Pozar i Arh. Inzenjering, prirucnik, Beograd 2008

Prof dr Milovan Vidaković Barbara Vidaković, dipl. inž. Recenzenti: Dr Branko Todorović, red. prof. Mašinskog fakulteta u Beogradu Dr Miloš R. Perovoć, red. prof. Arhitektonskog fakulteta u Beogradu Dr Mirjana Mihajlović-Ristivojević, d.i.a. prof. Arhitektonskog fakulteta u Beogradu .. Dr Milorad Ristić, d.i.a, prof. Arhitekonskog fakulteta u Beogradu Dr Julije Cinkler, prof. Visoke tehničke škole strukovnih studija u Novom Sadu Mr Dragan Sekulović, dipl. ing. maš. Nikola Kleul, dipl. inž. maš. Mirjana Bušetić, dipl. inž. el. Milovan Glavonjić, dipl. inž. el. Dejan Savović, dipl. inž. Milorad Milić, dipl. inž. maš. Tomislav Nedić, dipl. inž maš. Dragiša Šimšić, Mihajlo Andrić, dipl. inž. maš Velja Tomić, dipl. inž. Saša Baković, prof VMŠ

Odlukom Katedre za materijalizaciju i konstrukcije Arhitektonskog fakulteta Univerziteta u Beogradu od 08.09.1995. godine, priručnik "Požar i arhitektonski inženjering" je preporučen kao studentska literatura iz oblasti: Urbanistički uslovi i konstruktivna zaštita objekata od požara. Odlukom Katedre za statistiku i konstrukcije Arhitektonskog fakulteta Univerziteta u Beogradu od 19.09.1995. godine, priručnik "Požar i arhitektonski inženjering" je preporučen kao univerzitetski udžbenik. Odlukom Katedre za zaštitu od požara i spasavanje Visoke inženjerske škole strukovnih studija TEHN/KUM TAURUNUM, Beograd -Zemun, preporučuje se priručnik "Požar i arhitektonski inženjering 2008." kao literatura za studente u oblasti zaštite od požara i osiguranja.

.

l

PRIRUČNIK Beograd 2008.

Izdavač:

"Fahrenheit" Beograd Za izdavača: Prof. Dr Milovan Vidaković

UMESTO PREGOVORA

Urednik: Prof. Dr Milovan Vidaković Autori: Prof. Dr Milovan Vidaković Barbara Vidaković, dipl. inž. Recenzenti: Dr Branko Todorović, red. prof. Mašinskog fakulteta u Beogradu Dr Miloš R. Perovoć, red. prof. Arhitektonskog fakulteta u Beogradu Dr Mirjana Mihajlović-Ristivojević, d.i.a. prof. Arhitektonskog fakulteta u Beogradu Dr Milorad Ristić, d.i.a, prof. Arhitekonskog fakulteta u Beogradu Dr Julije Cinkler, prof. Visoke tehničke škole strukovnih studija u Novom Sadu Mr Dragan Sekulović, dipl. ing.maš. Nikola Kleut, dipl. inž. maš. Mirjana Bušetić, dipl. inž. el. Milovan Glavonjić, dipl. inž. el. Dejan Savović, dipl. inž. Milorad Milić, dipl. inž. maš. Tomislav Nedić, dipl. inž- maš. Dragiša Šimšić, Mihajlo Andrić, dipl. inž. maš Velja Tomić, dipl. inžSaša Baković, prof. VMŠ Priprema za štampu: Milan Manojlović Štampa; Štamparija "PROMETEJ" Beograd Tiraž: 200 primertika

(

f' J;

l: JI fl '

_____________IL

Od svih mogućih uzroka razaranja građevinskih materijala i propadanja objekata, požar ne spada u one činioce razaranja koji se tokom njihove eksploatacije neminovno pojavljuju ali je njihovo dejstvo toliko razorno i opasno, kako po sigurnosti i stabilnosti samog objekta i njihove okoline tako i po bezbednost ljudi, a posledice su tako velike i teške, da se mogućnost i opasnost od požara uvek moraju uzimati u obzir. Stoga se kao imperativan zahtev javlja neophodnost kompleksnog prilaženja problenu požarne zaštite u svim oblicima ljudske aktivnosti a posebno u oblasti graditeljstva. Za razliku od situacije u razvijenim zemljama gde je rastuća svest o neophodnosti požarne zaštite, nametnuta kako interesima same države, tako i interesima društva za osiguranje, pratilo donošenje propisa iz ove oblasti, kod nas je taj posao urađen samo delimično; propisi o požarnoj zaštiti u nmogim aspektima nisu usaglašeni sa savremenim graditeljstvom, a poseban problem predstvlja nedostatak stručne literature iz ove oblasti... Knjiga ,,Arhitektonski inženjering i požar" bavi se svim aspektima problema i na jednom mestu sakuplja sve relevantne podatke u vezi sa zaštitom od požara, te u tom pogledu predstavlja jedinstven poduhvat ne samo kod nas, već prema našem saznanju, i u Evropi ... S obzirom na to kakvu potencijalnu opasnost požar predstavlja za arhitektonske objekte i kakve su ozbiljne posledice na njima u koliko je do njega došlo, u svetu se problem požarne zaštite izučavanja na arhitektonskim fakultetima. Zbog toga je ova.knjiga namenjena, pre svega arhitektima. Istovremeno ona je i multidisciplinarna kako bi arhitekte upoznala sa svim zahtevima koji se u domenu požarne zaštite mogu postaviti od strane stručnjaka drugih profila koji u poslu njinog sprovođenja sudeluju, i osposobila ih da rad tih drugih stručnjaka prate i koordiniraju... U prvih nekoliko poglavlja autor daje različite aspekte problema u vezi sa arhitektonskom praksom. Od urbanističkih, u okviru kojih se u I. poglavlju daje pregled urbanističkih uslova koji se postavljaju u vezi sa problemima požarne zaštite, preko projektantskih, kojima su obuhvaćeni svi relevantni propisi, strani i domaći, koji se moraju poštovati prilikom projektovanja različitih objekta... Sveobuhvatnošću sagledavanja problema požarne zaštite, sistematičnošću sa kojom je materija struktuirana i detaljnom obradom svih relevantnih činjenica, knjiga predstvlja dragocen materijal koji, popinjavajući prazninu u stručnoj literaturi iz ove oblasti požarne zaštite, može da postaneneophodan izvor podataka za sve one koji se bave svim vidovima i fazama projektovanja arhitek-

t_OO_S_ki_._h_O_b_~e_k_a_ta_._I_~_O_v_re_m_rn_o_,_o_s_ta_V_D_.a_s_e_m_o_gu_fu_o_s_t_d_a_kn_j~U~~~

Sadržaj

njima u celini ili u vidu aneksa, bude dopunjena kako materijalom koji se pokaže da može da bude od značaja u kompleksnom sistemu zaštite od požara, tako i u aktuelnim novim saznanjima iz ove oblasti. Stoga se knjiga može preporučiti sa velikim zadovoljstvom što se najzad na našem jeziku i našem tržištu pojavio ovako celovit priručnik...

prof dr Mirjana Miha}lović-Ristivojević d.i.a. prof dr Milorad Ristuć d.i.a.

SADRŽAJ l. UVOD U ZAŠTITU OD POŽARA OBJEKATA

Projektovanje zaštite od požara u čitavom svetu je od sedamdesetih godina prošlog veka veoma napredovalo. Kako su empirijski rezultati u sklopu teorijskih ispitivanja skopčani sa enormnim finansijskim troškovima koje sada naša ekonomija ne može da podnese, stvorenaje praznina u nivou i količini st'lndarda. To dalje znači da naša arhitektura polagano zaostaje u odnosu na svetske nivoe zaštite od požara. Taj raskorak će se vrlo brzo pokazati opasnim sa našim poslovnim izlaskom na svetsko tržište. Već danas možemo osetiti da naša građevinska operativa na prostorima Rusije najveće probleme doživljava prilikom sprovođenja projektnih rešenja baš iz zaštite od požara... Glava 5. se nastavlja na glavu 7. fokusirajući probleme usmerene ka javnim objektima sa velikim brojem posetilaca i bitnim materijalnim dobrima. Među njima su pozorišta, sportske dvorane, muzeji, hoteli, javne garaže i robne kuće. Princip zaštite od požara je prodiskutovan preko zahteva razvijenih zemalja sa zahtevima naše sredine. Pristup projektovanju integralne zaštite od požara potkrepljen je brojnim primerima iz naše prakse, kao i prakse drugih zemalja...

prof dr Miloš R.

Perović,

red. prof

Veoma interesantno je poglavlje koje obrađ\.!ie zaštite objekata u toku gradnje. Vreme izgradnje je vreme kada je zbog nedovršenih instalacija za snabdevanje vodom, otežanog pristupa i mnogo materijala na gradilištu objekat najranjiviji na požar. Izradom posebne lite - upitnika sa podacima ključnim za sprečavanje i gašenje požara, autor upozorava na moguće nepravilnosti sa stanovišta zaštite od požara i daje srnemice za otklanjanje smetnji u cilju olakšavanja gašenja eventualnih požara na gradilištu. Smatram da je ova knjiga ne samo skup veoma korisnih informacija, već uputstvo koje će pomoći projektantima u premošćavanju praznine informacija kod projektovanja objekata i instalacija sa stanovišta zaštite od požara, s obzirom da na tom području kod naše nama usvojene regulative...

prof dr Julije Cinkler, d.i.e.

1.1.

Građevinska

industrija i znak CE na nivou EU Uvod Regulativa CE oznake za građevinske konstrukcije 1.1.3. Fonniral~e lokalnih - slobodnih atestnih uslova 1.1.4. Uloga pojedinih evropskih organizacija 1.2. Urbanistički uslovi 1.2.1. Prostomi urbanistički planovi 1.2.2. Veličina parcele i obezbeđenje slobodnog prostora 1.2.3. Potrebna regulativa za zaštitu objekata od požara i drugih nepogoda 1.3. Osiguranje 1.3.1. Uvod 1.3.2. Tarife i uslovi za osiguranje u industriji 1.3.3. Način izgradrtie objekata prema vrsti upotrebljenog materijala 1.3.4. Glavna, pomoćna i sporedna proizvodnja 1.3.5. Tarife premija izvan proizvodnog pogona u okviru delatnosti 1.3.6. Tehničko upravljanje rizikom 1.3.7. Doplatci i popusti 1.3.8. Preventiva u osigural~u 1.3.9. Reosiguranje 1.4. Upravljanje rizikom požara 1.4.1. Uvod 1.4.2. Prezentitanje metode 1.4.3. Primena metode kod rešavanja problema preventive 1.4.4. Dimemzionisanje jednačine potencijalne opasnosti (P) 1.4.5. Određivanje faktora a ip u odnosu na delatnost. 1.4.6. Određivanje članova mera preventivne zaštite (M) 1.4.7. Primer l - Metoda proračuna premije osiguranja .. 1.4.8. Primer 2 1.5. Literatura 1.1. l. 1.1.2.

5 5

7 10 13 13 14 23 29 54 55 58 64 74 76 80 88 89 89 92 92 93 96 96 117 118 130 133 135

II

Sadržaj

2. TERMODINAMIKA POŽARA 2.1. 2.2.

2.3. 2.4. 2.5.

Uvod Maseni razvoj požara 2.2.1. Požarno oprterećenje 2.2.2. Masena brzina sagorevanja 2.2.3. Vreme trajanja požara 2.2.4. Razvijena temperatura požara u prostoriji 2.2.5. Komentar proračuna na računaru Linearna brzina sagorevanja 2.3.1. Požar i njegove prateće pojave 2.3.2. Ukupno vreme trajanja požara Zaključak

Literatura

3. PONAŠANJE GRAĐEVINSKIH MATERIJALA U POŽARU 3.1.

Laboratorijska ispitivanja 3.1.1. Uvod : 3.1.2. Gorivost građevinskih materijala Negorivi, gorivi i zapaljivi 3.2. Požarna otpornost građevinskih i arhitektonskih konstrukcija i enterijera 3.2.1. Betonski konstruktivni elementi 3.2.2. Požarna otpornost čeličnih konstrukcija 3.2.3. Ponašanje građevinskih konstrukcija od drveta u požaru 3.3. Podela objekata na požarne segmente i sektore 3.3.1. P0Ž R:= 1-

37

da se u bilo kom momentu vremena na intervenciji nalazi m automehaničkih lestvi a= ATsr - relativna gustina toka izlaza (događaja) A - srednji broj izlaza na intervenciju ujedinici vremena 'lSr - vreme trajanja jedne intervencije (izlaza). Pri m = n imamo takvo stanje sistema vatrogasne službe, kada se sve automehaničke lestve nalaze na intervencijama i njihov sledeći izlaz biće moguć sa nekim zakašnjenjem, odnosno kada bude slobodna automehanička lestva.

Ng

=

a ·K 2 ·S 2 II Vsl . ,sl

+ A . 'sr

(1.2.7)

gde je:

s - površina teritorije grada, u km 2 Kn - bezdimenzioni koeficijent ulične mreže, koja nije pravoliniska, čije vrednosti mogu da variraju od l do 1,4 Vsl - srednja brzina kretanja vatrogasnih vozila, u km/min Tsr - normativno vreme stizanja prvog vatrogasnog vozila na mesto intervencije (kreće se od 5-7 min) a - bezdimezioni empirijski koeficijent koji uračunava topologiju grada čije vrednosti mogu da variraju od 0,3-0,5. Jednačina primenjena u radu, prošla je vešestruku praktičnu proveru, koja je potvrdila njenu adekvatnost realnom procesu funkcionisanja vatrogasnih službi gradova. Kao što se vidi, ona obuhvata i parametre osobenosti gradske sredine (parametri a, S i Kn) i operativnu situaciju koja se stvara u gradu (A., T, alo Vsr. Ts,) (vidi glavu 2.32. - Ukupno vreme trajanja požara). Na osnovu rezultata, napred navedene jednačine, sačinjeni su u Rusiji normativi u gradovima, za broj osnovnih i specijalnih vozila i broj i vrstu vatrogasnih stanica, a u zavisnosti od brojnosti žitelja naselja i veličine štićene teritorije.

_.--'

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

38

1.2.3.4

Urbanistički

uslovi za hidrantsku mrežu

Kao što je već dato u smernicama za zaštitu od požara aUP-a, vidi se da je ovo pitanje regulisano Pravilnikom o tehničkim normativima za spoljnu i unutrašnju hidrantsku mrežu za gašenje požara (Sl. list SFRJ br.30/9l). Vodosnabdevanje naselja može biti: - jedinstveno i - individualno. Kod jedinstvenog vodosnabdevanja (vodovoda) može se koristiti voda iz izvorišta, rečna i atmosferska voda. Kapacitet vodovoda se dimenzioniš3

l

mj/h

mj/h

mj/h

>1

-

mJih

mj/h

96

96

I

24

48

96

Srednja opasnost

48

96

Velika opasnost

96

96

96 192

96 96 192

192

192

192

192

Razvodna mreža vodovoda u naselju može biti u obliku grane ili prstena. Požarni hidranti mogu biti spoljni i unutrašnji. Spoljni mogu biti nadzemni ili podzemni. Odstojanje između hidranata može da varira, s tim daje maksimalno odstojanje između njih 80 m. Za objekte: - sa požarnim opterećenjem 2000 MJ/nl odstojanje između hidranata je od 50 - 80 m u stambenom delu naselja sa požamim opterećenjem 2000 MJ/mz odstojanje između hidranataje do 150 m.

1.2.3.5 Izvori snabdevanja vodom za gašenje požara Zakonom o zaštiti od požara predviđeno je da se prostornim i urbanističkim planovima utvrđuju izvorišta snabdevanja vodom i kapaciteti javne vodovodne mreže, koji obezbeđuju dovoljne količine vode za gašenje požara

39

Pri izradi urbanističkih planova definiše se način snabdevanja pijaćom vodom područja za koje se plan radi, polazeći od nonnativa potrošnje po stanovniku. Pri tome se mora uzeti u obzir i potrebna količina vode za gašenje požara, pošto se u gradovima za tu svrhu sada koristi pijaća voda. Količina vode za gašenje požara određuje se prema veličini naselja, izraženo prema broju stanovnika i prema računskom broju istovremenih požara (broj požara koji mogu nastati u toku tri uzastopna sata na području za koje je dimenzionisana hidrantska mreža), ne uzimajući u obzir otpornost objekta prema požaru. Za napajanje hidrantske mreže kao izvori se najčešće koriste javna vodovodna mreža, rezervoari atmosferske vode, reke, jezera i bunari. Na područjima gde ne postoji vodovodna mreža za napajanje hidrantske lmeže koristi se voda iz bunara. Važna karakteristika ovog izvora vode je izdašnost i to u nepovoljnim hidrološkim uslovima. Ako se za crpljenje vode iz bunara koristi usisna pumpa, nivo vode ne srne da padne više od 6 m od kote terena, a ako se koristi potopljena pumpa, nivo vode može da padne i više od 6 m ispod kote terena. Ako se potrebna količina vode ne može obezbediti iz jednog bunara, dozvoljeno je spajanje dva ili više bunara. Zahvatanje vode mora biti moguće bez obzira na nivo vode. za vatrogasna vozila i pumpe do privremenog postrojenja za zahvatanje površinske vode, izrađuju se prilazni putevi i platfonne. Stalno postrojenje za zahvatanje površinske vode izgrađuje se na osnovu hidroloških podataka za period od najmanje 15 godina.. Postrojenje mora imati rezervni izvor za napajanje energijom, koji može da se uključi automatski i ručno. Usisna korpa stalnog postrojenja za zahvatanje vode na otvorenOlu vodotoku zaštićuje se, odgovarajućim napravama, od mehaničkih oštećenja (kretanje leda ili većih otpadaka). Usisna korpa i cevovod koji je povezuje sa pumpom postavljaju se tako da se mogu lako održavati i brzo zameniti. Atmosferska voda se prikuplja u rezervoare ili bazene, koji su konstruisani tako da se mogu automatski puniti. Voda iz njih se može uzimati i pomoću vatrogasnih vozila ili prenosnih vatrogasnih pumpi. Rezervoari, kao izvori za snabdevanje vodom za gašenje požara mogu biti ukopani, poluukopani ili nadzemni. Oni se grade u slučajevima kada nema drugih mogućnosti za obezbeđe­ nje vode za gašenje ili za tehnološke potrebe (tekstilna industrija, rashladni sistemi- kule za hlađenje vode i dr.). Snabdevanje vodom iz hidrantske mreže ne sme da bude onemogućeno zamrzavanjem. Sp.yanje vodovoda za vodu za piće sa drugim izvorima za napajanje hidrantske mreže nije dozvoljeno. Količina vode u sekundi potrebna za gašenje požara u gradskim naseljima, zavisno je od broja stanovnika ili računskog broja stanovnika i broja istovremenih požara, (tabela 1.2.4.). Ako je naselje podeljeno u zone prema izvorima za nap.yanje vodom za gašenje požara koji nisu među sobom povezani, računski broj istovremenih požara i količina vode za gašenje požara određuju se prema broju stanovnika koji pripadaju odgovarajućoj zoni. Ukupna količina vode, potrebna za gašenje požara u industrijskim i drugim objektima, zavisi od stepena požame otpornosti objekta i kategorije ugroženosti od požara tehnološkog procesa (tabela 1.2.5).

