбрасываемой конструкции. Для предварительной оценки можно предоставить планы, разрезы, категорию помещения и описание технологического процесса.

Сведения о помещении

назначение помещения;
подтверждённая категория по взрывопожарной опасности;
длина, ширина и высота;
строительный и свободный объём;
соотношение сторон;
расположение наружных стен;
планы и разрезы;
конструктивная схема здания;
материалы стен, перекрытий и покрытия;
расчётное допустимое давление;
сведения о соседних помещениях;
характеристики прилегающей территории.

Сведения о веществах и технологии

наименование горючих газов, жидкостей, пыли или волокон;
физико-химические характеристики веществ;
максимальное количество в помещении;
температура и давление в оборудовании;
параметры технологических аппаратов;
диаметры и длина трубопроводов;
время аварийного отключения;
возможная площадь разлива;
интенсивность испарения;
условия образования пылевоздушной смеси;
характеристики вентиляции;
результаты расчёта возможного избыточного давления.

Сведения о проектируемых конструкциях

тип легкосбрасываемых элементов;
количество и размеры наружных проёмов;
размеры каждого заполнения;
тип и толщина остекления;
характеристики рамы и переплётов;
масса смещаемой панели;
конструкция креплений;
давление вскрытия;
направление перемещения;
фактическая свободная площадь после срабатывания;
техническая документация производителя;
протоколы испытаний или другие подтверждающие документы.

Если часть информации отсутствует

Заказчику не требуется самостоятельно определять все расчётные параметры. Для начала можно передать имеющуюся проектную документацию и краткое описание технологии.

Специалисты ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ» проверят материалы и подготовят перечень недостающих данных. При необходимости проводится обследование помещения и уточняются фактические размеры наружных проёмов.

Как проходит выполнение расчета

1. Проверка необходимости легкосбрасываемых конструкций

Изучается назначение помещения, его категория и технологический процесс. Специалист проверяет применимость требований и наличие предусмотренных исключений.

2. Анализ исходной документации

Проверяются планы, разрезы, конструктивные решения, результаты категорирования и характеристики возможной взрывоопасной смеси.

3. Определение расчетного сценария

Выбирается обоснованный неблагоприятный сценарий, соответствующий технологии. Устанавливаются вид смеси, её количество, параметры помещения и допустимое давление.

4. Анализ наружных ограждений

Определяется, какие стены или участки покрытия могут использоваться для размещения легкосбрасываемых конструкций. Проверяется свободный выход наружу и безопасность прилегающей территории.

5. Определение требуемой площади

По применимой методике рассчитывается минимальная площадь проёмов, необходимая для ограничения избыточного давления.

6. Проверка параметров выбранной конструкции

Анализируются площадь, масса, давление вскрытия, способ закрепления и скорость освобождения проёма. Для остекления учитываются характеристики отдельных стеклянных элементов.

7. Сравнение требуемой и фактической площади

Определяется, достаточно ли предусмотренных элементов и соответствуют ли они условиям расчёта. При недостатке площади рассматриваются варианты корректировки.

8. Подготовка заключения

Заказчик получает документ с описанием помещения, исходными данными, методикой, результатами и выводами по принятому конструктивному решению.

Что входит в готовое заключение

В зависимости от задачи расчётная документация может включать:

описание помещения и его назначения;
подтверждённую категорию;
перечень использованных исходных документов;
геометрические характеристики помещения;
описание технологического процесса;
сведения о горючих веществах;
параметры возможной взрывоопасной смеси;
расчётный сценарий аварии;
принятое допустимое давление;
описание выбранного типа легкосбрасываемых элементов;
расчёт необходимой площади;
расчёт или проверку давления вскрытия;
определение фактической свободной площади;
схему размещения проёмов;
сопоставление требуемых и проектных показателей;
ссылки на применённые нормативные документы;
вывод о достаточности принятого решения;
рекомендации по корректировке при выявлении несоответствия.

Заключение оформляется для конкретных параметров помещения и выбранной конструкции. Переносить его результат на другой объект без проверки исходных условий некорректно.

