Determinarea sarcinii termice in constructii

Determinarea sarcinii termice in constructii este reglementată prin STAS 10903/2-79. Este folosit îndeosebi de proiectanți și experți pentru realizarea scenariilor de securitate la incendiu. Conform OMAI 129/2016 Anexa nr. 1 la normele metodologice, în structura scenariului de securitate la incendiu trebuie calculată densitatea sarcinii termice pentru identificarea riscului de incendiu.

În baza calcului densității sarcinii termice se stabilesc măsurile de prevenire și stingere a incendiilor. Standardul se referă la modul de evaluare a sarcinii termice, a densității sarcinii termice și a cantității de căldură care se apreciază că va acționa asupra elementelor de structură ale unei construcții în caz de incendiu.

Ce este sarcina termică

1.2 Sarcina termică reprezintă cantitatea de căldură pe care o poate degaja prin combustie completă totalitatea materialelor combustibile, fixe și mobile, existente în spațiul afectat de incendiu.

Densitatea sarcinii termice

1.3 Densitatea sarcinii termice se determină prin raportarea sarcinii termice la suprafața secțiunii orizontale a spațiului afectat de incendiu și reprezintă un parametru principal de determinare a pericolului de incendiu.

1.4 Valoarea cantității de căldură care se apreciază că va acționa asupra elementelor de structură ale unei construcții în caz de incendiu poate fi utilizată la stabilirea limitei de rezistență la foc ce trebuie să o aibă elementele de structură respective.

Această valoare se va determina ținând seama de factorii care pot influența combustia materialelor, cum sunt:

capacitatea de ardere a materialelor în funcție de natura, starea fizică, gradul de divizare, amplasare etc;
influența dimensiunilor geometrice în plan ale spațiului afectat;
condițiile de ventilare și disipare a căldurii ce se degajă;
posibilitățile de dezvoltare pe verticală a incendiului etc.

Evaluarea sarcinii termice și a densității sarcinii termice

2.1 Sarcina termică se determină cu relația:

$S_{{q}}=\sum_{i=1}^{n} Q_{{i}}M_{{i}}$ în MJ

în care:

Qi – puterea calorică inferioară a unui material, în MJ/kg (pentru gaze în MJ/ $m _{N}^{3}$ );

Mi – masa materialelor combustibile de același fel, aflate în spațiul luat în considerare, în kg (pentru gaze în $m _{N}^{3}$ );

n – numărul materialelor combustibile de același fel aflate în spațiul luat în considerare.

2.1.1 Spațiul luat în considerare, pentru care se determină sarcina termică, poate fi un compartiment de incendiu al unei construcții (definit conform normelor tehnice specifice) sau, după caz, o parte a acestuia (o încăpere sau un grup de încăperi, o hală sau o zonă a acesteia, unul sau mai multe niveluri etc.)

Compartiment de incendiu

Compartiment de incendiu este construcția independentă (instalație), precum și construcțiile comasate sau grupate amplasate la distanțele normate față de vecinătăți sau volumul construit compartimentat prin pereți antifoc față de construcțiile (instalațiile adiacente).

În clădirile înalte și foarte înalte compartimentul de incendiu poate fi un volum închis, constituit din unul până la trei niveluri succesive, delimitate de elemente rezistente la foc conform normativului şi cu aria desfăşurată totală conform compartimentului de incendiu admis pentru construcţiile civile (publice) de gradul I de rezistenţă la foc.

Puterea calorică inferioară

2.1.2 Puterea calorică inferioară (Qi) se determină conform STAS 8790-71. Valorile puterii calorifice pentru materiale uzuale sunt indicate în anexa A.