I. Uvod u zaštitu od požara objekata

40

-~----------

_ u pogonu sa Iako zapaljivim tečnostima čija je tačka paljenja ispod 23 °e _ pogoni sa gasovima i parom čija je donja granica eksplozivnosti ispod

Tabela 1.2.5.: Potrebna količina vode u sekundi

Broj sta1lovnika u 1000 do 5 6 do 10 Il do 25 26 do 50 Sl do 100 JOI do 200 201 do 300 301 do 400 401 do 500 501 do 600 601 do 700 701 do 800 801 do 1000 1001 do 2000

Najmanja količina vode u Vs po jedllom požaru bez obzira na otpomost objekta prema požaru

Računski broj

istovremenUL požara

10 15 20 25 35 40 45

l

1 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4

Tabela 1.2.6.:

50 55 60 65 70 80 90 Količina

I

potrebne vode u industriji

KoličiIla vode u /Is potrebIla zajedan požar Stepen Kategorija • l ' zavIsno od zapremi1le u m objekta koji se štiti otpomost teh1lološkog i objekta procesa prema 3001 5001 20001 50001 200000 preko prema ugroženosti od do do do do do do 3000 400000 .požaru požara 5000 20000 50000 200000 400000

Vi IV Vi IV

~K5

10

lO

10

10

15

20

25

K"K2, K3

10

10

15

20

30

35

-

-

-

-

-

-

-

- I)

III

~iK5

10

10

15

25

I i II

~iK5

10

15

20

30

I i II

K3

IS

20

25

-

I

41

I. lIvod li zaštitu od požara objekata

P~na polja u tabeli ne znače da za odn~sne ~bj~kte nije potrebna voda za gašenje, nego da se, zavisno. stepen~ otpomOSlJ prema pozaru njIhove vehčine, u takve objekte ne postavljaju tehnoloskI proceSI I određene kategorije ugroženosti od požara.

O?

I

. Sin:boli za. kat~goriju ~ehnol~šk?g procesayrema ugroženosti od požara, datI u tabeb 1.2.6, Imaju sledeca znaeenja za urbamstičke uslove: . K l .- predstavlja kategoriju ugroženosti od požara tehnološkog procesa u kOJU spadaJu: - pogo.ni ~ kojim~ se radi sa materijalom koji se može zapaliti ili eksplodIratI pod dejstvom vode, ili kiseonika (vidi knjigu - Požar i osiguranje u industriji; glavu 2.4 - Metalna industrija)

10% (V/V). To su pogoni u kojima se radi sa metalnim natrijumom ili kalijumom, fosforom i karbidom, ili vrši proizvodnja viskoznih vlakana, ekstrakcija benzinom, hidriranje, rekuperacija i rektifikacija organskih rastvarača, kao i skladišta benzina, ugljendioksida, etra, acetona i sl. K l - predstavlja kategoriju ugroženosti od požara tehnološkog procesa u koju spadaju: _ pogoni u kojima se radi sa lako zapaljivim tečnostima čija je tačka paljenja između 23-100 °e _ pogoni u kojima se radi sa zapaljivim gasovima čija je donja granica iznad 10% (V/V) _ pogoni u kojima se obrađuju čvrste zapaljive materije, pri čemu se razvija eksplozivna prašina. Na primer to su pumpna postrojenja i stanice za tečne m~terije čija je tačka paljenja između 23-100 °e, u kojima se stvara ugljena prašina, drvene strugotine ili proizvodi brašno, šećer u prahu, sintetički kaučuk u prahu i sl. K l - predstavlja kategoriju ugroženosti od požara tehnološkog procesa u koju spadajU pogoni: _ u kojima se radi sa lako zapaljivim tečnostima čija je tačka paljenja između 100-300 °e _ u kojima se radi sa Čvrstim materijama temperature paljenja do 300 ac. To su pogoni za mehaničku preradu drveta i proizvodnju hartije, za proizvodnju tekstila, pogoni za regeneraciju ulja za podmazivanje, skladišta goriva i maziva, sredstva za transport uglja, zatvorena skladišta uglja, pumpne stanice za tečnosti čija je tačka paljenja 100-300 °e, garaže za automobile i javni poslovni i stambeni objekti (poslovne zgrade, hoteli, bolnice, pozorišta, škole i dr.), koji mogu da prime više od 500 lica. K 4 - predstavlja kategoriju ugroženosti od požara tehnološkog procesa u koju spadaju _ pogoni u kojima se radi sa tečnostima čija je tačka paljenja iznad temperature od 300 °e _ pogoni u kojima se radi sa čvrstim materijama čija je tačka paljenja iznad 300 °e _pogoni u kojima se radi sa materijama koje se prerađuju uzagrejanom, razmekšanom ili rastopljenom stanju, pri čemu se oslobađa toplota praćena iskrama i plamenom. To su na primer pogon za topljenje, livenje i preradu metala, gaso-generatorske stanice, odeljenja za ispitivanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem, kotlarnice, transformatorske stanice i pogoni u kojima sagoreva čvrsto, tečno i gasovito gorivo, kao i javni poslovni i stambeni objekti koji mogu da prime od 100 do 500 lica. Ks _predstavlja kategoriju ugroženosti od požara tehnološkog procesa u koju spadaju pogoni u kojima se radi sa negorivim materijama i hladnim mokrim materijalom To su pogoni za mehaničku obradu metala, kompresorske stanice, pogoni za proizvodnju negorivih gasova, mokra odeljenja industrije tekstila i hartije, pogoni za dobijanje i hladnu obradu minerala, azbesta i soli i za preradu ribe, mesa i mleč­ nili proizvoda, vodne stanice i objekti koji mogu da prime od 20 do 100 ljudi.

42

1. Uvod u zaštitu od požara objekata

1.2.3.6 Spoljna hidrantska mreža .

. Spoljna hi?ra.ntska mreža je namenjena za neposredno gašenje požara na

obJ~kt1ma u naselJel1lm mestima, u okviru industrijskog kompleksa za snabde-

vanje vodom vatrogasnih vozila i pumpi. Spo~na hidrantska mreža u krugu industrijskog kompleksa izvodi se u vidu prstenas~og sistema cevovoda. Dopušta se izrada slepog cevovoda i to za stambene objekte I druge objekte čije požarno opterećenje ne prelazi 1000 MJ/ml, a dužina slepog cevovoda može iznositi n~više 180 m. v. . .~tojanje između spoljnih hidranata određuje se zavisno od namene, velicme I shcruh karakteristika objekta. Dozvoljeno rastojanje izn1eđu dva hidranta iznosi najviše 80. '~. U naselje~im ~estima, gde supr~težno stambeni objekti, rastojanjt: Između sp?IJn~h hl~anata IznOSI 150 m. Rastojanje spoljnih hidranata od zida objekata IZl10S1 najmanje 5 m, zbog toplotnog zračenja pri požaru, a najviše od 80 m, zbog veh~o~ pada pntJska u v.atro~lUm crevima. Prečnik cevi razvodnog cevovoda u rru: ezl h~dranata ne.sm~v~ltI manji od 100 mm. Potreban pritisak u spoljnoj, hidrantskOJ mrezl ne sme biti mZI od 2,5 bar-a. Pored svakog spoljnog hidranta, predviđenog za neposredn? ga~enje požara, postavlja se onnar za smeštaj vatrogasnih creva, mlaznica, klJuceva I druge potrebne opreme, (slika 1.2.14.).

I. Uvod u zaštitu od požara objekata

43

no 15 m, a dužina kompaktnog mlaza 5 m. Hidranti se smeštaju u prolaze, stepeniv • štne prostore i puteve za evakuaciju.. U hidrantskom annanu se postavlja vatrogasno crevo precmka 52 mm sa mlaznicom prečnika 12 mm (slika 1.2.15). .' U stambenim objektima, pored standardnog priključka prečmka 52 mm, mogu se postavljati priključci prečnika 25 mm gde se priključuju creva stalnog prečnika 25 mm, sa mlaznicom prečnika 8 mm i sa loptastom slavmom. Ven:J1 u hidrantskom onnaru postavlja se na visini 1,50 m od poda, a onnar se oznacava oznakom za hidrant (slovom H). Unutrašnja hidrantska mreža ne srne se postaviti u proizvodnim pogonima i skladištima u kojima korišćenje vode može stvoriti zapaljiv gas i izazvati eksplo.. . " ziju, požar ili širenje požara. UnutrašI~a hidrantska Imeža u obJektl1na postavlja se tako da Je moguce štititi od požara sve prostorije.

i=:_C~ ~"

I

,1

.. - .'I e

o

.j

I

2

O·0 3

~

I

4

,

,..OI[

---"--

----

Slika 1.2.15.: Hidrantski ormar za unutrašnju hidrantsku mrežu Slika 1.2.14.: Hidrantski ormar za spoljnu hidrantsku mrežu _ l i 2 _ ključevi, 3 - vatrogasna creva, 4.5 - mlaznice

Protok unutrašnje hidrantske mreže na najvišem spratu mora biti u skladu sa vrednostima datim u tabeli 1.2.7.

1.2.3.7. Unutrašnja hidrantska mreža Unutrašnja hidrantska mreža služi za gašenje požara u prostorijama: stambenih i javnih obj ekta, hotela, poslovnih zgrada, bolnica, škola, bioskopa i pozorišta.. !ako~e ova .r.m~ža sl.uži za gašenje požara u proizvodnim i sklađišnim prostol1Jama mdustnJskih objekta. Ona spada indirektno u urbanističke uslove preko količine i pritiska vode sa kojim se raspolaže na toj lokaciji. Unutrašnja hidrantska mreža mora stalno da bude pod pritiskom vode kako bi se u slučaju potrebe mogla odmah aktivirati Ona na najvišem spratu objekta na mlaznici ~o~ i~ati naj~!ž~ p~~sak?d 2,;> bara. Na unutrašnjem hidrantskom priklJUčku naJVlsI hidrostatJcki pnnsak IznOSI 7 bara. za unutrašnju hidrantsku mrežu upotrebljavaju se cevi najmanjeg unutrašnjeg ptečnika od 52 mm. Međusobno rastojanje hidranata određuje se tako da se celokupan prostor koji se štiti pokriva mlazom vode, pri čemu se vodi računa o tome da dužina creva po hidrantu iznosi maksimal-

Tabela 1.2.7.: Visina objekta i protok vode za hidrante

VisiJta objekta, (In)

do 22

23 do 40

41 do 75

iznad 75

Najmmtjipr~tok, (lIsj,

5

7.5

10

12.5

1.2.3.8.

Urbanistički uslovi za zaštitu objekta od atmosferskog pražnjenja

. Urbanistički uslovi odnose se na zaštitu objekata, koji se najčešće susreu praksi, a koji nisu viši od 60 m (stambeni, javni, industrijski, trgovački, objekti u poljoprivredi i slično). Pod pojmom zaštite objekata od atmosferskog praznjenja, smatra se zaštitaljudi, životil~a i imovine sistemomgromobranske instalacije. ću

v'

•

44

l. Uvod u zaštitu od požara objekata l. Uvod u zaštitu od požara objekata

Gromobranska instalacija za zaštitu objekata od atmosferskog pražnjenja l .. sastoji se od spoljašnje i unutrašnje gromobranske instalacije. Spoljašnja gromobranska instalacija prihvata i odvodi u zemlju energiju atmosferskog pražnjenja. Unutrašnja grOluobranska instalacija smanjuje opasna dejstva atmosferskih pražnjenja u unutrašnjosti štićenog prostora zaštićenog objekta. Spoljašnja gromobranska instalacija sastoji se od prihvatnog sistema, sistema spustnih provodnika i sistema uzemljenja. Unutrašnja gromobranska instalacija obezbeđuje izjednačenje potencijala radi sprečavanja opasnih indukovanih napona i prodor prenapona atmosferskog porekla, postavljanjem odgovarajućih uređaja za zaštitu u električne instalacije niskog napona (vidi glavu 5.2.7. - Zaštita objekata od atmosferskog pražnjenja). Projekat gromobranske instalacije mora da sadrži osnovne podatke o loka- . ciji objekata, mere, oblik, materijale, specifičnu otpornost tla, nivo zaštite, klimatske uslove i druge potrebne podatke. U projektu se mora odrediti štićeni prostor, spoljašnja i unutrašnja gromobranska instalacija i izvršiti potreban proračun. Gromobranska instalacija mora da bude izvedena tako da može izdržati sva naprezanja i mehaničke sile koje potiču od struje atmosferskog pražnjenja kao i mehaničke sile koj e potiču od vetra, snega, leda i promena temperature.

1.2.3.9. Urbanistički uslovi za projektovanje gasnih kotlarnica Urbanistički uslovi su propisani za kotlarnice ukupnog kapaciteta iznad 50 kW Ukupni kapacitet odnosi se samo na kotlove koji kao gorivo troše gas. Odredbe se odnose na: - kotlamice koje se nalaze u sastavu stambenog ili sličnog objekta u kome se zadržava ili boravi veći broj ljudi u kojima najveći dozvoljeni radni pritisak gasa iznosi 100 mbar-a - kotlamice koje se nalaze u posebnim građevinskim objektima, u kojima najveći dozvoljeni radni pritisak gasa iznosi 4 bar-a - kotlamice u kojima se koriste mešavine gasa i vazduha sa najvećim dozvoljenim radnim pritiskom 0,6 bar-a.

45

Tabela 1.2.8.: Kotlarnice u sastavu objekta

Visina objekta (~/) do 22

.'l)o: ,e:

II II II

1

-

-

-

Pi" .e (fIG)"

vidi napomenu

.i.."

p = EO-prizemlje; SP '= 00- sprat; SU = UO- suteren Napomena: Kada je visina zgrade sa jednim spratom i prizemljem veća od 12 m, broj e je u funkciji visine objekta (obeleženo zvjezdicom).

- broj i pokretljivost osoblja (starosna dob) - broj ljudi po površini (gustina po ml prostorije) - zaposednutost danju iJi noću - prirodno ili veštačko osvetljenje - broj, širina i odstojanje izlaza za evakuaciju -moguća pojava i količina dima. Na kraju, u zavisnosti od okolnosti, jasno je da postoje mnogobrojni opšti faktori. Pokazalo se, da ako se faktori dodaju bilo kom tipičnom primeru, bez preciznog sagledavanja problem~ odabira, tada se stvaraju uprošćenja rešenja za vrednost Bm"" koja mogu da budu i pogrešna. Neki primeri istraživanja su precizniji u tom pogledu i omogućuju da se posle proučavanja poboljša metoda u smislu približavanja stvarnim uslovima.

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

118

1.4.6.

ODREDIVANJE ČLANOVA MERA PREVENTIVNE ZAŠTITE M

Primenjen faktor preventive M čini srž optimalne preventivne zaštite za prihvatljivo BIIIax: p

p+a+1,3=-NSF

(l.4·9)

gdejeM=NSF.

U datom slučaju za jedan objekat, proučavajući mogućnosti poboljšanja situacije zaštite od požara, imajući ispred sebe osnove projektnih planova za taj objekat, dolazi se do zaključka da su faktori na koje se može uticati sledeći: • faktor N, u slučaju nedovoljnih mera zaštite od požara • faktori S i F, u slučajevima gde se ova dva faktora pojavljuju vezana, jer je generalno dopušteno pravnom regulativom da je jedini način da se ublaži zahtev za F, da se preduzmu specijalne zaštitne mere S, a suprotno tome je povećanje ukupne požarne otpornosti samo za jedan stepen F, što dopušta da se smanji obim specijalnih mera S i eventualno još dobije na sigurnosti • faktor P je moguće smanjiti delujući uzajamno na količinu ušlog vazduha i požarno opterećenje u prostoriji. Uzimajući u obzir da izmene na faktorima N i P ne omogućavaju da se dostigne generalno utvrđen cilj, dopušteno je posebno delovanje na druga dva faktora (S i F), tražeći minimalnu dozvoljenu vrednost za 11jih, uz pomoć jednačine (1.4.9), što će omogućiti:

p SF

(1.4.10)

N(1,3+p+a}

_ da se potvrdi da su uzete preventivne mere zaštite dovoljne da bi se ostvario prihvatlj iv Bm'L< _ da se predloži način i izbor mera koje će omogućiti da se dostigne traženi cilj.