Что делать при недостаточной площади

Если проектные проёмы не обеспечивают требуемую площадь или не соответствуют условиям срабатывания, рассматриваются варианты изменения архитектурного и конструктивного решения.

В зависимости от объекта можно рассмотреть:

увеличение размеров существующих наружных проёмов;
устройство дополнительных проёмов;
изменение деления окон на отдельные элементы;
замену типа остекления;
применение специальных смещаемых панелей;
изменение массы наружного элемента;
корректировку крепёжных и предохранительных узлов;
распределение конструкций по нескольким наружным стенам;
использование специальных элементов покрытия при допустимости такого решения;
изменение расположения технологического оборудования;
уменьшение расчётного количества опасного вещества;
корректировку технологической схемы;
снижение времени аварийного поступления вещества;
другие предусмотренные проектом противоаварийные мероприятия.

Выбранное решение повторно проверяется расчётом. Простого увеличения общей площади окон недостаточно, если их заполнение не обладает необходимыми характеристиками вскрытия.

Типичные ошибки при проектировании

В расчет включается вся площадь окон

Не каждое стекло или створка соответствует требованиям к легкосбрасываемому элементу. Необходимо определить фактическую площадь частей, способных освободить проём в предусмотренных условиях.

Не учитываются рамы и переплеты

Площадь строительного проёма и свободная площадь после срабатывания могут отличаться. Импосты, рамы и другие элементы способны уменьшать эффективное сечение для сброса давления.

Стеклопакет автоматически считается легкосбрасываемым

Многослойное заполнение имеет другие характеристики разрушения. Возможность его применения должна быть подтверждена нормативно или технической документацией специальной системы.

Не проверяется давление вскрытия

Даже достаточная по размеру панель не выполнит свою функцию, если её крепления разрушаются при чрезмерно высоком давлении.

Используется неправильная категория помещения

Если категория назначена приблизительно или расчёт выполнен по устаревшим данным, последующее определение площади будет основано на недостоверных параметрах.

Не учитывается свободный объем

Значительное технологическое оборудование может уменьшать пространство, в котором образуется смесь. Расчётный объём должен определяться по условиям применимой методики.

Все элементы размещаются в одной части вытянутого помещения

При значительном соотношении сторон помещения необходимо проверить требования к распределению легкосбрасываемых конструкций. Недостаточно подтвердить только их общую площадь.

Не анализируется наружная опасная зона

Сброс давления через проём может сопровождаться выходом горячих газов, пламени или элементов конструкции. Расположение входов, проходов и оборудования снаружи должно учитываться при проектировании.

Когда необходимо актуализировать расчет

Расчёт соответствует только тем исходным условиям, которые были приняты при его выполнении. Повторная проверка может потребоваться, если:

изменилось назначение помещения;
изменилась категория по взрывопожарной опасности;
начали использоваться другие газы, жидкости или пыли;
увеличилось количество опасного вещества;
заменено технологическое оборудование;
изменились параметры трубопроводов;
изменилось время аварийного отключения;
реконструирована вентиляционная система;
изменились размеры или объём помещения;
заложена часть наружных проёмов;
заменено одинарное остекление на стеклопакеты;
изменены рамы или переплёты;
заменены смещаемые панели;
изменена масса или конструкция креплений;
возле проёмов появилась пристройка или другое препятствие;
скорректировались применимые нормативные требования.

Специалист предварительно оценивает влияние изменений и определяет, требуется ли полный перерасчёт или проверка отдельных параметров.

От чего зависят стоимость и сроки

Стоимость определяется после изучения планировки, категории, технологии и предусмотренного конструктивного решения. Помещения одинакового объёма могут значительно отличаться по сложности расчёта из-за разных веществ и типов наружных элементов.

На стоимость и продолжительность работы влияют:

количество помещений;
их размеры и конфигурация;
категория по взрывопожарной опасности;
вид горючей смеси;
сложность технологического процесса;
наличие расчёта давления возможного взрыва;
тип легкосбрасываемых конструкций;
количество и размеры проёмов;
необходимость проверки остекления;
сложность креплений специальных панелей;
полнота исходной документации;
необходимость обследования;
количество рассматриваемых вариантов;
необходимость корректировки проектных решений;
объём последующего сопровождения.