ANEXA A
VALORILE PUTERII CALORIFICE PENTRU MATERIALE UZUALE
Nr. crt.	Denumirea materialului	Puterea calorifică
		Qi
		MJ/kg		m3N
1	Acetat ed amil	33.5
2	Acetat de celuloză	18.9	23.4
3	Acetat de etil	25.3
4	Acetilenă	56.15		50.25
5	Acetilaminobenzen	31.5
6	Acetonă	31.5
7	Acid acetic	14.85
8	Acid benzoic	27.3
9	Acid carbonic	32.65
10	Acid citric	10.45
11	Acid formic	5.8
12	Acid lactic	14.65
13	Acid oleic	39.35
14	Acid palmitic	39.55
15	Acid stearic	39.75
16	Acrilonitril	31.8
17	Acrilonitril-butaden-stiren (ABS)	37.7
18	Alcool aldol	26.1
19	Alcool alilic	37.8
20	Alcool amilic	31.95
21	Alcool butilic	36.2
22	Alcool cetilic	43.3
23	Alcool denaturat	27.2
24	Alcool etilic	30.05
25	Alcool metilic	22.4
26	Alcool propilic	33.8
27	Aldehidă acetică	26.55
28	Aldehidă formică	18.7
29	Aluminiu pulbere	29.3
30	Amidon	17.5
31	Amilen	48.15
32	Anilină	36.7
33	Antracen	40.1
34	Antracit	35.6
35	Asfalt	40.6
36	Benzen			140.1
37	Benzină	44.35	46.65
38	Bitum	35.4
39	Blănuri	19.85
40	Brichete de lignit	20.1
41	Brichete de praf de cărbune	32.65
42	Brânză	13.3
43	Bumbac	16.75
44	Butilenă	48.75
45	Cacao	20.75
46	Cafea	20.1
47	Camfor	37.65
48	Cărbune brun	20.95
49	Carne grasă	26.35
50	Carne slabă	23.65
51	Carton	16.3
52	Cazeină	24.5
53	Cauciuc	41.85
54	Ceară	39.5
55	Celuloid	18.85
56	Celuloză	16.75
57	Cereale	14.25	17.18
58	Ciocolată	25.65
59	Coca	32.65
60	Cocs metalurgic	30.35
61	Dextrină	18.2
62	Etan			11.75
63	Etilenă	33.8	44.4	59.4
64	Eter etilic	38.5
65	Eter metilic	31.75
66	Făină	15.05	16.75
67	Fenol	32.25
68	Fân	14.65
69	Fosfor	24.95
70	Gaz de cocserie			19.15
71	Gaz de cracare		73.25
72	Gaz de distilare a gudroanelor			62.8
73	Gaz de huilă			23
74	Gaz de lignit			13.8
75	Gaz metan	57.35		35.8
76	Gelatină	15.4
77	Glicerină	18
78	Glucoză	15.6
79	Grafit	33.05
80	Grăsimi	39.75
81	Gudron de cărbune brun	38.95
82	Gudron de huilă	34.75
83	Hexan	47.5
84	Hidrogen	11.15		142.3
85	Hidrogen sulfurat	15.35		23.65
86	Hârtie	16.3
87	Huilă	23.5	30.55
88	Iodură de etil	9.8
89	In	15.2
90	Indigo	29.15
91	Izobutan	45.55
92	Lemn convențional	18.4
93	Lemn de foc	17.95