1. Normalne mere zaštite (komponente N u funkciji prevelltive M) Komponenta N je broj koji izražava globalnu opasnost od požara izračunatu pomoću jednačine N = naXn!JX.nh, gde su vrednosti nn ... nh naznačene u tabeli 1.4.14. Sledeća uputstva omogućuju da korišćenje ove tabele bude lakše. Pokretni aparati za gašenje (N 10 = n,.) Dolaze u obzir samo aparati za gašenje priznati od akreditovanih )aboratorija ili osiguravajućih društava i koji poseduju odobren kontrolni znak. Sto se tiče svojstava aparata za gašenje, tj. njihovog broja i položaja, primenljivi su pravilnici ili uslovi i tarife osiguravajućih društava, a u saglasnosti sa pravnom regulativom.

119

Unutrašnji hidranti (N 20 = n/J Pojam unutrašnji hidrant odnosi se na zidne hidrante. Izbor odgovarajućih prečnika creva i mlaznica zavisi od prirode požarnog opterećenja (vidi glavu 1.2.3.7 - Unutrašnja hidrantska mreža). Poreklo vode za gašenje. ako se radi o distribuciii vode nezavisno od javne mreže (N 30 = n c) Poreklo vode za gašenje odnosi se na uslov snabdevanja, prema kome se distribucija vode može vršiti gravitacionim putem ili pumpanjem. Stavljanje vode pod pritisak treba da se izvede pomoću motora sa unutrašnjim sagoreval1jem ili pomoću elektro-pumpi koje se napajaju iz nezavisnog izvora kao što je npr. elektro generator. U slučaju kvara, prebacivanje na sekundarni izvor napajal1ja ili motor sa unutrašl1jim sagorevanjem treba da bude automatsko (vidi glavu 1.2).5 - Izvori snabdevanja vodom za gašenje). Sto se tiče izvora vode, radi se o protočnim ili stajaćim vodama koje zadovoljavaju karakteristike korišćenja shodno Pravilniku. Količina vode za gašenje (N 40 = n,J Kapacitet izvora ili protok u mreži za distribuciju pod pritiskom mora da bude takav da može da zadovolji kvantitet vode, neophodan za gašenje u roku od 2 sata, a prema količini požarnog opterećenja i veličini rizika (vidi glavu 1.2.3.4 - Uslovi za hidrantsku mrežu). Ravnomerno snab.d~vanje podeljerfo na 2 s~ta s~natra ~e .raspoloživa kohcme vode od 432, 2161h 108 m, vode u zavisnosti da h se konstl 3600 l/min (12 creva), 1800 l/min (6 creva) ili 900 l/min (3 creva). Broj pogodnih creva za puštanje u rad varira između 3 i 12, iako su slučajevi u praksi relativno rešeni sa puštanjem u rad 6 creva. Dovod vode - dužina fleksibilnog creva (N 60 = nJ Dužina pokretnog creva se računa počev od ivice spoljnog hidranta najbližeg ulazu u zgradu do mesta mogućeg požara (vidi glavu 1.2.3.6 - Spoljna hidrantska mreža). Obučenost ekipe za gašenje (N 70 = nj Radi se o postojanju obučene ekipe (industrijske ili samog osoblja u fmni), za prvu intervenciju gašenja požara. Dužnost obučene ekipe je puštanje u rad i korišćenje uređaja za prvu intervenciju, kao što su pokretni aparati za gašenje i unutrašnji hidranti u toku radnog vremena finne. Ove ekipe treba da budu sastavljene od kvalifikovanih ljudi, pravilno obučenih i pravilno raspoređenih po objektu i prostorijama. Razvijena osiguranja naročito polažu pažnju pravilnoj i redovnoj obuci svih zaposlenih, što poboljšava normalne mere zaštite (N) od požara i utiče na veličinu požarnog rizika. Dejstvo teritorijab~e vatrogasne jedinice na gašenju požara (N 80 = n;) Radi se o propisanoj obavezi (Zakon zaštite od požara), da se odazovu teritorijalne vatrogasne jedinice na najmanji znak požara. Slobodno vreme razvoja požara ('t s/) je vreme od pojave požara do početka gašenja. To vreme treba da bude što je moguće kraće. Slobodno vreme razvoja požara (Tsl) sadrži sledeća vremena (vidi glavu 2.1.6 - Ukupno vreme trajanja požara): T] - vreme između pojave požara i njegovog otkrivanja ili detekcije T2- neophodno vreme da se prenese infonnacija u vatrogasnu jedinicu TJ - vreme do izlaska vatrogasne jedinice • v'

120

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

vreme potrebno za stizanje jedinice od mesta požara vreme potrebno za izviđani do početak rada m.lazničara Parcijalna vremena (TI. T2, T.l, TJ) se nalaze u sastavu specijalnih mera zaštite (S), dok je samo vreme (T4) u sastavu nom1alnih men zaštite (NSO) (vidi glavu 2.3.2. - Ukupno vreme trajanja požara). U principu, vreme T4 ne bi trebao da bude duže od 10 min. Vatrogasna jedinica bi zato trebala da bude na maksimalnoj razdaljini, vazdušnom linijom od mesta požara od 6 km. Ovo vreme dolaska zavisi od karakteristika maršute koju treba da pređe vatrogasno vozilo (vrsta puta ili druma, profil saobraćaja, prelazi na nivou železnice, pokretni mostovi na vodenim tokovima itd). ' Naznake u tabeli 1.4.14. odgovaraju odstojanjima vazdušnom linijom, pređenim srednjom brzinom između 10 i 20 lan/h. 2. Specijalne mere zaštite (kompoIlelIte S u fUllkciji prevelltive M) Uticaj komponente S na globalnu opasnost od požara tumači se brojem koji generalno proizlazi iz kombinacije brojeva (Sll do S45), naznačenih u tabeli 1.4.15 i za specijalne mere zaštite. Uobičajene moguće kombinacije su predstavljene u toj tabeli po vertikali. Što se tiče specijalnih mera detekcije, kao što su alann ili gašenje požara, ova tabela pravi razliku za automatske i neautomatske instalacije Fizička zaštita čuvanja ili nadzor (Sll = s,J Fizička zaštita može Ela bude od osoblja iz preduzeća ili od uslužne specijalizovane organizacije. Ona treba da bude organizovana i da funkcioniše shodno Pravilniku o zaštiti. U toku noći ili prekida smene, sva mesta, bez razlike, kao i magacini, moraju biti posećeni i kontrolisani od strane fizičkog obezbeđenja bar jednom u toku smene. Neradnim danima i nedeljom potrebna su bar dva obilaska. Kada se obilasci vrše svaka 2 sata, nivo zaštite je znatno povećan. Fizičko obezbeđenje treba da poseduje mogućnost komunikacije u slučaju pojave požara, na odstojanju koje je manje od 60 m. U tom cilju oni mogu da koriste telefon, radio stanice i sistem javlj ača požara. Automatski požarni detektori (S12 = s

·.

•

•

·

Stalno nadgledanje prenosa

••

••

41

Vatrogasna jedinica

2,00/1,70 2,20/J,80 2,40/1,90

2,65/2,00

3,00/2,J O 3,50/2,30

1,15

1,15

1,10

I,JO

1,05

1,05

42 jedinica i

1,25

1,25

1,20

1,15

1,10

1,05

1,35

1,35

1,30

1,25

1,20

1,10

pumpa

,~

••

-.:J

Instalacija špinklera

'6

"'eo g ;> "' "'>:

OJ

33

Vatrogasna

"' ';::; fi"'

"

Industrijske vatrogasne ." 32 OJ jedinice - stalna .... CI) služba

.... · · . · · . · · .. · · · · · · ..·.....· . · ·

"

"" 12

"N ~"

Vatrogasna jedinica za intervencije (vidi br. 80)

..

,Dozvo.ljelle kOlllbillacije

N

'1: ~

p..,

. SpecijalIle prevelItivIle mere

OJ

,N

>:

S

Dugme uzbune

frO.05

".... "o.o

I

SpecijalIle mere S . =.1.0

S

, Dozvoljelle kombi/lUcije

S

Fizička

AECAJSJ>J

125

Vatrogasni komandni 43 centar za intervencije

'"

:2 9 'C OJ

44

Policijska služba

1,40

1,40

1,35

1,25

1,15,

1,05

45

Profesionalni vatrogasci

1,60

1,60

1,50

1,35

1,25

1,15

E-<

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

126

3.

Određivanje

P

SxF=-----

požame otpomosti F u fUlIkciji preventive M

N(J,3+a+ p)

a) Broj koji izražava požar pri maksimalnoj dopustivoj opasnosti od požara, do stepena požarne otpornosti jednog određenog objekta nalazi se u tabeli 1.4.16.

Tabela 1.4.17.: Požarne otpornosti građevinskih elemenata za Srbiju

Tabela 1.4.16.: Požarna otpornost konstrukcije

i

" o

F30

•

FI20 FI80 F240 1254 MJ/m 2 1672 MJ/m 2 2508MJ/m 2

(-J*,.

I

J,30

1,60

1,85

2,05

2,35

2,50

2

J,27

J,55

1,77

1,96

2,23

S

Vrsta konstrukcije

OtpOrJIost konst;"ikcije napožar F=f(Sf F min =1,0

F60 418MJ/m 2

F90 836 MJ/mz

Položaj

Stepen požame otpomasti (SOP) Otpornost prema požaru elemenata/l(onstrukcija I(NO) neznatna

U(MO) mala

III (SO) srednja

IV (VO) veća

V (WO) velika

Nosivi zid

090

1/4

1/2

l

1,5

2

100

1/4

1/2

J

1,5

2

2,37

Greda

114

-

1/4

1/2

J

1,5

Međuspratna

-

112

I

1,5

-

1/2

112

I

1/2

1/2

I

1.5

2

3

3

1,25

J,50

1,70

1,88

2,12

2,25

1,23

1,45

1,63

1,79

2,01

2,12

5

J,20

1,40

1,56

1,70

1,90

2,00

6

1.17

1.35

1.49

1,61

1.78

1.87

Krovna konstrukcija

7

1,15

1,30

1.42

1.53

1.67

1,75

Zid

8

1,13

1,25

1,35

1,44

1.56

1,62

9

1.10

1,20

1.28

1,35

1,45

J,50

konstrukcija Nenosivi zid

Međuspratna

konstrukcija

Radi se o tabeli sa duplim ulazom u kojoj su brojevi F u odnosu: - sa jedne strane, sa stepenima požarne otpornosti. obično su korišćeni odnosi (30, 60. 90 ..... 240 min) i dopustivog pokretnog opterećenja. - sa druge strane. sa brojem koji pokazuje uticaj na globalnu opasnost od požara specijalnih mera zaštite (komponenta S). b) Podaci koji se nalaze u ovoj tabeli dobijeni su iz dva metodološka izvora. Požarna otpornost jedne konstrukcije treba da bude odgovarajuća pokretnom požarnom opterećenju. koje se nalazi li objektu. tako da nosivi elementi konstrukcije treba da izdrže, vreme koje je predviđeno požarnol11 otpornošću. Požamo otporan element mora da izdrži bez oštećenja ili uništenja vreme sagorevanja kompletnog požarnog opterećenja i to bez dodatnih specijalnih mera zaštite (S= l) (vidi SRPS (JUS) TP 19). Iz tog razloga proizlazi sledeća funkcionalna zavisnost dobijena iz tabele 1.4.16: - požarna otpomost F30 se koristi za požama opterećenja od < 418 MJ/ff/ - požarna otpornost F60 za požarna opterećenja 418 MJ/ml < Pm < 836

MJ/ml - požama otpornost F90 za požama opterećenja 836 MJ/m < Pl/I < 1254 2

2

- požarna otpornost F120 za požarna opterećenja 1254 MJ/ml < Pm < 2090

MJ/m 2 - požarna otpornost F180 za požama opterećenja 2090 MJ/m < Pm < 2930 2

MJ/m

SRPS (JUS) UJI

Stub

,

4

MJ/m

127

2

- požama otpornost F240 za požarna opterećenja od Pm> 2930 MJ/m

2 .

110 090

1/4 090

112

I

J.5

2

114

1/4

112

I

1.5

160

1/4

1/2

l

1.5

2

-

negoriv materijal

1/2

1/2

I

1,5

090

-

1/2

1/2

l

I

1/4

1/2

3/4

I

160

Vrata> 3,6 ,,/

Fasadni zid Krovni pokrivač

1/4 na granici požami h sektora

114

110

Vrata i klapne , do 3.6 mKonstrukcija evakuacionog puta

unutar požarni h sektora

140

Kroz razmatranje. S = 1). Ovi brojevi se nalaze u tabeli 1.4.20 i korišćeni su da se primeni grafik tabele 1.4.18. d) Prema tome, korišćenje svih ovih podataka vrši se na sledeći način: • proračuni daju minimalnu vrednost proizvoda SxF prema utvrđenom cilju ukupne maksimalno dopuštena požarne opasnosti • iz tabele 1.4.18 izvlači se za S = 1, broj F koji odgovara tipu objekta, a zatim se koje se odnosi na određivanje faktora preventive M (poglavlje 1.4.6), predviđeno je da se usvojene mere zaštite mogu realizovati za utvrđen cilj, (dopuštena maksimalna ukupna opasnost), kroz primenujednačine (1.4.9): Proizvod S x F predstavlja minimalnu prihvatljivu vrednost ispod koje ne treba ići. Vodeći računa o toj granici, čijaje izračunata vrednost data kroz jednačinu (1.4.9)., treba napraviti izbor adekvatnih specijalnih mera (s) i požarne otpornosti (F). Brojevi S i F, koji ukazuju na ukupnu požarnu opasnost, nalaze se vezani u granici minimalne vrednosti njihovog proizvoda, što između njih uspostavlja takav odnos da broj F može da bude smatran kao smanjena funkcija broja S.

128

J, Uvod u zaštitu od požara objekata

J, Uvod u zaštitu od požara objekata

Vrednost, koja se nalazi u tabeli 1.4.16, izražava to razmatranje za svaki od stepena požarne otpornosti i specijalne mere S (od l do 9). Vrednosti za F su utvrđene isključivo na osnovu iskustva. • c) Da bi omogućili interpolaciju, prilikom određivanja broja F, koji odgovaraju određenom slučaju, treba odabrati podatke koji se nalaze u tabelama 1.4.16 i 1.4.18, Tipovi objekata obeleženi brojem, koji su dati u tabelama 1.4.1-1.4.4, određuju požamu otpornost, na osnovu požarnog opterećenja, u nedostatku bilo kakve specijalne mere zaštite (izračunava ukupna vrednost za faktor S prema izboru različitih mogućih vrednosti za S

e) Primer proračuna prilagođenih preventivnih mera koje ilustruju metodu dat je na kraju.

129

Tabela J.4,J8

2,6

I-----r-----,---,------,--------,----~

2,4

F=f(F[minJ) za S=1I9 2,2

Primer za tabelu 1.4.18: Za tip zgrade 51 gdeje Fprocenjeno na 1,7, a broj S= 4, proračun daje broj F = 1,52.

2,0

Zatim se ova dva faktora množe (Sx F= 8,08), Nakon toga: - ulazeći u grafik sa vrednošću broja F, koji odgovara tipu objekta i zaokruženim vrednostima broja S, određuje se broj F iz proračuna, pa tako izračunata vrednost za S i F kao i proizvod, upoređuju se sa minimalnom dobijenom vrednošću, - svaki proizvod S x F, iznad minimalne vrednosti, nameće da se zatraže nestandardne specijalne mere S, da bi se realizovao traženi cilj za B ma...

Prilikom korišćenja tabele, treba još dodati da se svaka decimalna vrednost, dobijena za obračunato S, može zaokružiti na sledeći način: - l obuhvata S između 1,0 i 1,5 - 2 obuhvata S između 1,5 i 2;5 - 3 obuhvata S između 2,5 i 3,5 itd, U tabeli 1.4.19, izvesni brojevi za F dati su između dve granične vrednosti (npr. za tip 51 je 1,6 -1,85). Bira se manja vrednost kada su uslovi nepovoljni, kao kod požarnih pregrada vertikalnih omotača, a veća vrednost kada su uslovi povoljni. Srednje vrednosti mogu biti izabrane između ove dve granice. Za druge tipove objekta jedino je minimalna vrednost za F naznačena u tabeli 1.4.19 (npr. za tip 53 je F > 1,0). Može se dozvoliti gomja granica požarne otpomosti u slučaju masivne čelične konstrukcije, za koju maksimalno zagrevanje na kritičnoj temperaturi zahteva veće količine toplote.

F= 1,60(F60) 1,85(F90)

086 ,

Ta vrednost ne može ipak da pređe gornju granicu F, kao u izabranom primeru F < 1,30 (koji u tabeli 1.4.15 odgovara F = 30 za S = 1,0). Požarna otpornost može biti uzeta u obzir samo ako je dokazana poznatom metodom. Na spratovima i suterenu požarna otpomost F = 90 treba da bude smatrana kao normalna; što se izražava brojem S = 1,0. Što se tiče čeličnih stubova, požame otpornosti od F = 90, treba da budu atestirane pomoću standardizovane metode. Ako je F < 90, ria primer F =60, i daje S =1,0, broj F treba uzeti u obzir prema predlogu iz tabele 1.4.16.