Для предварительной оценки можно предоставить план и разрез помещения, результаты категорирования, сведения о технологии и чертежи предусмотренных наружных проёмов.

Преимущества профессионального расчета

Расчет легкосбрасываемых конструкций в Минске требует совместного анализа технологической и строительной части проекта. Ошибка в параметрах смеси, допустимом давлении или характеристиках окна способна привести к неправильному определению площади.

Обращаясь в ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ», заказчик получает:

проверку необходимости легкосбрасываемых конструкций;
анализ категории помещения;
проверку исходных параметров возможного взрыва;
учёт геометрии и конструктивной схемы помещения;
расчёт требуемой площади;
проверку фактической площади наружных элементов;
анализ остекления, панелей и креплений;
оценку расположения проёмов;
понятное оформление исходных данных и результатов;
рекомендации при недостаточной площади;
возможность взаимодействия с архитекторами, конструкторами и технологами.

Другие виды технических обоснований представлены в разделе «Расчёты в области пожарной безопасности».

Часто задаваемые вопросы

Можно ли определить площадь по объему помещения без подробного расчета?

Требуемая площадь определяется по применимой методике с учётом параметров помещения, взрывоопасной смеси, допустимого давления и характеристик конструкции. Упрощённое значение не всегда подходит для конкретного проектного решения.

Можно ли использовать обычные окна?

В предусмотренных случаях может использоваться остекление, соответствующее нормативным требованиям. Необходимо проверить тип и толщину стекла, размеры отдельных элементов, раму и фактическую площадь освобождаемого проёма.

Считается ли стеклопакет легкосбрасываемой конструкцией?

Обычный стеклопакет нельзя автоматически включать в расчёт. Возможность его применения должна подтверждаться характеристиками специальной системы и соответствием нормативным требованиям.

Всегда ли конструкции нужны для категории А или Б?

СН 2.02.05-2020 предусматривает наружные легкосбрасываемые конструкции для помещений категорий А и Б с учётом установленных исключений, включая отдельное положение для помещений вентиляционного оборудования. Применимость требования проверяется по актуальной редакции норм.

Можно ли разместить всю площадь на одной стене?

Это зависит от геометрии помещения и нормативных требований к распределению элементов. Для вытянутых помещений может потребоваться иное размещение.

Можно ли выполнить расчет без категории помещения?

Для обоснования необходимости конструкции и выбора исходного сценария требуется подтверждённая информация о взрывопожарной опасности помещения. Если категории нет, сначала проводится соответствующий расчёт.

Нужно ли учитывать вентиляцию?

Характеристики вентиляции могут влиять на параметры смеси, если методика допускает их учёт и выполняются установленные условия. Наличие вентилятора само по себе не является основанием для изменения результата.

Можно ли использовать один расчет для одинаковых помещений?

Это возможно, если помещения имеют одинаковые размеры, категорию, технологию, количество веществ, вентиляцию и конструкцию наружных проёмов. Все совпадающие параметры должны быть подтверждены.

Гарантирует ли расчет согласование проекта?

Расчёт является техническим обоснованием принятого решения, но итоговую оценку документации выполняет уполномоченная организация в пределах своей компетенции. Также проверяется соответствие остальных разделов проекта нормативным требованиям.

Заложите необходимую площадь до утверждения фасадов

Легкосбрасываемые конструкции влияют на архитектуру фасада, размеры наружных проёмов и конструкцию стен. Если расчёт выполняется после утверждения архитектурных решений, необходимую площадь не всегда удаётся разместить без переработки проекта.

Передайте специалистам ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ» планы помещения, результаты категорирования и информацию о предполагаемом остеклении или специальных панелях. После анализа будет определено, соответствуют ли проектные проёмы расчётной задаче и какие характеристики необходимо уточнить.

Своевременная проверка позволяет согласовать технологическую, архитектурную и конструктивную части проекта до заказа окон, панелей и других элементов наружного ограждения.

Оставить заявку