94	Lemn de esență moală	13.8
95	Lemn de esență tare	19.25
96	Lână brută	22.85
97	Lână curățită	20.8
98	Lână fibre	23.05
99	Linoleum	20.95
100	Lignit	16.75	23.45
101	Litieră de turbă	14.65
102	Magneziu	25.4
103	Mangal	33.8
104	Margarină	31.2
105	Mătase artificială	24.3
106	Mătase naturală	21.45
107	Melasă	12.15
108	Miere	13.75
109	Migdale	27.05
110	Motorină	40.8	42.5
111	Naftalină	39.35
112	Nitrobenzen	25.45
113	Nitroceluloză	10.5
114	Nitrometan	12.2
115	Ozocherită	46.05
116	Oxid de carbon			15.7
117	Păcură	10.1	44.8
118	Paie	14.45
119	Păr	22.2
120	Parafină	44.3
121	Pentan	48.55
122	Petrol lampant	41.1
123	Piei moi	19.15
124	Piei tari	19.85
125	Pâine	10.45
126	Pânză de in	15.2
127	Plăci de vată minerală cu liant de bitum (6-18%)	7.95
128	Poliacetat de vinil	23
129	Poliacrilat de metil	23
130	Poliamide	19.4	37.5
131	Policarbonat	29.3
132	Policlorură de vinil (PVC) plastifiată	25	33.5
133	Policlorură de vinil (PVC) rigidă	15	21.8
134	Poliesteri	20	27.2
135	Poliesteri armați cu fibre de sticlă	35.85
136	Polietilenă	33.5	46
137	Polilzobutilenă	43.9
138	Polilsopren	42.7
139	Polimetacrilat de metil	23.4	26.8
140	Polipropilenă	43.4
141	Polistiren	31.4	41.2
142	Politetrafluoretilenă	4.185
143	Poliuretan	24	37.7
144	Praf de cereale	13.65
145	Propan	60.7		93.55
146	Propilenă	42.6		87.6
147	Pseudobutilenă	44.19	48
148	Rășină	16.75
149	Rășini epoxidice	11.7	30.2
150	Rășini fenolice	23	30
151	Siliconi	15.5
152	Sirop de zahăr	34.95
153	Smoală	26.35
154	Sodiu	10.9
155	Stearină	39.35
156	Sulf	10.45
157	Sulfură de carbon	23.15
158	Tananți	22.6
159	Tărâțe de mei	11.65
160	Țesături textile	16.75	20.95
161	Țiței	43.111
162	Toluen	42.7
163	Tetraclorheptan	15.2
164	Titan	19.15
165	Trifluorcloretilenă	5.07
166	Trifluroclorpropan	9.65
167	Trifluoretan	10.3
168	Trifluoretilenă	9.575
169	Turbă fibroasă umedă	16.35
170	Turbă fibroasă uscată	21.75
171	Ulei de parafină	41.85
172	Ulei mineral	39.85
173	Ulei vegetal	38.7
174	Unt	38.2
175	Uraniu	5.15
176	Vată minerală cu liant max 4%	0.4
177	Vată minerală cu liant peste 4%	0.55
178	Zahăr	16.75
179	Zirconiu	12.2
180	Xilen	42.9