1,8

i

Primer

1,6 f-------->J'i

I i ii

Ii

;

1,0

~------L----'------"-----

_

_____JL__ ____l

O

30

60

90

120

180

S l 2 3 4 5 6 7 8 9

130 1.27 1.25 1.23 1.20 1.17 1.15 1.13 1.10

1.60 1.55 1.50 1.45 1.40 \.35 \.30 1.25 1.20

1.85 1.77 1.70 1.63 1.56 1.49 1.42 1.35 1.28

2,05 1.96 1.88 1.79 1.70 1.61 1.53 1.44 1.35

2.35 2.23 2.02 2,01 1.90 1.78 1.67 1.56 1.45

__

F fminl

240 2,50 2,37 2,25 2.12 2.00 1.87 1.75 1.62 1.50

ObjašIljenje: Požarna otpomost građevinskih elemenata treba da bude prilagođena intenzitetu i trajanju požara. Ona bi mogla, na bazi pomenute jednačine (1.4.9), da ?ude ~dređena referentnim trajanjem prema standardnom požaru, što bi bilo realnije, Jer o~.~ J?OŽ3mog opterećenja u jednačini se podjednako vodi računa o ukupnoj povrs1ill Zidova sektora, kao i o površini i visini otvora za ventilaciju. Vrednost ekvivalentnog trajanja požara je proporcionalna vrednosti požarnog opterećenja.

130

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

Ako proces prihvaćene analize odgovara sadašnjim materijalnim saznanjima date vrednosti, koje predstavljaju F u odnosu na vrednost S, ne proizlaze iz naučnih razmatranja koja omogućuju da se objasni taj odnos.

•

Broj (v) izražava vrednost jedinstvenog požamog rizika, koji se obrađuje i prestavlja sumu osigurane vrednosti, potrebnu za procenu maksimalno moguće štete (MMŠ) (vidi glavu 1.3 - Osiguranje u industrt/i). Suma osiguranja je novčano iskazana vrednost imovine koja je predmet osiguranja. Osiguranik ima veliku slobodu da odredi šta će osiguravati i pod kojim uslovima. Predviđanja mogu biti i pogrešna, te se može desiti da je novčana vrednost sume osiguranja niža od stvarne i tada se dobija tzv. podosiguranje.

•

Broj a, koji se koristi ujednačini (1.4.11), nalazi se u tabeli 1.4.20. Vrednosti, koje su dodate, vode računa o uticaju mogućeg ukupnog rizika požara za osiguranje imovine i veće su nego u prethodnoj tabeli 1.4.13.a. Otuda se broj a množi sa P (potencijalnom opasnosti od požara) umesto da bude korektivan za ukupan rizik požara (B) bilo (u + ili u") i vrednosti koje su mu dodate, prema klasi, su takođe povećane.

Tabela 1.4.19.: Požarna otpornost prema tipu zgrade Oipoi'host na tipove zgrada (vredIlOsti za S=l. Dragevredtiosti videti u tabeli 1.4.20)

F Tip

01

02

03

04

05

06

07

F

1,0

\,0

1,5

\,6-1,85

>1,0**

1,5\,7

1,61,85

Tip

II

\2

\3

14

15

16

]7

18

19

-

F

1.61.85

1.5-

1.6-1.85

1.6-1.85

>1.0**

1.51.7

>1.0**

1.61.85

1.0

-

Tip

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

>1.0**

1.30

>1.0**

>1.00**

1.0

1.0

1.0

1.0

73

74

75

76

77

78

79

80

1.0

1.61.85

F

1.7

1.6>1.3** 1.85

Tip

71

72

F

1.61.85

1.51.7

>1.3**

>1.0**

1.30

>1.0**

08

09

10

1.61>1.0** 1.85

1.0l.7

131

Tabela 1.4.20. : Faktor opasnosti od paljenja

>1.0**

1.0

klasa

2

3

4

5

a

1,5

2,15

2,9

4,3

1.4.7.2 Proračun premijske stope PS Premija je cena rizika, odnosno onaj novčani iznos koji se uplaćuje u

osiguravajući fond. Premija za osiguranje sastoji se od:

** na stepen F prvi viši (vidi u ovoj FIS tabeli)

- funkcionalne premije - režijskog dodatka. Funkcionalna premija se sastoji od: - telmičke premije - služi pokrivanje obaveza iz osnova osiguranja . - doprinosa za preventivu - služi za sprovođenje preventivnih i represivnih

za

1.4.7

PRIMER 1.METODA PRORAČUNA PREMIJE OSIGURANJA

1.4.7.1

Proračun

za opasnost od požara (B)

Proračun za ukupni rizik požara B je zaokružen tek uz pomoć jednačine (1.4.11) (jednačina je predložena od strane Mr. Gretener prilikom sastanka CEA u Štokholmu 1972. godine). Jednačina je modifikovana jednačina (1.4.1).

p

B=

pr v Ja = qcefgkva M

•

Režijski dodatak sadrži sredstva za sprovođenje osiguranja (plate osoblja i drugi režijski troškovi). Određivanje premijske stope vrši se prema Tarifi premija II, koja se primenjuje za osiguranje industrije od požara i eksplozije. Tarifiranje zavisi od: A - klase opasnosti (naše osiguranje ima sedam klasa (A) dok je u metodologiji dato VI klasa) B - klase zaštitnih mera (naše osiguranje ima tri klase (BI.2.J), dok je u metodologiji dato M = NS.p)

B+a+p=M i glasi:

mera.

(1.4.11)

NxSxF

Sastavni elementi jednačine (1.4.11) odgovaraju istim analitičkim razmatranjima, kao u prethodnom slučaju, izuzev faktora (v) i a. Faktor p, koji određuje opasnost od požara po ljude, ujednačini (1.4.11) se više ne nalazi, budući da se radi jedino o osiguranju imovine.

e - širine (obima) pokrića i drugih okolnosti, koje povećavaju ili smanjuju opasnost (rizik). Polisa osiguranja mora sadržavati sve podatke potrebne za određivanje visine premije. Suma osiguranja je novčano iskazana vrednost neke industrije koja je predmet osiguranja . Premijska stopa je premija koja odgovara riziku sa vrednošću od jedne hiljade i trajanjem osiguranja odjedne godine (izražava se u promilima _ °/oo),

132

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

Premijska stopa je označena slovom PS i njom treba pomnožiti sumu osiguranja I:osigun da bi se dobila visina premije osiguranja I:premije' Jednačina (1.4.12) prikazuje proračun premije:

PS

I: premije

(1.4.12)

=Losig 1000

premija = suma osiguranja x premijska stopa Premijska stopa PS po ovoj metodologiji se proračunava iz jednačine 1.4.13: PS = t (PREt + PFUNK) = t (PREt + r.B)

(%o)

(1-.4.13)

Funkcionalna premija: PFUNK =r B

(1.4.14)

gde je: je deo premijske funkcionalne stope, za pokrivanje telmičke premije obaveza iz osiguranja i doprinosa za preventivu PRd."- je deo normiranih režijskih troškova, koji odgovara prosečnim troškovima uprave (osoblje, administracija i dr.) B - je faktor koji izražava globalnu požarnu opasnost, predstavljenu rizikom od požara, koji je izračunat prema jednačini (1.4.11) r - je koeficijenta transformacije, koji omogućava da se transfonniše broj B u nonniranu premijsku stopu za funkcionalni deo (PFUNK) (on je prikazan tokom primene metode ocene rizika) t - je koeficijent podešavanja, koji omogućava da se obezbedi marža na normiranoj premijskoj stopi, obračunatoj prema metodi PREt + PFUNK -

PFUNK·

Metoda ima za cilj da na određenom tržištu održi u početku stečenu poziciju osiguranja, tako da PREt zadrži konstantne, u odnosu na važeće troškove uprave. Troškovi tehničke premije i doprinosi za peventivu (PFUNK), su u fur1k:cionalnoj zavisnost od specifičnosti rizika, koju je osiguranik ponudio i globalne opasnosti od požara (B) prema jednačini (1.4.11).

1.4.7.3 Primer proračuna ocene rizika i premije Prilikom primene metode u kantonu Argo u Švajcarskoj, sledeće vrednosti su bile dodate: ./ t =1,2 - koeficijent za podešavanje PREt = 0,5 - u promilima ("/0(') - režijski dodatak za plate od premijske stope r = 0,4 - koeficijent globalne transformacije opasnosti od požara funkcionalnog dela premije U tom po~ebnom slučaju jednačine (1.4.12) i (1.4.13) za premijsku stopu glase:

PS =1,2(0,5+O,4B),

U O/DOO -

premijska stopa

1.4.7.4

133

Zaključak proračuna

•

Predložena metoda može na prvi pogled da izgleda relativno komplikovana, u smislu da ona rezultira iz analize ispU1*ne složenim problemom požarne zaštite osoblja i dobara. U principu, njena primena se pokazuje kao vrlo prosta, jer je bazirana na upotrebi prethodno izračunatih i utvrđenih parametara. • Njena početna primena u određenom geografskom pojmu zahtevala bi konsolidaciju ili prethodno istraživanje brojnih baznih činjenica, specifičnih za taj pojam (naročito požarno opterećenje prema tipu zgrade i nameni). Imajući u vidu empirijski karakter metode, razmišljanja i iskustva, ona zahteva uslov optimalne primene i prema tome traži od korisnika jedno ozbiljno organizovanje zaštite od požara. • Metoda mora stalno da se inovira. Na raspolaganju su, tokom godina, nove naučne čil-yenice, naročito one koje se tiču uticaja na globalnu požamu opasnost (B). Inoviranje se odnosi većinom na požarno optereće­ nje (P,), veličinu požarnog sektora i količinu š10g kiseonika. Njihovo redovno inoviranje u metodologiji omogućilo bi da se ustanovi tačniji odnos između brzine sagorevanja (R), temperature (t) i trajanja požara Cc). S druge strane, da bi se učinila potpuna valorizaciju procenjenih delova, odgovaralo bi obezbediti detaljnije objašnjenje i bolje argumente dodatih vrednosti kroz termodinamiku požara. • Metoda bi trebala da se u daljem postupku obrađuje kompjuterski, jer je i termodinamika požara bazirana na već postojećem kompjuterskom proračunu.

1.4.8

PRIMER 2.

1.4.8.1

Određivanje

požarnog rizika za pogon etilena

Poznati podaci o objektu: Objekat: tip 51

Dimenzije objekta: - širina b = 30 m - dužina l = 80 m - visina h = jedna etaža Udaljenost od teritorijalne vatrogasne jedinice: 2,5 km Nepokretno požarno opterećenje: Pi = O (Prema podacima iz tabele 1.4.4 nepokretno požarno opterećenje za objekat tip 51. jednako je O). Pokretno požarno opterećenje: Pm = 670 MJ/m 2. (Prema podacima iz tabele 1.4.6, pokretno požarno opterećenje iznosi 670 MJ/m 2). Tada je: Pi REZ = Pi+Pm= 670 MJ/m 2 Na osnovu ove vrednosti za požamo opterećenje, a prema tabeli 1.4.8., usvaja se empirijska vrednost za: Pi REZ = 1,4

134

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

l. Uvod u zaštitu od požara objekata

Klasa zapaljivosti Objekat ove namene, prema podacima iz tabele 1.4.6, spada u III stepen opasnosti, pa iz tabele 1.4.10 pronalazimo faktor zapaljivosti: c = 1,2 Određivanje broja e (visina, broj spratova) Prema podacima iz tabele 1.4.12. vrednosti pokazatelja u ovom primeru iznose:

S13=Sl=1,20 S23=S2=1,10 S33=S3=1,80 S45=S4=1,60 S= Sl x S2 x S3 x S4 = 1,2xl,lx1,8x1,6 = 3,8 Na osnovu grafika u tabeli 1.4.17. određuje se vrednost za F =1,45 SF=3,8x1,45=5,51 Opšta opasnost od požara

E=~=

Određivanje

faktora g Za površinu prostora: b x l = 30 x 80 = 2400 ff/ Kako je požami sektor veći od 1.200 ml i kako je pristupačan vatrremi;e

Sa grafika 1.4.3 i krive br. 2, jer je sve otvoreno i ima dovoljno ventilacije, očitava se vrednost za nadzemni faktor geometrije g+ =1,12 . Određivanje brojeva fi k Uz pomoć podataka iz tabele 1.4.6 usvaja se vrednosti za

Određivanje

1,8816 =0379 0,9x3,871,45 '

osiguranja I

bl x l = 30 2 X 80 = 72000 mj

.. preml)e

= ],2(0,5 + 0,4E )Ios ig 1000

Kada se ubace vrednosti ujednačinu: odakle se dobija Ip,emije osiguranja u Sfr. S tim je izračunata vrednost premije na osnovu ocene rizika i globalne opasnosti od požara. Za preračunavanje premije osiguranja, na bazi opšte opasnosti (E), za ostale osiguravajuće kuće potrebno je samo u poslednjoj jednačini ubaciti faktore za: t - koeficijent za podešavanje PREŽ - u promilima CO/oo) - režijski dodatak za plate od premijske stope r - koeficijent globalne transformacije opasnosti od požara funkcionalnog dela premije. Faktori moraju odgovarati domaćoj valuti da bi se premija dobila u stvarnim vrednostima. Opšta opasnost (E) može se preračunavati na bazi datih tabela, uz opreznost malih grešaka geografskog područja za koji se radi premija. Pored "pešačkog" načina proračuna, jedan deo za opštu opasnost (P), već je dat kroz softver i u daljem razmatranju može se napraviti automatska aplikacija (vidi glavu 2.1. - Proračun na računaru).

k= 1,0

f= 1,0

135

potencijalne opasnosti P

p = P;REZ.c.e.g = 1,4 x 1,2 x 1 x 1,12 = 1,8816 Određivanje normalnih mera preventivne zaštite Za udaljenost od 2,5 km, a prema tabeli 1.4.14 pod brojem 82 za potrebno vreme intervencije vatrogasaca usvaja se: 128 = 0,9 Kako svi ostali uslovi normalnih zakonskih preventivnih mera iz tabele 1.4.14 iznose 1,00, to je usvojena vrednost:

N = 1 x 0,9 = 0,9 Određivanje vrednosti E mnx Vrednost E lna , se dobija na sledeći način:

E ma,= 1,3+ a + p = 1,3 + 0,25 -0,15 = 1,4 iz tabele l.4.13a: a = 0,25 i iz tabele 1.4.13b: P= - 0,15 Određivanje minimalnog odnosa specijalnih mera zaštite od požara S i požarne otpornosti PO = F Prema tabeli 1.4.17:

SxF=-P-= 1,8816 =1,493 NE mat 0,9 x 1,4 Za zaokruženu vrednost (S = l) za objekat tipa 51, sledi prema podacima iz tabele 1.4.17 i 1.4.18. daje F = 1,6. Određivanje vrednosti S Prema podacima iz tabele 1.4.15.

,

,

l

y

JI "J: .~

1.5.

LITERATURA

Raesing H.: Evaluation du Risque D'insandie, ANPI Ottignies-LLN, 1975. 2. Ivanović L: Prilaz proceni požarnih rizika kod industrijskih objekata, Osiguranje udruženog rada, 3/88, Beograd, 1988. 3. Vidaković M.: Požar i arhtektons1d. inženjering, Fahrenheit, Beograd, 1995. 4. Vidaković M.: Ocena rizika požara, Savetovanje DDOR; Novi Sad, 1999. 5. Vidaković M.: Ocena rizika požara, Savetovanje Preving Dunav - stručni časopis, Beograd, 2001. 6. Gretener M.R.: Determination des mesures de protection decoulant de 1/ evaluation du danger potentiel d' incendie, Švajcarska, 1973. L

136

2. Termodinamika požara

I. Uvod u zaštitu od požara objekata ***. SRPS (JUS) TP 19: Savezni Zavod za Standardizaciju: Proračun­ ska potrebna otpornost prema požaru, Beograd, 1997. 8. Vidaković M.: Određivanje rizika požara i proračun premije osiguranja, Savetovanje DDOR Novi Sad, 2001. 9.. Vidaković M.: Određivanje premije osiguranja ufunkciji rizika požara, savetovanje Inženjera i tehničara Srbije, IMS, Beograd, 2002 10. ***: CEA 400 l, Evropski Komitet osiguranja: Preporuka za instalaciju šprinklera, Pariz, apil2000. 11. Isailović M.: Telmički prpisi o zaštiti od požara i eksplozija; Smeits, Beograd, 1996. 12. Vidaković M.: Požar i arhitektonski inženjering, Fahrenheit, Bebgrad, 1995. 13. Bmšlinski N.N.: Oprema; ICFP, Moskva, 1998. 14. Mlađan D. i Spasić, S.: Normiranje broja vatrogasnih vozila i vatrogasnih stanica; Zbomik radova ZOP 98, Novi Sad, 1998. 15. Mogin D.: Elementi za planiranje profesionalnih teritorijalnih vatrogasnihjedinica, Novi Sad, 1989. 16. Tomić V.: Razmišlj'anja o predlogu dopune urbanistiucKih uslova, Zavod za planiranje razvoja grada Beograda, Beograd, 1998. 17. Jamnicki 1.: Komentar općih odredaba cjenika premija za osiguranje industrije od požara, Croatia, Zagrab, 1985. 18. ***: Uslovi za osiguranje imovine, Osiguranje Dunav; Beograd, 1992 19. ***: Tarife premija za osiguranje imovine, Osiguranje Dunav; Beograd, 1982. 20. ***: Savetovanje osiguranja Jugoslavije, Beograd, 1990. 21. Vidaković M.: Požar i arhitektonski inženjering, primčnik, Fahrenheit Beograd, 1995. 22. Kmjetin S.: GrađevilIstvo u zaštiti, Novi Sad, 1989. 23. Bett, K.G.W.: The assessment and rating ofmaterial damage risks (fire/explosion) in chemical and process plants or operations, Liverpool, 1988. 24. Acin D. i Cvejić, D.: Priručnik za praksu u osiguranju ireosiguranju, Novi Sad, 1996. 25. Vidaković M.: Ocena rizika požara u industriji, Savetovanje DDOR, Novi Sad, 1999. 26. Vidaković M.: Ocena rizika požara, Savetovanje "Preving Dunav" stnlčni časopis, Beograd, 2001. 27. Vidaković M.: Ocena rizika požara i prorQliun premije osiguranja, Savetovanje DDOR, Novi Sad, 2001. 28. Carter R.L., Reinsurance, , second edition Brenford, 1983. 29. Reinarz R.C.: Property and Liability Management, Ful1erton, 1976. 30. Ogrizović D.: Ekonomika osiguranja, Sarajevo, 1985. 31. ***: Preving inženjering, Beograd, 1993. 32. Vidaković M.: Određivanje premije osiguranja u fUnkciji rizika požara, Savetovanje Inženjera i Tehničara Srbije, !MS, Beograd, 2002. 33. ***: Pravinik o sadržaju i načinu izrade tehnieKe dokumentacije za objekte visokogradnje na osnovu člana 106 Zakona o planiranju i izgradnji ("Sl. Glasnik RS", br 47/03 i 34/06).

137

7.

f····

2.

TERMODINAMIKA POŽARA

2.1.

UVOD

Termodinamikom požara bavi se manji broj istraživača, jer oni retki koji su zašli u ovu oblast, vrlo brzo su ustanovili da je problem mnogo složeniji nego što se u početku pretpostavljalo. Nekontrolisano sagorevanje kod požara zahteva multidisciplinaran pristup, u kome učestvuju svi delovi današnjih saznal~a od građevinarstva, preko arhitekture, elektrotehnike, mašinstva i tehnologije. Upravo zbog toga, ovde se traže naučnici koji mogu da svojim znanjem pokriju, a ponekad i nadvladaju, ustaljena mišljenja ostalih tehničkih i ne tehničkih struka. Razvoj ove nauke, počev od čuvenog požara u Londonu 1666. godine, doživeo je najveći napredak u poslednjih pedeset godina. Na ovom napretkU treba zahvaliti i plejadi naučnika i velikim laboratorijama po čitavom svetu. Za razvoj termodinamike bitna 1963. godina, kada su dva japanska naučnika Kawagoe i Seneka izdali "Manuskript", koji prvi put u istoriji pokušava da požar sagleda kroz matematički model nestacionamog provođenja toplote kroz zidove prostorije. Kako računarska tehnika u to vreme nije bila razvijena, to je njihov rad ostao nedorečen. Nastavak se dešava 1973. godine, kada se na Arhitektonskom fakultetu u Minhenu stvara prvi softver termodinamičkog proračuna nekontrolisanog sagorevanja, pod voćstvom profesora Krugera i Milovana Vidakovića. Ovaj program, biva dalje testiran na stvarnim požarima eksperimentalnih objekata Univerziteta u Briselu 1983. godine sa dosta uspeha od strane Milovana Vidakovića. Nakon ovog prvog softvera, sa razvojem računarske tehnike u svetu se javlja nekoliko softvera koji dopunjuju termodinamički proračun požara. Ova istraživanja su koristila nove softvere, brže i bolje kompjutere, nove prilaze problemu i ogromnu količinu novca za eksperimente, da bi na kraju došli do zaključka da je problem toliko komplikovan i zavistan od velikog broja faktora, koj i ne mogu da se primene u svim požarima, jer su stvarni požari uvek novi i ne mogu se ponoviti. Zato se nauka stalno vraćala na pojednostavljena rešenja, koja nisu 100% tačna, ali koji zadržavaju osnovne prilaze problemu, kako je to trasirano u Japanu i Nemačkoj i što je najvažnije mogu lako da se primene i koriste. Kod projektovanja objekata bilo koje namene sa gledišta zaštite od požarnog rizika moraju se uzeti u obzir sledeće činjenice: 1. Termodinamiku razvoja požara u objektu. 2. Izbor materijala za konstmktivne elemente objekta, sa ciljem da se smanji mogućnost da ti elementi budu uzročnici izbijanja požara, ili njegovi prenosioci.

138

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

Građevinski materijali mogu biti: - nesagorivi - sagorivi - zapalj ivi. 3. Konstruktivno rešenje objekta mora biti tako izvedeno da u slučaju po-

P. = Pl-VH· 1 l l

S

139

(2.2. l)

gde je:

Pi - požarno opterećenje, u kJ/m 2 Pi - prividna gustina materijala, u kg/m 3 . .. 3 V; - zapremma matenje, u m 2 S - površina osnove, u m Hi -stvarna toplotna moć, u kJ/kg i - indeks elementarne jedinice. Postoje dve toplome moći: gornja i donja, a u zavisnosti od sadržaja vlage. Sadržaj vlage je težina vode podeljena sa težinom suve materije (vidi glavu 3.2.3.2. - Osobine gorenja drveta). Toplotna moć drveta iznosi za: -listopadno drvo - 17,0 MJ/kg - četinarsko drvo - 19,0 MJ/kg (vidi glavu 3.2.3.2. - Osobine gorenja

žara omogući: - zahtevanu čas ovnu izdržljivost (integritet) objekta - brzu i efikasnu intervenciju vatrogasnihjedinica - brzu i sigurnu evakuaciju ljudi iz objekta. Posebnu pažnju potrebno je posvetiti požarnoj otpornosti konstru,j§r 1(:;-0 ~,?,o

I~./Y

30 • metal A beton o verzija bet.

.ot.

O

25% provetravanje

o L-_-'--__. . L . _ - ' - _ - L_ _ O

30

60

O

cc.... ... O

75%

800

prema Schneider-u Dubina merenja 0,5 cm

2

1 - stvarni požar 15 kg/m 2 - 25% jedinstvene krive 3

-

jedinstvena

kriva

4 - stvarni požar 50 kg/m

200

2

5 -120% jedinstvene krive O O

20

40

60

80

100

2

1

prema Ehm-u ... o

prema Schneider-u DUbina merenja 4,5 cm

Slika 2.2.25.: Uticaj građevinskog elementa na ekvivalentno vreme trajanja požara kod stvarnog požara

600 400

60 Pi [kg/m

prema Ehm-u

JJ

30

2

Pi [kg/m j

jedinstvena kriva

O

90 ,----,--,----,--,---,

120 1: [min]

Slika 2.2.24.: Simulirane krive požara

Kod materijala koji sagorevaju, ovo se ne može uopšte prihvatiti ni kao približna vrednost. Kod takvih materijala igraju ulogu sasvim dntgi parametri (npr. dubina gorenja i dr.).

Za brojne materijale, koji ovim eksperimentima nisu obuhvaćeni, ne može se ništa pouzdano reći. To znači da pred naučnicima stoji još uvek dug put ispitivanja i usaglašavanja eksperimenata za sve materijale koji se upotrebljavaju u građevinarstvu. Zbog toga je u Nemačkoj standardD1N 18230E, koji se bavi obezbeđenjem od požara u industrijskoj gradnji, dobio u važnosti. Praktičan rad prema skicama koje je dao Knublauch ipakje moguć. Ako se od početka poznaje moguća greška, kao i njena veličina za razliČite materijale, onda je treba imati u vidu prilikom proračuna pa će se dobili zadovoljavajući rezultati. Tako se dobija tzv. korigovano ekvivalentno vreme trajanja požara. S tim vremenom možemo se vratiti na početak i sa sigurnošću raditi na ispitivanjima u laboratorijskim uslovima prema jedinstvenoj temperaturnoj krivoj.

170

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

Korigovana požarna otpornost jedne konstrukcije ili nekog građevinskog dela od 30, 60 i 120 min biće stvarno onolika koliko se to od nje traži. U klimatizovanim zgradama, u kojima kanali ne treba da prenose požar po vertikali ili hori,,:ontali, ova činjenica je od velike važnosti. Da li će klimatizacij a raditi ili prestati da radi za vreme požara zaista zavisi i od stepena sigurnosti sa kojim se može računati. Poslednjih godina se od klimatizacije sve više traži da u požaru delimično radi i pomaže evakuaciju ljudi. Njena uloga tada postaje bitna za odvođenje dima i oslobađanje puteva za evakuaciju. Ako nismo potpuno sigurni koliko će vremena u toku požara izdržati ventilacioni kanal pre nego što se raspadne i dozvoli prenos dima po zgradi, onda ljude u tom objektu dovodimo u te~ situaciju nego da odvođenje dima nismo ni predvideli. Ova važnost poznavanja požarne otpornosti se odnosi ne samo na kanale nego i na požarne klapne, klima-komore, ventilatore i sve elemente koji u određenom trenutku mogu da omoguće i pomognu spasavanje ljudi i materijalnih dobara iz zapaljenog objekta. Na kraju, mnogi će se upitati čemu ispitivanje materijala po jedinstvenoj temperaturnoj krivoj, kada taj standard ne daje sigurne rezultate? To dalje znači da bi čitav način ispitivanja, kako je u tom standardu dat, trebalo odbaciti a zatim zaboraviti dugogodišnja ispitivanja. To bi sigurno bilo pogrešno! Naime, takav metod ispitivanja građevinskih materijala i elemenata je zaista potreban. Jedinstvena temperaturna kriva je već više godina u upotrebi sa već uhodanim sistemom ispitivanja. Potrebno je ustanoviti odnose promena u materijalu (y) za laboratorijske požare po jedinstvenoj krivoj i promene dobijene u stvarnom požaru. Treba iznaći jedan jednostavan i pristupačan način korigovanja laboratorijskog požara u odnosu na stvarni požar.

2.3.

LINEARNA BRZINA SAGOREVANJA

Ovo poglavlje obuhvata širenje požara po čvrstom materijalu, u funkciji linearne brzine sagorevanja i to kako u pravcu vetra, tako i nasuprot njemu. Jednačine su izvedene uz korišćenje uprošćenja, sa ciljem ilustracije uloge promenljivih fizič­ kih i hemijskih veličina. Učinjen je takođe pokušaj određivanja granica mogućih primena. Termin površinsko sagorevanje, dat je u cilju razlikovanja linearne brzine sagorevanja (RL) i brzine porasta površine (Rp) od masene brzine sagorevanja (R,+R 2) iz prethodnih glava. Pokazalo se da je linearna brzina sagorevanja u nekim slučaje­ vima bitan parametar koji nadopunjuje sagledavanja masenih sagorevanja. Linearna brzina sagorevanja pokazuje pravac i brzinu pomeranja fronta požara. Istina i kod nje su bitni faktori termodinamike sagorevanja, porast temperature, količina kiseonika i vreme, ali najbitnije je odrediti pomeranje fronta požara u vremenu. Kod masene brzine sagorevanja je najbitnije odrediti promenu temperature u vremenu. Tako dolazimo do osnovnih primena pojedinih proračuna nekontrolisanog sagorevanja: • Masena brzina sagorevanja se koristi tokom izgradnje objekta i proraČuna požarne otpornosti na temperaturu svakog elementa. Dalje, ona upućuje na načine preventivnih akcija kako bi se temperatura ograničila u jednom delu ili čitavom objektu. Na kraju, ona daje u vatrogasnoj tak-

171

tici, smernice delovanja vatrogasnih jedinica, kako bi se sprečilo naglo temperature u vremenu i bezbedno evakuisali ljudi, ili da pri određenim akcijama dođe do povećanja temperature, uz smal~enje vremena trajanja požara, kako bi se spasila konstrukcija objekta. povećanje

•

Linerana brzina sagorevanja, pre svega, daje orijentacione prorapodatke o mogućoj brzini prenosa požara u vremenu po zapaljivim materijalima koji se koriste u objektima ili na otvorenom. Dalje, ona daje podatke o širenju požara, kako u objektu, tako i na otvorenom prostoru. Na osnovu njih, vatrogasna jedinica može predvideti brzinu premeštanja fronta požara u vremenu i predvideti taktiku gašenja, odnosno mesta postavke odbrane Tek poznavanjem oba parametra, temeperture i širenja požara u vremenu, može se očekivati najbolji efekat gašenja od strane vatrogasnih jedinica. čunske

Primer: 1 Ako uzmemo da tapacirana stolica gori u prečniku od 6 cm, a linearna brzina iznosi 1 mm/s, tada će za l min region pirolize biti u prečniku od J 8 cm, jer će se front uvećati za 6 cm. To je skoro desetostruko uvećanje oblasti pirolize, što prouzrokuje povećan stepen oslobađanja energije i obezbeđuje porast prenosa toplote, a samim tim i porast linearne brzine sagorevanja. Površinski razvoj požara manifestuje se veličinom oblasti isparavanja kondenzovane faze i stepenom pomeranja njenih granica, kao linearne brzine sagorevanja.

Istorijski razvoj proračuna linerane brzine sagorevanja Najobuhvatniji pregled za brzinu širenjapožara dao je 1976. god. naučnik Williams. Ne samo da je u pregledu dao upoređenje 76 radova iz ove oblasti, već je i sistematizovao celu materiju po prirodi goriva i mehanizmima kontrole širenja požara. Svako ko ozbiljnije proučava širenje požara, trebalo bi da upozna rad naučnika Williamsa, koji je na jednostavan način opisao mehanizme širenja požara. On je pokušao da opiše svaki tip širenja požara fizičkim veličinama i izrazima reprezentovanim u "osnovnojjednačini širenja plamena". Međutim, uprkos svemu do sada urađenom na tom polju, malo toga je generalno primenijivo. Tri faktora su odgovorna za to: - prvi je nedostatak razumevanje postojanja fenomena brzine širenja požara, u konvencionalnim formulacijama, ponuđenog i generalno prihvaćenih pretpostavki - drugi je nepostojanje generalno prihvaćenih test-metoda, koje bi mogle dati potrebne materijalne podatke za metode predviđanja - treći faktor se odnosi na zavisnost širel~a požara od tipa goriva, jer dobijena rešenja važe samo za slučajeve proste strukture i geometrije, a procedure koje bi proširile prostu geometriju složenije strukture nisu razvijene. Stoga će biti obrađeni samo ilustrativni aspekti. Polazna jednačina podrazumeva funkciju prenosa toplotne energije q" požara na nezagrejanu materiju i rast njene početne temperature okoline to do temperature paljenja tp" za jedinicu površine u vremenu. Ova toplotna energija je jednaka promeni entalpije po jedinici površine materije u vremenu, s obzirom na linearnu brzinu sagorevanja. Ako se usvoji da su uslovi konstantni, tadaje:

172

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

(2.3.1) gde je:

q" - razvijena toplota po kg gorive materije, u kJ/hn/ p - gustina gorive materije, u kg/mj RL -linearna brzina širenja sagorevanja, u m/h Lli - entalpija - promena sadržaja toplote po jedinici mase pri promeni temperature od to na tp materije, u kJ/kg.

Tabela 2.3.1.: Približna specifična brzina sagorevanja i specifična toplota požara pri gO/'enju nekih materijala Naziv materijala

Rastresi t papir Drvo (grede i nameštaj) Karbonit produkti Prirodni kaučuk Sintetički kaučuk

Celuloidni film Knjige na policama Pleksiglas Sečena drvena građa (na slobodnom prostoru) Polistirol Guma Tekstolit Rastresit pamuk Treset (40% vlažan) Celulozna vuna Aceton Benzin Petrolej Mazut Sirova nafta Etilalkohol

ToplotIlamac . lkJlkgj

SpecifičIla toplota

13397.76 13816.44 25958.16 42286.68 40193.28 16747.20 13397.76 25120.80

6280.20 13816.44 10048.32 33913.08 21353.68 1172304.00 4186.80 24283.44

,

zira na smanjivanje razlike temperatura to i tp. Čvrsta materija male gustine može da predstavlja potencijalni rizik usled povećanja linearne brzine sagorevanja. Takođe, ukoliko se temperatura poveća od to pre inicijalnog paljenja, konvekcijom i radijacijom toplote, linearna brzina sagorevanja će sukcesivno porasti. Noviji pogled na linearnu brzinu sagorevanja dali su naučnici FernandezPello i Hirano, uz detaljan pregled napretka u proučavanju širenja požara preko čvrstih materijala. Zapažena dostignuća za linearne brzine sagorevanja i širenja plamena kroz tečna goriva postavili su naučnici Glassman i Drzor (vidi knjigu - Požar i

osiguranje u industriji).

1

[kJ/m h}

13186.44

32109.60

38397.24 33494.40 20934.00 15700.50 11304.36 13816.44 28888.92 41868.00 43543.72 39774.60 41868.00 27214.20

33494.40 22608.72 8373.60 3768.12 2093.40 5443.84 75363.40 1130436-133977.60 125604.00 83736.00 50241.60 41868-54428.40

2.3.1

POŽAR I NJEGOVE PRATEĆE POJAYE

Svaki požar je složen fizičko-hemijski proces gorenja na nepredviđenom mestu, koji je često praćen velikim materijalnim gubicima i ljudskim žrtvama. Brzina sagorevanja izražava se kao odnos količine vazduha koji je ušao u prostoriju i minimalne količine vazduha potrebnog za sagorevanje. Masena brzina sagorevanja izražava se u kg/h ili mJIh i označava se sa R, +], (vidi glavu 2.2.2. - Masena brzina sagorevanja). Ako se poznaje gorivi materijal i specifična brzina sagorevanja, može se odrediti vreme slobod~og gorenja do početka gašenja.