2.1.3 Masa materialelor combustibile de același fel se stabilește luând în considerare cantitatea maximă a materialelor care au aproximativ aceeași putere calorifică inferioară și care se pot află la un moment dat în spațiul respectiv.

Se vor lua în calcul toate materialele combustibile fixe sau mobile, care sunt în interiorul clădirii sau care intră în componența elementelor de construcții, instalații, utilaje tehnologice, mijloace de transport inclusiv cele din componența pardoselilor, tâmplăriei, finisajelor(exceptând zugrăvelile și vopsitoriile), izolațiilor, rafturilor, containerelor, paletelor, ambalajelor etc.

Nu se iau în considerare materialele combustibile aflate într- stare în care aprinderea lor nu este posibilă (staree avansată de umiditate, fructe și zarzavaturi proaspete etc.).

Densitatea sarcinii termice – formula

2.2 Densitatea sarcinii termice se determină cu relația: $q_{{s}}=\frac{S_{q}}{A_{s}}$ în MJ/ $m^{2}$

în care:

$S_{q}$ este sarcina termică, conform pct. 2.1, în MJ;

$A_{s}$ este suma ariilor pardoselilor încăperilor ce alcătuiesc spațiul luat în considerare (definit conform pct. 2.1.1) în mp.

Evaluarea cantității de căldură și a densității cantității de căldură care se apreaciază că va acționa asupra elementelor de construcții în caz de incendiu

3.1 Cantitatea de căldură care se apreciază că va acționa asupra elementelor de construcții se determină cu relația:

$S_{A}=c p \sum_{i=1}^{} m Q_{{i}} {M_{i}}^{'}$ în MJ

în care:

c – coeficient prin care se ține seama de mărimea dimensiunilor geometrice ale spațiului luat în considerare. Valorile acestui coeficient sunt conform tabelului 1;

p – coeficient prin care se ține seama de numărul de niveluri și de condițiile de ventilare și disipare a căldurii. Valorile acestui coeficient sunt conform tabelului 2;

m – coeficient prin care se ține seama de capacitatea de ardere a materialelor, în condiții de incendiu. Valorile acestui coeficient sunt conform tabelului 3;

Qi – puterea calorifică inferioară a unui material;

Mi’ – masa materialelor combustibile de același fel, în MJ, determinată conform pct. 2.1.3 fără a lua în considerare:

pardoselile lipite direct pe un suport incombustibil masiv;
gazele și lichidele pentru lubrifiere sau răcire din interiorul utilajelor tehnologice fixe sau al conductelor, care nu pot fi avariate înainte sau în caz de incendiu;
lichidele din conducte și recipienți ficși, de maximum 1 m cub;
cărbunele sau cocsul depozitat temporar în buncăre de beton sau zidărie.

3.1.1 Valorile coeficientului c

Tabel 1 Valorile coeficientului c

3.1.2 Valorile coeficientului p

3.1.2.1 La determinarea ariei As se iau în considerare:

deschiderile special amenajate, conform prescripțiilor tehnice în vigoare, pentru evacuarea gazelor fierbinți din construcție;
ferestrele sau golurile permanent libere, situate în treimea superioară a pereților sau pe acoperiș, precum și golurile amplasate în același fel, dacă sunt închise cu elemente care spărgându-se sau topindu-se, la temperaturi de până la 250 grade C, lasă liberă secțiunea de trecere a gazelor.

Nu se iau în considerare ferestrele cu două rânduri de cercevele și golurile închise cu sticlă aramtă sau plăci (blocuri) de sticlă.

3.1.2.2 Pentru construcții cu mai multe niveluri la care aria golurilor As variază de la un nivel la altul, în relația de calcul al cantității de căldură, pentru coeficientul p se ia o valoare medie, determinată cu relația:

$P_{med}=\frac{\sum_{{p}}^{}}{N}$

în care N este numărul de niveluri.

3.1.3 Valorile coeficientului m

TABEL 3
VALORILE COEFICIENTULUI m
Nr. crt.	Denumirea și starea materialelor	m (informativ)
1	Nitroceluloză, camfor și alte materiale cu intensitate mare de ardere	1.5
2	Hârtie în stare liberă, talaș, rigle din lemn, cu grosimea max. de 1 cm	1.3
3	Gaze lichefiate și lichide combustibile încălzite la temperatura lor de fierbere	1.3
4	Deșeuri de spumă din material plastic sau din burete de cauciuc	1.3
5	Lemn rotund și ecarisat, cu grosimea de 10 - 20 cm	0.75
6	Țesături de lână, bumbac și fibre sintetice, în baloturi	0.75
7	Paie și fân în stive cu înălțimea peste 3 m	0.75
8	Hârtie în role de peste 50 kg sau coli balotate, poz. verticală, cărți și dosare în rafturi	0.75
9	Lichide cu punct de inflamabilitate mai mare de 100°C, care nu sunt încălzite în exploatarea normală la temperaturi mai mari de 50°C	0.75
10	Lichide cu punct de inflamabilitate mai mare de 55°C în butoaie, recipiente mobile, închise etanș	0.75
11	Hârtie în role de peste 50 kg în poziție orizontală, cărți și acte stivuite strâns	0.5
12	Rumeguș	0.5
13	Lemn rotund și ecarisat cu grosimea de peste 20 cm	0.5
14	Cherestea sau plăci din lemn, în stive stratificate dens	0.5
15	Bumbac brut balotat	0.5
16	Cereale și semințe în saci	0.5
17	Lichide combustibile, în conducte și recipienți ficși închiși	0.5
18	Cereale și semințe în vrac sau în ambalaje incombustibile	0.3
19	Zahăr în vrac sau în saci	0.3
20	Alte materiale combustibile	1
OBSERVAȚIE: - În cazul în care, în spațiul luat în considerare, felul sau starea materialelor variază în timp, pentru coeficientul m se alege valoarea maximă corespunzătoare situației celei mai defavorabile