2.3.1.1

Oslobađanje

i odavanje toplote

Sagorevanje materijala razvija toplotu koja se prenosi, pre svega, na zagrevanje nezapaljenih delova materijala, kao i na okolinu. Ukupna količina toplote, koja se stvara u jednom požaru, može se izračunati po jednačini:

Q=qSr

(2.3.3)

gde je:

Q - ukupna količina toplote, u kJ q - specifična toplota sagorevanja (iz tabele 2.2.4), u kJ/m 2h

Temperatura isparavanja predstavlja temperaturu površine čvrste ili teč­ ne materije, koja će obezbediti prelazak dovoljne količine gorive materije u parnu fazu za početno paljenje. Temperatura paljenja (tp) je niža od temperature ključanja (tključ) za tečnosti, dok za čvrste materije zavisi od njene hemUske kinetike. Pretpostavlja se da faza zagrevanja tečne faze do temperature paljenja, obično ima svojstva konstantno homogenih sredina, pa se zato može napisati: (2.3.2) gde je: Cp - specifična

173

toplota pirolize tečnosti ili čvrste materije, u kJ/kg DC tp - temperatura paljenja gasa, u DC t o - temperatura površine materije, u dc. Tako je formulisana linearna brzina sagorevanja RL, Interesantno je da će se za dati toplotni fluks RL povećati sa opadanjem gustine goriva i to bez ob-

S - površina pod požarom, u m 2 r- ukupno vreme trajanju požara, u h. Ukupna količina toplote dobijena masenom brzinom sagorevanja R1+ 2 iznosi:

Q= R ,+ 2 M r [kg/h kJ/kg h]

=

[kJ]

(2.3.4)

gde je:

Q- ukupna količina toplote, u kJ R + 2 - masena brzina sagorevanja, u kg/h Hi' - toplotna moć zapaljivog materijala, u kJ/kg -r- ukupno vreme trajanja požara, u h. Toplota stvorena sagorevanjem prenosi se na okolinu i zagreva predmete do se požar prenosi sa jednog predmeta na drugi. Prenos toplote na okolinu odvija se u vidu provođenja, konvekcije i zračenja. Toplotno zračenje najviše otežava približavanje vatrogasaca samom požaru i to naročito na otvorenom prostoru. Ozbiljne opekotine, na nezaštićenoj ljudskoj koži, nastaju pri prenosu toplote 1 zračenjem od 1,05 kJlem u trajanju od samo 3 min. tačke paljenja, čime

175

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

Eksperimentima je utvrđeno da se najamanje rastojanje mlazničara od granice požara može odrediti po jednačini:

orijentacije materije u prostoru i to: vertikalne ili horizontalne, okrenute na gore ili na dole. Svi ovi faktori uticaće na prenos specifične toplote q, koji je određen j ednačinom (2.3.1). Svakako, složenost problema izračunavanja q iz prvog principa termodinamike, ograničila je mogućnosti razumevanja širenja požara. Tako se ulazi u kompleksan problem prenosa toplote sa laminamim i turbulentnim strujanjem, kao i zračenjem požara, uz hemijsko-kinetičke faktore sagorevanja. Ovi faktori regulišu temperaturu u požaru i svakako su odgovorni za opstanak samog požara.

174

lm = 1.6 h [m]

(2.3.5)

gde je:

lm - udaljenost mlazničara, u m 1,6 - eksperimentom određen koeficijent h - srednja visina plamena, u m. Na primer, ako je srednja visina plamena 10 m, udaljenost mlazničara biće

Tabela 2.3.3.: Temperatura topljenja nekih materijala

16m.

Gorivimaterijal

2.3.1.2

Određivanje

temperature u požaru

Stvarna toplota stvorena sagorevanjem zapaljivih materija u toku požara, uvek je niža od teorijske. Razlozi za to su ograničena količina kiseonika i gubici toplote na okolinu. U okviru požara temperatura se može odrediti neposrednim merenjem (termoelementima) i proračunom, kao što je to dato u prethodnim glavama. Temperatura se takođe može orijentaciono odrediti prema boji ili tački topljenja zagrejanih metalnih delova (tabele 2.3.2 i 2.3.3), (vidi glavu 2.2.5. Komentar proračuna na računaru). Tabela 2.3.2.: OrijentacionQ temperatura prema boji zagrejanih čeličnih delova Boja zagrej(mog . ČeliČ(log dela

crvena (naziruća) tamnocrvena crvena kao trešnj a narandžasta bela

Telilperatura

'c 550 700 900 1100 1400

Bilans razvijene energije u požaru utiče na tok razvoja požara. Visoka temperatura uz duže trajanje požara, utiče na stabilnost građevinskih konstrukcija i otežava gašenje požara. U tabeli 2.3.3 prikazana je razvijena temperatura požara pri sagorevanju nekih materija, (vidi glavu 2.2.5.5 - Uticaj opterećenja požara na temperaturu u vremenu).

2.3.1.3 Širenje plamena preko čvrste materije Na brzinu širenja požara preko čvrste materije, generalno može da utiče kretanje vazdušnih masa u zoni požara i to: - suprotno širenju požara - suprotno strujanje _strujanje u'pravcu širenja požara, odnosno pomeranja fronta požara. Kretanje vazdušnih masa može biti određeno spoljašnjim meteorološkim uzročnicima ili pak izazvano termodinamikom požara. Strujanja vazduha izazvana sagorevanjem, tokom požara su konvektivna. Ove dve kategorije će zato biti svaka zasebno tretirana. Širenje plamena preko čvrstih materija zavisiće i od geometrijske

Parafin Pčelinji

vosak

Stearin Naftalin Polistirol, polietilen Sumpor Kaučuk

Poliuretan Kalaj Najlon, sterilen, lawsan Olovo Cink Aluminijum, magnezij um i njihove legure Staklo Bakar i legure bakra Srebro Gvožđe

Čelik

Nikl

Temperatura

'c 38-56 61-64 69 80 90-130 115 125 180 232 250 327 415 600-660 800-1200 900-1100 959 1200 1400 1500

aj Brzina sagorevanja suprotna strujanju vazduha Prateći koncept korišćenja principa konzervacije energije na širenje požara, prema jednačini 2.3.1, biće postavljene neke jednostavnije analize. Iako one neće biti sasvim naučno potkrepljene, njihov krajnji zaključak biće u skladu sa rezultatima istraživanja. Širenje požara suprotno strujanju, razmatrano je za čvrstu materiju, dovoljno tanku, da celom svojom debljinom ima jednaku temperaturu. Za sve slučajeve pretpostavljena je konstantna linearna brzina sagorevanja RL. a referentni plamen fiksiran je za oblast pirolize tj. poziciju na kojoj je temperatura (površine) čvrste materije tp. To je ilustrovano slikom 2.3.1. Za ovaj "termalno tanak sloj" fizičke debljine 6, bez gubitka toplote na donjoj strani, izvedena je energetska jednačina za kontrolnu oblast. Termalno tanak sloj je odabran da bi se podvuklo da nije u pitanju masena brzina sagorevanja

2. Termodinamika požara

176

R već linearna RL' Kontrolna oblast za čvrstu materiju je izabrana tako da zahvata p;ostor od oblasti u kojoj počinje piroliza (tp), do oblasti koja nije zahvaćena uticajem toplotne energije sagorevanja(Ll). Ova oblast (Ll) predstavlja, u stvari, rastojanje između tačaka gde počinje piroliza i pozicije gde je početna temperatura čvrste materije to' Pretpostavljeno je da je prenos toplote plamena (q1 konstantan, za rastojanje Ll. Iz tog razloga sledi da se čvrsta materija ravnomerno kreće kroz kontrolnu oblast požara, linearnom brzinom sagorevanja RL:

r

2. Termodinamika požara Tabela 2.3.4.: Temperatura požara pri gorenju nekih materijala

PožahlO"

Nqziv

q' _ odata specifična toplota po kg mase zapaljenog "termalnog dela" sloja određene debljine, u kJ/h ln cp - specifična masena toplota - ona količina toplote potrebna da se temperatura tela poveća za lOe, u kJ/kg °c P - zapreminska masa (gustina) materije, u kg/mj debljina "termalnog sloja", u mm Ll _ rastojanje od tačke gde počinje piroliza pa do tačke koja još ima temperaturu okoline na površini materije koja sagoreva, u mm tj! _ temperatura na kojoj se dešava piroliza, odnosno temperatura paljenj a, u °e t - temperatura okoline, odnosno površine materijala, u 0C. o Ovo je dopunjena verzija jednačine (2.3.1) sa skalama dužine za i Ll,

o-

~

o"

: tB~ft)

"

" P;(kg!ln z)

Rastresit pamuk

50

305

Rastresit papir

25

370

Karbon i t i njegovi produkti

25-50

530640

Tekstolit i njegovi produkti

25-50

700-865

Borovina (u prostoriji)

25 50 100

820-840 880-910 1100

Borovina (na otvorenom)

600

1300

Pleksiglas

25

1115

Kameni ugalj Prirodni

kaučuk

Polistirol

-

o

Tefl}p~ratwapožara

opterećenje:

materije:

(2.3.6) gdeje:

177

Magnezij um

-

do 1200

50

1200

25 50

1100 1350

-

do 2000

"

koje su eksplicitno uključene. Toplotni fluks sagorevanja može se okarakterisati kao kondukcija u gasnoj fazi: (2.3.7)

~

,..-

kontrolisana oblast

gde je:

tBr-

J2Ag {t Br - tp} fXpO{tp -tO} gde je RUdea/- idealizovana linearna brzina sagorevanja, u mImin.

./'

/ granični sloj ~----_._-_.

plamen

oblast piro lize

'~I ~_ ~ ~t--------

Ag _ specifična provodljivost toplote gasne faze, u kJ/mh °C

temperatura plamena ili zapaljenog "tenmlnog dela" sloja, u DC (kod masenog sagorevanja ovo je temperatura požara, dok je kod linearnog sagorevanja to temperatura plamenog fronta) tr _ referentna temperatura za čvrstu materijU, uzima se tp ili to, u dc. Kako se kod linerane brzine sagorevanja plamen uzima kao osnovni nosilac energije zračenja i brzine pomeranja fronta požara, a ne prostor pod požarom, temperatura požara i masa koja sagoreva, to se uzima u obzir samo temperatura za plamen, kako bi se ustanovio prenos toplote zračenjem ili konvekcijom na nezapaljeni deo materijala u funkciji vremena. Kombinacija jednačina (2.3.1) i (2.3.7) daje gotovo identičan izraz onom koji je izveo naučnik De Ris za "termalno tanak sloj" čvrste materije i ona glasi:

-_....

Slika 2.3.1.: A naliza održanja energije pri brzini sagorevanja nasuprot strujanju

.

Tr~bapretpostaviti

?aje temperatura plamena

tBr

određena adijabatskim

s~ehlOm.etnJskim s~.gorevanJem, premda je uglavnom nešto manja usled toplot-

mh gubitaka I herru]sko-kinetičkih efekata. U okviru ovih teoretskih razmatranja može se pokazati daje: (tg-t p tBr -tp

)+ L sr (H·-H·

='

rc

l

pg

L

1-~

r

(2.3.8) gde je: Hi - toplotna moć

čvrstih goriva,

u kJ/kg

'gas

)

[

oc]

(2.3.9)

Slika 2.3.2 predstavlja rezultate dobijene merenjem linerane brzine sagorevm1ia RL uporedo sa idealnom teoretskom brzinom RUde ,,/, u·funkciji broja D. Rezultati ukazuju, da linearna brzina širenja fronta plamena opada sa opadanjt, Prema jednačini (2.3.10), teoretska temperatura paljenja zavisi samo od Ls,., odnosno od potrebne koncentracije kiseonika da bi počeo proces sagorevanja. Tako iz jednačina (2.3.8) i (2.3.13) opšta forma odnosa u tankim materijalima, pri širenju fronta sagorevanja nasuprot struja!1iu,je:

(2.3.11)

2

vg

gde je: vreme prelaza struje fluida gasa kroz plamen, u min .. . . . vreme kompletne hemijske reakcije sagorevanja, u ~ln . vg,-suprotno smema brzina fluida gasne faze, pokrenute konvekcIJom, u m/mlll D - Damkelerov broj. Kao posledica toga, teoretska temperat~:a plarn~na i oda~a toplota plamena su ujednačini (2.3.9) modifikovane funkCijom brOja D. Zavlsn~st broja od izmerene brzine širenja fronta sagorevanja kroz listove.tankog pap~ra, korehsao je naučnik Fe'rnandez-Pello u uslovima forsiranog strujanja, a naucmk Altenkirch u uslovima silaznog širenja fronta strujanja. Skorašnje teoretske analize, koje je dao na~čnik Wi:~man, n~vde neka objašnjenja ovih korelacija. Svaki od istraživača n~sto .~rugacIJ.e defimse Damkohlerov broj i bira različita kvalitativna hemijsko-kmetlcka svoJstva.

f(vg,Lsr,svojstva matenjala)

T. -

f

Tchen! -

l?

(X15(t p -tO)

'.

.,~

(2.3.14)

gde je funkcija RL u funkcijifi uključuje: brzinu gasa Vg , lokalnu koncentraciju kiseonika Lsr i svojstva materijala. Analize su pokazale da je za slična sagorevanja čvrstih materija, debljina sloja približno a~ l. Naučnici Fernandez Pello i Himno su zaključili, da se linearno sagorevanje može smatrati tačno za "termalno tanak" sloj, kao recimo kod polimetil-metakrilata (PMMA) debljine 1) < 2 mm, dok se za 1) > 2 mm smatra daje sagorevanje u debelom sloju. Kod čvrstih termalno debelih materijala, tokom širenja požara linearna brzina sagorevanja postaće neje O. Naučnici Markstein i De Ris su pronašli da za tanke tekstilne tkanine n varira od 0,5 do 0,7 sa (xp - Xb), a da se posle izvesnog vremena asimptotski približava granici stabilnog stanja. Svrha njihovih eksperimenata bila je utvrđivanje povećanja uslova turbulentnog gorenja. Kod povećanja laminarne brzine širenja, naučnici Fernandez-Pello su dobili da je n = 3/4, kod "termalno tankih" slučajeva, a za "termalno debele" slučajeve n = 1/2 i Xb = O. Naučnik OrZoff je pronašao da uzlazno turbulentno širenje sagorevanja na debelom PMMA prati sa n = 0,964 i Xb = O. Nakon što je širenje sagorevanja prešlo pibližno l m, izmerena brzina sagorevanja PMMA je okvirno iznosila 0,5 cm/s. U SAD se često koristi standardizovano ispitivanje zapaljivosti materijala po sistemu "Steiner TunneZ Test". Test predstavlja složeni oblik ispitivanja širenja fronta sagorevanja potpomognutog vetrom, po materijalu koji se koristi za oblaganje. Iako tokom testa nije moguće izmeriti xp i Xb, skorašnja ispitivanja ipak ukazuju na zavisnost koordinata od stepena oslobađanja energije sagorevanjem. za predviđanje linearne brzine sagorevanja potpomognute vetrom. Na brzinu i pravac širenja požara (naročito na otvorenom prostoru) utiče pravac i brzina vetra. Jačina vetra se može približno odrediti prema njegovom dejstvu na razne predmete kako je prikazano u tabeli 2.3.6.

186

(2.3.24) gde je: oc - vrednost ambijenta n - parametar oslobađanja energije u zavisnosti od turbulencije (1/2 -;. l). Tabela 2.3. 6.: Približno Jačina

vetra .

Oznaka vetra

određivanjejačine

vetra

Uočljivo dejstvo

BrZilla (mis)

2.3.2

vetra

UKUPNO VREME TRAJANJA POŽARA

Oo

mirujući

0-0,5

Dim se penje vertikalno,

lišće

je nepokretno

°l

tih

0,6-1,7

Okretanje pokazivača vetra se ne primećuje

2

lagan

1,8-3,3

Oseća

3

slab

3,4.5,2

Lišće i tanke grančice šume. Zastava za pokazivanje pravca vetra polako se razvija

4

umeren

5,3-7,4

Prašina se diže, tanke grane se pokreću

5

svež

7,5-9,8

Njišu se tanka stabla, na vodi se stvaraju talasi

6

jak

9,9-12,4

Njišu se debele grane, telefonski provodnici zuje

7

snažan

12,5-15,2

Njišu se stabla drveća, velike grane se savijaju

8

veoma jak

15,3-18,2

Lome se tanke i suve grane

9

olujan

19,3-21,5

Manja lomijenja, na vodi jaki talasi sa penom

ID

jača

oluja

21,6-25,1

Ozbiljna lomljenja, čupanje nom

II

teža oluja

25,2-29,0

Velika pustošenja

12

orkan

više od 29,0

se na licu i koži,

lišće

Katastrofalna pustošenj a

leluja

drveća

sa kore-

Faza slobodnog gorenja uključuje vreme od trenutka izbijanja požara do u akciju snaga i sredstava za gašenje. Trajal~e ove faze zavisi od vremena i načina otkrivanja požara, davanja znaka za uzbunu, sprovedenih priprema za gašenje, udaljenosti vatrogasnih jedinica od mesta požara, brzine procene situacije i rasporeda snaga i sredstava za akciju gašenja. V tom slučaju prvo treba izračunati ukupno vreme slobodnog razvoja požara rusi = Z'slr+-Z'sl (vidi sliku 2.3.8): uvođenja

(2.3.25) Lokalizovanje, kao vid gašenja, najčešće se primenjuje kod velikog požara, koji je probio granice požamog sektora u kome je nasta,o, šireći se na sve strane. Klasičnim snagama i sredstvima gašenje za relativno kratko vreme se ne može postići, već se mora primeniti koncepcija 10kaJizovanja. Ova koncepcija u prvoj fazi požara zaustavlja porast površine požara Fp i perimetra-obima požara Pp. stvarajući uslove za drugu fazu, tj. likvidaciju požara (njegovo potpuno gašenje). Likvidacija požara iskljUČUje mogućnost da se požar ponovo pojavi. V procesu gašenja, po vremenu, razlikujemo dve faze: -lokalizovanje požara -likvidaciju požara. U početku požara obim-perimetar požara Pp jednak je samom frontu gorenja Fgor.

188

2. Termodinamika požara

Front gorenja Fgol" je konstantan i on ne raste sa vremenom, već se samo pomera u jedinici vremena na jednu ili dve strane. Tipičan primer takvog požara je požar nastao u hodniku. Kod pravougaonog oblika požara i frontalnog širenja požara, brzina porasta perimetra-obima požara ne odvija se ravnomemo po celom obimu Pp već samo po dužini l, dok po širini a i frontu gorenja Fgol" ne. Širina a pravougaonog oblika požara i front gorenja Fgol" su jednake i konstantne veličine. a=

II -a.

Fgor

O

"

" o>

IL

== ~

Tlak

Fgor

U

[min]

Slika 2.3.7.: Širenje požara u dva pravca, n = 2

Ali ako pretpostavimo, da se obim požara pomera na sve četiri strane pravougaonog požara, tada postoji promena, ili pomeranje fronta gorenja Fg, po dve koordinate stranica pravougaonika i to a i nl. Poznatajednačina glasi:

Pp = 2(a + nl)

(2.3.26)

Kod požara koji se kreću u dva pravca je Fgol" = 2a i n = 2, (slika 2.3.7), znacI da dve grupe mlazničara zaustavljaju pomeranje požara, pa je opšti izraz za brzinu lokalizacije u tom slučaju: F gor =-na- = n -

•

[

m

I

min

]

Tlak

gde je: brzina lokalizovanja požara, u mlmin vreme lokalizovanja, u min n - broj pravaca širenja a - srednj a širina fronta, u m. Lokalizacija požara predstavlja pokrivanje fronta, tako da je pomeranje fronta li tom slučaju (l = const.), ako je pomeranje fronta samo u jednom smeru stranice l. Vlok-

'liok -

..

_----------1_

Vlok

vlak

1= J.-

!ll

Fgol"

2.3.2.1. Vreme lokalizacije požara Brzina lokalizovanja požara u stvari je brzina zaustavljanja pomeranja fronta (a = Fgol") gorenja, sredstvima za gašenje u jedinici vremena. Tako lokalizovan požar ne pomera front (l = constant). To znači, da požar koji se razvija, recimo u jednom hodniku širine a, u jednom pravcu n = 1 i ima l = constanta, je lokalizovan, (slika 2.3.6): T lok

189

2. Termodinamika požara

Vlok = VOl' =

P/'liok = 2(a + nl)l"4ok = 2(a + n RL

Tsl)/"4ok

2.3.2.2. Brzina gašenja vgš Brzina gašenja požara vgš treba da bude jednaka brzini porasta perimetra (obima) požara (VOl') ili veća, da bi do efekta lokalizacije ili gašenja došlo. Ako je Vg; = VOI' == Vloh onda je to samo lokalizacija Vg; = Vlok, a ako je Vgš > vOI' onda je to gašenje požara. Brzina gašenja površine požara je jedanaka: Vg;

=l I

Tg;

[mirnin]

II -o.

o"o>

U.

Fgor

a iz prethodne jednačine je: 21 =

Slika 2.3.6.: Širenje požara ujednom pravcu, n = l

VOI' Tsl

a sa slike 2.3.8: l

...

(2.3.27)

Lokalizovanje požara podrazumeva ograničavanje širenja požara. Požar je zaustavljen ako je zaustavljen rast perimetra-obima požara Pp, ili rast površine požara Fp. Vreme lokalizovanja "4ok je vreme u kome dejstvuje vatrogasna jedinica, odnosno vreme od uvođenja snaga i sredstava (rad mlazničara rlV) do momenta zaustavljanja širenja požara i stvaranja uslova za njegovo gašenje. Odmah se vidi da postoje dve brzine lokalizacije požara, po perimetru Pp i po površini Fp. Kasnije će se pokazati da postoji i brzina lokalizacije požara po zapremini, ali to više nije lokalizacija požara, već samo gašenje sredstvima za primenu u zapremini.

III

O

[mimin]

= vgš Tgš VOI' = 2l/Tsl VgŠ = l/rg;

(2.3.28)

Odatle proizilazi da minimalno vreme gašenja požara Tgš mora biti duplo manje od vremena slobodnog razvoja požara.

V

ili sa slike 2.3.7.

Pp =2(a+nl) [m]. Brzina pomeranja fronta gorenja u datom pravcu, kod pravougaonog oblika požara, jednaka je linearnoj brzini pomeranja fronta gorenja RL. (To je pomeranje fronta gorenja Fg lineamom brzinom u datom pravcu u jedinici vremena). Sa slike 2.3.6. sledi:

21 = vOI' Tsl

1=

191

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

190

(2.3.31)

Vgš "tgl

gde je:

gŠ Tgš = VOI' Tsl I 2

RL -lineama brzina pomeranja fronta gorenja, u datom pravcu, u mirnin 1- dužina puta pomeranja fronta gorenja, u m

Za Vgš = Vlak = VOI'

Tgš mill = Tsl l2 [min]

I=RLT [m]. T- vreme pomeranja fronta gorenja za

2.3.2.3. Vreme gašenja "tgl Ovo vreme je dato kao odnos:

Tgš = Tsl I kgš [min]

određenu

dužinu puta, u min.

2.3.2.6. Brzina porasta perimetra - obima požara vop (2.3.29)

Za n =1 i za RL = !ITsl

VOl' = Pp lr,1 = 2(a+ nl)lr" = 2a!Tsl + 2nl hl [mimin]

k gš = vs)vop

gde je kgš - koeficijent gašenja koji predstavlja odnos brzine smanjenja perirnetra (obima) požara Vso i brzine porasta perimetra-obima požara VOI" Praksa je pokazala da je kgš ~ 3. Ako je kgš < 2, to znači da će na kraju biti suviše veliki požar, tj. požar je imao dugo vreme gašenja Tgš u odnosu na vreme slobodnog razvoja požara Tsl Ako je k gš puno veći od 2, u tom slučaju treba više ljudi i sredstava tako da je intenzitet gašenja isuviše veliki i nerealan.

(2.3.32)

a za 2a!Tsl = O, jer je pretpostavka da nema porast.a fronta, tj. da je VOI' = 2R L.

21

Primer 1. Proračun

gašenja površinskih požara

Razvoj svakog požara sadrži tri faze: slobodno gorenje ('sJ, lokalizovanje ("tlok) i gašenje -likvidiranje ('gaJ. Ovi vidovi gašenja primenjuju se vrlo često i to pri gašenju malih, srednjih i velikih požara. Cilj je da se opasnost od linearne brzine širenja požara efikasno zaustavi ilokalizuje dejstvom samo po frontu gorenja Fg, koji se kod pravougaonog oblika požara linearno pomera u jednom ili dva pravca, da bi se zatim požar likvidirao.

C

A ~--

'9'

,~

,U~

2.3.2.4. Površina požara

·1

Sa slike 2.2.31. i iz prethodnihjednačina dobija se:

, [min)

(2.3.30)

Slika 2.3.8.: Promena obima požara u vremenu

Za širenje požara samo u jednom pravcu, tj. za n = l (sa slike2.3.6)

2.3.2.5. Perimetar - obim požara Ako se smatra da je perimetar u obliku pravougaonika sa stranicama, sa slike 2.3.7, dobija se:

Pp= 2a + 2 n 1 = 2(a + n l) = 2(a + n RL T) [m]

vop = 2/h{ [mimin] a u dva pravca, tj. za n = 2 (sa slike 2.3.7)

Vol' = Pp ITsl = 2(a+ nl)ITsl = 2alTsI + 21lr,1 [mimin]

(2.3.33)

VOI'

== 2nR L == 4R L

vOI'

Tabela 2.3.7.: Intenzitet izbacivanja vode pri gašenju požara čvrstih materija

== 2 n l/Tsl

Požar će se uspešno ugasiti kada se ispuni uslov da se perimetar (obim) požara Pp može širiti samo do početka akcije gašenja, tj. do momenta početka rada mlazničara, za linerano pomeranje fronta gorenja RL, zaključno sa vremenom trajanja slobodnog razvoja požara Ts/· Pošto je front gorenja Fg konstantan, to će se požar gasiti po frontu gorenja Fg, tako da je front gorenja Fg jednak perimetru gašenja Pp, kod pravougaonog tipa

'

. pozara: " razvop

2.3.2.7 Potreban utrošak vode u jedinici vremena za lokalizaciju požara Potreban utrošak vode u jedinici vremena za lokalizaciju požara iznosi:

QPOI == Pp . IpDI [!Imin]

(2.3.34)

gde je:

QPOI - potreban utrošak vode za gašenje, u l/min Pp - perimetar požara, u m 11'01 _ intenzitet utroška sredstava za gašenje po obimu ili perimetru požara, u lim. Fazu lokalizovanja požara uslovljava površina požara, nastala tokom vremena slobodnog gorenja, brzina koncentracije snaga i sredstava za gašenje. Pod lokalizovanjem požara podrazumeva se isključenje mogućnosti za njegovo dalje širenje. Lokalizacijom požara stvaraju se preduslovi za likvidiranje požara. Delovanje vatrogasnih jedinica u ovoj fazi je usmereno na stvaranje određenih uslova za uspešno lokalizovanje požara, a to su:

Intenzitet izbacivanja vode

Naziv gorućeg illaterija/a Unutrašnji požari u zgradama sa nameštajem Požar spoljnih obloga zidovi Stambene zgrade, drvena građa i skladišta za čvrste materijale i velike zapaljive površine krova. Obla građa u gomilama sa međuprostorom od lOm, vlažnosti: iznad 30% ispod 30% Daske u gomilama vlažnosti: iznad 30% ispod 30% Složene daske sa međurastojanjem do lOm do 25 m do40m Postrojenia na pristaništu Požari u brodskim prostorijama Otpaci plastičnih materijala Rastresit papir Gumeni proizvodi Celuloidni film Požari u podrumu koii su predviđeni kao požarno otporni Požarno otporni proizvodni pogoni i hale u industriji Pozorišne bine Garaže Kaučuk

QPOI.5'Qs [l/min]

(2.3.35)

Qs == Km Nm [l/min]

(2.3.36)

Treset u gomili Etilalkohol tokom požara u fabnci

Qs - stvarno izbacivanje sredstava za gašenje u jedinici vremena, u l/min Km - kapacitet izbacivanja mlaznice u jedinici vremena, u l/min Nm - broj mlaznica koje će se uključiti u akciju Is;;: IpDI gde j e Is - stvarni intenzitet izbacivanja sredstava za gašenje, u l/m. . Pod intenzitetom izbacivanja sredstava za gašenje se podrazumeva količina sredstava (l ili kg), izbačena u jedinici vremena (s ili min) na jedinicu povr3 šine požara (m 2 ), obima (m) ili zapremine (m ) kako je prikazano u tab~li 2.3.7... Intenzitet izbacivanja sredstava za gašenje se može razvrstati na: ImlJ-

po obimu ul/s!Jn

popovršini ul/slm1 0,06-0, I 0,08-0, I

-

0,4-0,5 0,650,75

0,13-0,15 -

-

I

0,8 1,4

0,21 0,45

-

-

2,0 0,6 0,2 0,4-1,0

-

0,08-0,2 0,08-0,2 0,06-0, l 0,07-0, I 0,16-0,18 0,06-0, I 0,3-1,0 0,06-0,2 0,2-0,3 0,05-0, I 0,1-0,14 0,08-0,1 0,2-0,4

-

-

-

0,8-0,9 -

-

-

l. Lillijski illtenzitet (pri gašellju požara po obimu):

gdeje:

ski, površinski izapreminski.

193

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

192

11'01 == (Q/T/ok) Pp

[l/m/min]

(2.3.37)

gde je:

Pp - obim površine požara (ostalo kao za površinski intenzitet) Ttok - ukupno vreme lokalizacije požara (min), pošto je gašenje samo po obimu. Lokalizovanje požara po obimu podrazumeva da se izbacuju sredstava za gašenje po obimu, tokom određenog vremena, kako bi se zaustavilo dalje širenje. Vreme trajar\ia faze lokalizovnja požara može se, zavisno od vrste širenja požara (oblika i površine), odrediti pomoćujednačina i tabela 2.3.7.

2. PovršilIski illtellzitetpri gašellju požara (2.3.38)

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

194

•. •.. JPpor - potreban intenzitet izbacivanja sredstava za gasenje, poVrSll1Skl intenzitet (pri gašenju požara na površini), u l/min/ml, prema tabeh 2.3.7 Q _ukupna količina sredstava za gašenje, u l Tgi - ukupno vreme gašenja požara, u min Fp - površina požara, u ml (pošto je gašenje po površini). gde je:

2.3.2.10. Potreban broj mlaznica limi Potreban broj mlaznica za akciju pri gašenju jednog požara se može odrediti po jednačini: (2.3.42)

nz = QjJ

3. Zapreminski intenzitet [wpo, (pri gašenju požara u zatvorenoj prostoriji metodom ispune sa penom ili gasom):

3

Jwpo / = (QIr;,) W [!Imin/m ]

gde je:

nh= Qh/J gde je:

(23.39)

Q" - potrebno izbacivanje sredstava za gašenje Qz - potrebno izbacivanje radi zaštite Qh - potrebno izbacivanje radi hlađenja n I - broj mlaznica za gašenje nz - broj mlaznica za zaštitu n, - broj mlaznica za hlađenje n" - ukupan broj mlaznica.

3 . W - zapremma prostora, u m

Q _ ukupna količina sredstava za gašenje, u l T" - vreme ispune zapremina, u min.

2.3.2.8. Potreban utrošak vode za gašenje Površina gašenja mlaznicama zavisi od broja uključenih mlaznica intenziteta izbacivanja sredstava za gašenje, a obračunava se po jednačini:

2.3.2.11. Potreban broj vatrogasnih odeljenja (vodova) N od.1j

(2.3.40) gde je:

195

. Potreban broj vatrogasnih odeljenja (vodova) iznosi: (2.3.43)

2

F g - površina gašenja, u m Qm - kapacitet mlaznica, u l/s 3 J - intenzitet izbacivanja. u l/s/m Za "C" mlaznice sa prečnikom izlaznog otvora od 13 mm, Qm = 3,5 l/s,

gde je: Nodellij

-potreban broj vatrogasnih odeljenja utrošak vode odeljenja (2 mlaza) u lis

Qodcle>y -

a J= 0,11/s/m 2 paje površinagašenja:

2.3.2.12. Potreban broj vatrogasnih vozila N"

2

F g = 3,5/0,1 = 35 m

Nvv = Spo/Qvv

Širina prekrivanja sa jednom mlaznicom se može obračunati po jedna-

Qvv -

čini:

vode po jednom vatrogasnom vozilu (13,33 l/s)

N vv - broj vatrogasnih vozila.

Za mlaznice "B" prečnika izlaznog otvora 19 mm, Qm = 7 l/s. a J = O, l lIs/m

količina

(2.3.44)

2

,

2.4

paje

Kao što se vidi, linerana brzina sagorevanja je i te kako bitan faktor u razvoja požara, pa i samog gašenja. Samo poznavanje obe brzine sagorevanja, masene i linerane, može se sagledati požar, pripremiti adekvatna preventiva i na kraju dejstvovati po požaru na najbolji i najefikasniji način. Masene brzina sagorevanja je bitna tokom projektovanja objekta i određivanja kriznih momenata i konstrukcija prilikom rasta temperature u vremenu. Na bazi proračuna može se sa sigurnošću odrediti potrebna požarna otpornost objekta. praćenju

2.3.2.9. Minimalno potreban broj mlaznica (2.3.41 ) gdeje: Qml -

protok vode kroz mlaznicu ("C" mlaznica - 3,5 l/s)

N ml - potreban broj mlaznica.

.. ,

)

ZAKLJUČAK

196

2. Termodinamika požara

2. Termodinamika požara

13. Kawagoe K., Sekine, T.: Manuscript, April 25, 1963 (Japan). Pettersson O.: The possibilities of predicting the fire behaviour of structures on the basis of data from standard jire resistance tests.

Linearna brzina sagorevanja se pre svega koristi u vatrogasnoj taktici gašenja požara. Na bazi proračuna rukovodioca vatrogasne jedinice, može se sa dosta pouzdanosti odrditi broj mlazničara, potreban količina vode za lokalizaciju požara i samo gašenje i potreban broj vozila sa izvršenje tog zadatka. Masena brzina sagorevanja je bitna projektantima objekata, da bi sagledali moguće temperature, moguće vreme trajanja požara i odredili potrebnu otpornost objekta (vidi glavu 3). .Linearna brzina sagorevanja je, pre svega, potrebna u vatrogasnoj taktici. Poznavanjem linearne brzine sagorevanja zajedan požar u objektu, može se odrediti vreme potrebno za gašenje, količina sredstava i potreban broj, vatrogasaca.

2.5. 1.

LITERATURA

Rother H.: Oberbranddirektor, Dusseldorf, 1968. 2. Recknagel-Sprenger: Tascenbuchfur Heizung Luflung Klimatechnik, Mtinchen, 1960. . 3. ***: DIN 18 230 E. Stand. Juli, 1968. Baulicher Brandschutz in Industriebau Ermittlung der Brandschutz klasse. 4. ***: DIN 51 900 Ausgabe April 1966. Prufung Fester undflussiger Brennstoffi Bestimmung des Brennwerte und Heizwertes Isothermer Wassermantel. 5. Mayer - Ottens, c.: Brandverhalten Verschiedener Bauplatten aus Baustoffen der Klassen A und B, insbesondere aus Baustoffen der Klasse A3. Die Bauwirtschaft Nr. 23 (1969), H.6, S. 144-149, H.7, S. 169-176, und H.8, S. 200 -204 6. Gross D.: Experiments on the burningofcross piles ofwood, J. of the Reseaten of the NBS, Vol. 66C, Nr. 2, (April- Juni 1962). 7. O'Dogherty M.J.,Young R.A.: Miscellanious experiments ofthe burning ofwooden cribs. Fire Research Note 548, Her Majesty's Stationary Office (1964). 8. ***: DIN 18082 Blatt 2 Ausgabe Februar 1969. Feuerhemrnende einf1ugelige Stahlturen Mineralfasereinlagen, Anforderung und Prufung. 9. Kawagoe K.: Fire Behavior in Fooms. Report ofthe Building, Research Institute (Japan), Nr. 27 (1958). 10. Thomas P.H.: Some Studies of Building Fires Using Models. Publication 786, National Academy of Sciences National Research Couneil, Washington D.C. 1961. 11. Schutze W.: Versuche in naturlichem MG$sstab zur Untersuchung der baulichen Bedingungen fur die Ausbreitung von Branden. VFDB - Zeitschrift Bd. 11, H. 3, August 1963. 12. Kordina K.: Entwuifsgrundlagen fur Bauwerke aus Stahlbeton und Spannbeton unten Berucksichtingung des Katastrophenfalles Brandbeaanspruchung, Z. VFDB 2,1973.