3.2.Densitatea cantității de căldură care se apreciază că va acționa asupra elementelor de construcții în caz de incendiu se determină cu relația:

$q_{{A}}=\frac{S_{{A}}}{A_{{a}}}$ în MJ/mp

în care:

$S_{{A}}$ conform pct. 3.1, în MJ;
$A_{{a}}$ este suprafața apreciată, în mp, care se determină conform pct. 3.2.1 sau 3.2.2.

3.2.1 Suprafața apreciată Aa corespunde suprafeței As, determinată conform pct. 2.2, în cazul construcțiilor parter sau al construcțiilor cu mai multe niveluri, în care planșeele dintre acestea au o limită de rezistență la foc de cel puțin 1 oră și se încadrează în una din următoarele situații:

nu au goluri;
au goluri protejate prin elemente de închidere cu limita de rezistență la foc de minimum 45 de minute; (observație: – Condițiile de limită rezistență la foc pot fi reduse cu 15 minute dacă $q_{{s}}\leq 420$ MJ/mp (100 Mcal/mp) sau cu 30 minute dacă $q_{{s}}\leq 210$ MJ/mp (50 Mcal/mp).
au goluri neprotejate cu aria secțiunii de cel mult 0,5 mp fiecare, iar aria însumată a acestor goluri nu depășește 5% din aria planșeului.

În calcule aproximative, în aceste cazuri, suprafața As poate fi asimilată cu suprafața desfășurată Ad a spațiului considerat.

3.2.2 Suprafața apreciată Aa corespunde suprafeței construite Ac, a spațiului considerat, în toate celelalte cazuri care nu se încadrează în condițiile precizate la pct. 3.2.1.

3.3 În cazul amplasării neuniforme a materialelor combustibile într-un spațiu cu aria construită $A_{{c}}\geq 1000$ mp și valoarea $q_{{s}}< 523$ MJ/mp, se determină și densitatea sarcinii termice locale $q_{{l}}$ , corespunzătoare zonelor cu aria $A_{{l}}$ , în care cantitatea de materiale combustibile conduce la valori mai ridicate decât $q_{{a}}$ .

3.3.1 Dacă $q_{{l}} < 1,5 q_{{a}}$ , pentru întreg spațiul se ia în considerare $q_{{a}}$ .

3.3.2 Dacă $q_{{l}}\geq 1,5 q_{{a}}$ , densitatea sarcinii termice care se apreciază că va acționa asupra elementelor de construcție, se consideră astfel:

3.2.2.1 în cazul în care diferența $q_{{l}}-q_{{a}} < 105 MJ/ m^{2}$ sau, zonele care au $q_{{l}}> 1,5 q_{{a}}$ sunt protejate cu șprinklere, se ia în considerare valoarea $q_{{a}}$ ;

3.3.2.2 În cazul în care diferența $q_{{l}}-q_{{a}} \geq 105 MJ/ m^{2}$ iar raportul dintre aria Al a zonelor cu valori mai ridicate ( $q_{{l}}> 1,5 q_{{a}}$ ) și aria Aa (stabilită conform pct. 3.2.1 sau 3.2.2) este mai mic decât cel indicat în tabelul 4 corespunzător acestei diferențe, se ia în considerare:

valoarea ql, pentru zonele în care $q_{{l}}> 1,5 q_{{a}}$ ;
valoarea qa, pentru restul spațiului luat în considerare.

3.3.2.3 În cazul în care diferența $q_{{l}}-q_{{a}} \geq 105 MJ/ m^{2}$ iar raportul Al/Aa are o valoare egalî sau mai mare decât cea din tabelul 4 corespunzătoare acestei diferențe, se atribuie întregului spațiu luat în considerare valoarea ql.

TKobra

Determinarea sarcinii termice in constructii