197

14.

I

! t

~

1 ~

!

r

~

I:

I

!

Beitrag zur CIB - Sitzung in Paris, Juni 1971. 15. Ehm H.: Vergleihende Auswertungen der Erwarmungs versuche in der grossen Installation in Metz, Europaische Konvention der Stahlbaurerbande, Martz 1970. 16. Knublauch E.: Der Normbrandversuch nach DIN 4102, Blatt 2 als ModelI fur Schadenfeur im Bauwerk, Dissertation, TU Berlin, 1971. 17. Odeen K.: Theoretical study of fire characteristics in enclosed spaces. Royal Institute ofTechnology, Stochkolm, Sweden. 18. Sc1meider U.: Uber die Umrechnung von naturlichen Branden auf die beanspruchung nach DIN 4102 VF DB - Zeitschrift, August 1973. 19. Daniels K.: BrandventilationjUr innenliegende Sichereitstreppenhauser Bauwelt, Heft 3, 1973. 20. Malić D.: Termodinamika, Univerzitet u Beogradu, 1963. 21. Masuch, Dr.Disertation. 22. ***: Influence des conditions Atmospheriques sur la combustibilite des Materieaux. 23. Hertel: Berbranddirektor, Stutgart, Brandschutz in Grossstadtsfrukturen ZVF DB 3173. 24. Grigul1 U., Bach, J., Sandner, H.: Naherungsloungender nichtstationaren Warmeleitung, Forsch. Ing. Wes. Bd. 32, Nr. 1, S. 11-18, 1966. 25. Friedrich H.: Das wannetechnische Verhalten meheschichtiger Aussenwande, Bauverlag GMBNH, Wiesbaden - Berlin 1970. 26. Schmidt E.: Forsch. Geb. Ing. Wes. 13, 177, 1941. 27. Petterson O. Magnusson S.E.,Thor 1.: Brandsehutztechnische Bemessung von Stohl koustruktionen, Berlin, Januar 1977. 28. Gustaferro A.H.: Temperature Criteria at Failure. Symposium 011 Fire Test Performance, American Society For Testing and Materials, ASTM STP 464,1970. 29. Ingberg S.H.: Fire Tests of Brick Walls, Building Materials and Structures eport 143, US Department of Commerce, National Burean of Standards, Washington 1954. 30. Law M.: Aeat Radiation from Fires und Building Separation. Department of Scientiffics and Industrial Research, Fire Research, Technical Paper No 5, London 1963. 31. Nillson L.: Brandbelastung in bostadslagenheter (Fire Conding in dwellings), (In Schwedish) States Institut fur Byggnadsforskning, Rapport R 34, Stockholms 1970. 32. ***: Fire Protection Code for Buildings over 150 fl. in Height, Interim. (1957). Amendment to Height of Building Act 1957 State Planning Authorivy of New South Wales, Australia. 33. De Cicco P.R.,Cresci, R.J., Correale, W.H.: Polytechnic Institute of Brooklyn, New York, USA, 1973.

3. Ponašanje građevinskih materijala u požaru

199

2. Termodinamika požara

198

34.

35. 36.

37. 38.

39. 40. 41.

Hinkley P.L.: Some notes on the control ofSmoke in enclosed sh.opping coutres. Fire Research Note No 875, Fire Research StatIOn, Borchamwood, England, 1971. Thomas P.H.: Therole ofjlammable linings im fire Spread, Boord Manufacture, 12,96-101,1969. Henderson GY., Haggard, H.W.: Noxious Gases and the Principles of Respiration Injluencing Their Action, Reinhold Publishing Corporation, New York 1975. ..... I Butcher E.G.: Plastics and fire, Au mcreasmg vlsk. Fire Engmeers sourlal35, 98,24, 1975. 64. Lynch R.D.: On the non existence ofsynergism between in'haled hydrogen cyanide and carbon monoxide, Fire Research Note No 1035, Fire Research Station, Borehamwood, England, 1975. Stojanović D.: Zaštita od požara i eksplozija, Institut za dokumentaciju zaštite na radu, Niš 1978. Vidaković M.: Zaštita od požara u klimatizovanim zgradama, "KGH", br. 3, Beograd 1977. Vidaković M.: Kontrola dima pomoću vazduha pod pritiskom, "KGH", br. 2, Beograd 1980. . Vidaković M.: Širenje požara kroz ventilacione sisteme, SllnpozlJum KGH, Beograd 1976. . 69. Hikley P.L.: Work bay the Fire Research Station on the con.trol of smoke in Coverd shopping centres. Building Research Establisment Carrent Paper 83175. Fire Research Station, Borehamwood, England,

3.

PONAŠANJE GRAĐEVINSKIH MATERIJALA U POŽARU

Izbor materijala za konstruktivne elemente objekta, sa ciljem da se smanji mogu~nost da ti elementi budu uzročnici izbijanja požara, podrazumeva njegovu gonvost. Gonvost materijala može biti:

oo

42. 43.

1975. Spratt D., Heselden, A.J.M.: Efficient extraction of Smok~ from a thin layer under a ceiling, Fire Research Note No 1001, Fire Research Station, Borehamwood, England, 1974. . 45. ***: VDI Propisi za klimatizacijU, Munchen 1975. . ***: JUS UJ 1.140 - 1976. Ispitivanje otpornosti krovlllh konstruk46. cija od požara, Službeni list SFRJ 36176. o.. ***: JUS UJ 1.030 - 1976. Požarno opterecen)e I pozarnl zahtev, 47. Službeni list SFRJ68/86. ***: JUS UJ 1.040 - 1986. Ispitivarlje negorivosti materijala. Služ48. beni list SFRJ - 1.08.1973. *** JUS UJ 1.170. Ispitivanje požarne otpornosti ventilacionih kan49. la, 1973. . 50. ***: TROX. Katalog aparata i uređaja, Wien 1981. ***: JUS UJ. 1.160 _ 1986. Ispitivanje otpornosti vrata, prozora I 51. poklopaca protiv požara, Službeni list SFRJ 47~86. . 52. Witteveen J.: Brandveiligheid Staalconstructles, Inst. TNO Public No. 1404 Centrum Bouwen in Staal, Roterdam, 1966. Beyreis J.R. et all.: Properties ofwood crib jlam$, Fire Technology, 53. Vol. 7, No 2, May 1971. ***; DIN 4102 Blatt 2, Ausgabe Februar 1970. Brandtverhalten 54. von Baustoffen und Bauteilen, Begriffe, Auforderungen und

44.

v

Prufungen von Bauteilen.

•

3.1.

LABORATORIJSKA ISPITIVANJA

3.1.2.

UVOD

Goriv materijal je onaj koji može da gori na osnovu standardnog testa JUS.UJ.1.040 od 1986. godine. . Gorenje je egz.otennna reakcija supstance sa oksidatorom kojaje praće­ na pOjavom plamena dima. Nego,?~je m~terijaJ koji nije sposoban da gori ili podržava gorenje (ISO 1182). Zapaljivostje stepen lakoće sa kojom se uzorak može zapaliti usled uti~aja spo~jašnjeg izv?ra top.lote pod speci~ciranim uslovima (testovi). Zapaljivost Je funkCIOnalna zavisnost Izvora toplote I vremena potrebnog za paljenje materije pod uslovima testa. Materijali u svojim varijacijama mogu biti izloženi tenničkim opterećenJima razvojem požara, ili mogu biti nosioci, kao aktivni učesnik, požara. Poznava?je. ponaš~nja .građev!nskih materijala u požaru u funkciji konstruktivnog :ese~Ja, kao 1 ~e~lh drugih faktora razvoja požara, stvara pretpostavku optimalne 1 racIOnalne zastIte od požara objekta. . Poznato je da se direktne štete od požara mogu izraziti procentima bruto-nacIOnalnog dohotka, ali mnogima nije poznato da ta suma novca mora biti pomnožena 2 ili 3 puta da bi se dobili stvarni gubici od požara. Tek tada možemo da sračunamo koliko stvarno jedna nacija gubi u požarima godišnje. Podaci posle raspada Jugoslavije i velike inflacije ne mogu se dovoljno tačno prikazati kao ilustracija. Zaštita objekta od požara počinje pravilnim odabiranjem materijala za taj objekt. oo

3. Ponašanje građevinskih materijala u požaru

3. Ponašanje građevinskih materijala u'požaru

200

Dokazivanje ponašanja materijala u požaru moguće je jedino pomoću laboratorijskih testova. Požami testovi daju potrebnu ali često nedovoljnu infonnaciju za ocenu pogodnosti ugradnje materijala u objekat. Kriterijumi pogodnosti moraju biti usaglašeni sa ispitivanjima elemenata građevinske konstrukcije u požaru ili dalje sa kompletnim prilazom datom objektu (što će biti obrađeno u sledećim poglavljima).

Tabela 3.1.2.: Klasifikacija materijala prema nacionalnim standardima .

Di-lava

Belgija

Tabela 3.1.1.: Uporedni standardi požarnih karakteristika građevinskih materijala nekih razvijenih zemalj'a

Država ili orgalli~.

zacija

Top/oini Negorivost . Gorlvost potellcijai .

Nemačka

Francuska

DIN 51900 deo 2

DIN 4102 deo I

BS476 deo 4

NFP 92501

BS 476 deo 7

BS476 deo 6

BS476 deo5

SAD

ASTME 136

lMCO

Rezolucija A. 472(XII)

BS476 deo 7

ISO 1182

u pripremi

[SO 1716

DD36

Požami testovi se mogu grupisati u nekoliko pravaca: _propisi, standardi normativi i preporuke za oblast građevinarstva _oblast kontrole proizvoda radi kvaliteta (ISO 9000) i zaštite potrošača _ oblast zaštite od požara kućne tehnike (stabilni sistemi gašenja, informacioni sistemi dojave požara itd) _oblast eksplozije sa svojim nomlativnim aktima _oblast represivnog delovanja vatrogasnih jedinica istraživanje

istraživanje "požarni , . / /

propisi

testovi "'" norme

Slika 3.1.1. Osnovni pravci korišćenja požarnih testova

Rezultati požamih testova su: baza, predviđanja i analiza tehnoekonomskih odluka odabira materijala zajedan objekt.

SAD

lMCO

.K/il~ifik~i/ll'

':., ,

,:,"'.'

..

:

'

negoriv goriv

Al, A2 Bl - teško se pali B2 - normalno se pali B3 - lako se pali MO - negoriv Ml - nezapaljiv M2 - teško goriv M3 - normalno goriv M4 - lako goriv MS - vrlo lako goriv

negoriv gori v

klasa O klasa 1,2,3 i 4(BS 476, deo 7)

klasa A klasa B klasa C

brzina širenja plamena O - 25 (mirnin) (O - azbest, 100 - hrastovo drvo) brzina širenja plamena 25 - 75 brzina širenja plamena 75 - 100

negoriv zapaljiv materijal

male brzine širenja

ANSII

ASTME 662

:

..

BS 476, deo I, sekcija 2 površina koja vrlo malo širi plamen površina koja malo širi plamen površina koja osrednje širi plamen površina koja brzo širi plamen

DIN 53437 Velika Britanija

'.,

NFP 92501 negoriv teško goriv srednje gori v lako gori v,

Francuska NFP 92 -SOl NFP 92 -503 NFP 92 -504 NFP 92 -506

ANSU ASTME 84 25 ft-tunel

ISO

Nemačka

..•..

DIN 53436

NFP 92-501 NFM03-005 NFM03-005

Velika Britanija

Odava/ije Produkcija dima top/ote

::.'

j

NFP 92501 ili NEN 1076 deoC BS 47611

ISO 1182

Belgija

.Brzilla širelIja p/amelia

20]

Prema odlukama Evropskog komiteta CEA, CEN i ISO, testovi se mogu podeliti u nekoliko oblasti, prema ispitnim zahtevima (vidi glavu 1.1.): a) Gorivost građevinskih materijala, a to znači njegove osobine koje se javljaju pri porastu temperature (JUS.UJI.040 od 1986 g). b) Stepen razvoja štetnih gasova i para, a to znači količina gasova po jedinici mase materijala u standardizovanom procesu ispitivanja. e) Brzina fronta plamena, što se može definisati prevaljenim putem plamena u funkciji vremena pri standardizovanom ispitivanju. d) Stvarna toplotna moć materijala koji se ispituje od trenutka paljenja pa do trenutka hlađenja, na temperaturu kondenzacije vlage. za nas su najbitnije osobine one koje direktno utiču na požarnu izdržljivost građevinskih materijala a to je gorivost materijala. Ostale osobine imaju veliki uticaj na gorive osobine materijala u daljem razvoju funkcionalnih odnosa za konstrukcije i objekte ali u ovom trenutku ćemo smatrati da su one zanemarljive.

3. Ponašanje građevinskih materijala u požaru

3. Ponasanje građevinskih materijala u požaru

202

3.1.2.

GORIVOST GRAĐEVINSKIH MATERIJALANEGORIVI, GORIVI I ZAPALJIVI

3.1.2.1. Al, A2 - negorivi građevinski materijali U negorive građevinske materijale spadaju: . d" . a) pesak, šljUl'lak, glina, i sve vrste kamena koje se nalaze u pnro I I pnmenjuju se u građevinarstvu. ..' b) minerali zemlja, šljunak od lave I pnrodm k.amen '. ' , ec" gl'ps anhidrit ekspandirana glma, duvano staklo, perlit I t kr " c) cemen, '

dnapregnuti beton kamen i ploče na vermikulit (crep, cigla, pločic,e) . b d) malter, beton, anmram e~on, pre , ' bazi minerala kao i uobičajeni dodacI maltera I bet~~: d d t k e) azbestna i mineralna vlakna, bez organs I o a a a f) opeka staklo keramičke pločice . k g) metali i leg~re koji ~e~.aju fino razdvojenu strukturu, sa Izuzet om alkalnih i zemnoalkalnih metala I nJihovih legura JUS Ul5 040 (ISO l l 82)(DIN 4102 klasa Al/A2) , v Prema :, l'. ogu zapaliti i ne mogu goreti u domenu smoga sto OVI se matenp I ne m je standard predvideo kod ispitivanja. . ' Standard ne govori o požarnOj otpornostI. Grey'dt (4.J

otpor

l'

lavnom od kvarca. Ima veliki

naG;:~~tl:im~~~;~:~s:::~~I~~~:s~~;;r:~aj~~a povišene temperature usled oo

nehomogene strukture. ~---~~----~

~

160

, 'f

~

'----------.:LJ

2.4

2.3

2,2

2.1

2.6

J D

[J

-"

...

Tabela 3.2.6.: Minimalne debljine prednapregnutih međuspratinih konstrukcija prema SN i P Il-A. 5. 70. Debljina zaštitIlog sloja betaIla . {tilni]

DebljiIla prese~a [mill]

Otpomost Ila vatru

20 35 20 35 50 i yiše 20 30 50 20 30 40 50 60

6,5 6,5 lO 10 lO 16 16 16 20 i više 20 i više 20 i više 20 i više 20 i više

0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,7 0,8 l, l 0,8 1,1 \,4 1,7 2,2

[Ii]

U tabeli 3.2.6. navedene su minimalne debljine međuspratinih ploča prednapregnutih visokootpomom hladno vučeno m žicom kružnog poprečnog preseka od 3 do 8 mm. Ova tabela je data prema SN i P II-A.5.70. U tabeli je data požarna otpornost od 0,5 do 2,2 časa, koja zavisi od debljine preseka konstrukcije, kao i od debljine zaštitnog sloja betona do annature.

3.2.1.5. Raspored temperatura unutar betonskih elemenata Prvi deo, koji se bavi prenosom toplote, pretežno se odnosio na požamu otpornost betonskih elemenata izloženih požaru. Navedene su i minimalno dozvoljene debljine betonskih ploča kao i debljine zaštitnog sloja betona do armature kod armirano betonskih konstrukcija. Drugi deo, o prenosu toplote, pretežno će biti orijentisan na sam protok toplote kroz betonske elemente. Grafici koji će biti predstavljeni u ovom delu odnosiće se na raspodelu temperatura unutar betonskih ploča i greda, kada su one sa jedne ili više strana bile izlagane vatri, a na osnovu empirijskih ispitivanja. Ovde valja napomenuti da se raspored temperature u betonskom elementu može dobiti i termodinamičkim proračunom (vidi glavu 3.14)..

G, CD CD CD CD CD CD ,

()

o

o o

() ~r----or

~ co

"

II

,

"

()~

o

~

~

k+2

N

N

N

=.

0

__

'

__

o

.--

-\-

.

I I

l~

::~

~

-i

~ ~

ii l~',:l

·!ra1w.;('

12 i) :;X:4"JIO

Slika 3.2.9.: Minimalne debljine zaštitnog sloja do armature statički određene ploče od lakog betona

(r'''!!!

-Alar.,

I l I I I I I

I

~ __

I

I I I I I I I I I

,,

I I

..j} -a- - _. - . - _. -- - a_. - O

I I l I I I

I I I I I

~ R2

R1

~

231

Qx - d I

~ ~ _'" - --,.- ., _. ,

,I l I I I I

,

_. T _. -o ,,- - - T',

,

I I

I l

t~

t~

t~

t~

Ll><

Ll><

Ll><

Ll><

I

I

I I

l\x

= -Ala'