Determinarea sarcinii termice in constructii

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 materialuluiPuterea calorifică
Qi
MJ/kgm3N
1Acetat ed amil33.5
2Acetat de celuloză18.923.4
3Acetat de etil25.3
4Acetilenă56.1550.25
5Acetilaminobenzen31.5
6Acetonă31.5
7Acid acetic14.85
8Acid benzoic27.3
9Acid carbonic32.65
10Acid citric10.45
11Acid formic5.8
12Acid lactic14.65
13Acid oleic39.35
14Acid palmitic39.55
15Acid stearic39.75
16Acrilonitril31.8
17Acrilonitril-butaden-stiren (ABS)37.7
18Alcool aldol26.1
19Alcool alilic37.8
20Alcool amilic31.95
21Alcool butilic36.2
22Alcool cetilic43.3
23Alcool denaturat27.2
24Alcool etilic30.05
25Alcool metilic22.4
26Alcool propilic33.8
27Aldehidă acetică26.55
28Aldehidă formică18.7
29Aluminiu pulbere29.3
30Amidon17.5
31Amilen48.15
32Anilină36.7
33Antracen40.1
34Antracit35.6
35Asfalt40.6
36Benzen140.1
37Benzină44.3546.65
38Bitum35.4
39Blănuri19.85
40Brichete de lignit20.1
41Brichete de praf de cărbune32.65
42Brânză13.3
43Bumbac16.75
44Butilenă48.75
45Cacao20.75
46Cafea20.1
47Camfor37.65
48Cărbune brun20.95
49Carne grasă26.35
50Carne slabă23.65
51Carton16.3
52Cazeină24.5
53Cauciuc41.85
54Ceară39.5
55Celuloid18.85
56Celuloză16.75
57Cereale14.2517.18
58Ciocolată25.65
59Coca32.65
60Cocs metalurgic30.35
61Dextrină18.2
62Etan11.75
63Etilenă33.844.459.4
64Eter etilic38.5
65Eter metilic31.75
66Făină15.0516.75
67Fenol32.25
68Fân14.65
69Fosfor24.95
70Gaz de cocserie19.15
71Gaz de cracare73.25
72Gaz de distilare a gudroanelor62.8
73Gaz de huilă23
74Gaz de lignit13.8
75Gaz metan57.3535.8
76Gelatină15.4
77Glicerină18
78Glucoză15.6
79Grafit33.05
80Grăsimi39.75
81Gudron de cărbune brun38.95
82Gudron de huilă34.75
83Hexan47.5
84Hidrogen11.15142.3
85Hidrogen sulfurat15.3523.65
86Hârtie16.3
87Huilă23.530.55
88Iodură de etil9.8
89In15.2
90Indigo29.15
91Izobutan45.55
92Lemn convențional18.4
93Lemn de foc17.95
94Lemn de esență moală13.8
95Lemn de esență tare19.25
96Lână brută22.85
97Lână curățită20.8
98Lână fibre23.05
99Linoleum20.95
100Lignit16.7523.45
101Litieră de turbă14.65
102Magneziu25.4
103Mangal33.8
104Margarină31.2
105Mătase artificială24.3
106Mătase naturală21.45
107Melasă12.15
108Miere13.75
109Migdale27.05
110Motorină40.842.5
111Naftalină39.35
112Nitrobenzen25.45
113Nitroceluloză10.5
114Nitrometan12.2
115Ozocherită46.05
116Oxid de carbon15.7
117Păcură10.144.8
118Paie14.45
119Păr22.2
120Parafină44.3
121Pentan48.55
122Petrol lampant41.1
123Piei moi19.15
124Piei tari19.85
125Pâine10.45
126Pânză de in15.2
127Plăci de vată minerală cu liant de bitum (6-18%)7.95
128Poliacetat de vinil23
129Poliacrilat de metil23
130Poliamide19.437.5
131Policarbonat29.3
132Policlorură de vinil (PVC) plastifiată2533.5
133Policlorură de vinil (PVC) rigidă1521.8
134Poliesteri2027.2
135Poliesteri armați cu fibre de sticlă35.85
136Polietilenă33.546
137Polilzobutilenă43.9
138Polilsopren42.7
139Polimetacrilat de metil23.426.8
140Polipropilenă43.4
141Polistiren31.441.2
142Politetrafluoretilenă4.185
143Poliuretan2437.7
144Praf de cereale13.65
145Propan60.793.55
146Propilenă42.687.6
147Pseudobutilenă44.1948
148Rășină16.75
149Rășini epoxidice11.730.2
150Rășini fenolice2330
151Siliconi15.5
152Sirop de zahăr34.95
153Smoală26.35
154Sodiu10.9
155Stearină39.35
156Sulf10.45
157Sulfură de carbon23.15
158Tananți22.6
159Tărâțe de mei11.65
160Țesături textile16.7520.95
161Țiței43.111
162Toluen42.7
163Tetraclorheptan15.2
164Titan19.15
165Trifluorcloretilenă5.07
166Trifluroclorpropan9.65
167Trifluoretan10.3
168Trifluoretilenă9.575
169Turbă fibroasă umedă16.35
170Turbă fibroasă uscată21.75
171Ulei de parafină41.85
172Ulei mineral39.85
173Ulei vegetal38.7
174Unt38.2
175Uraniu5.15
176Vată minerală cu liant max 4%0.4
177Vată minerală cu liant peste 4%0.55
178Zahăr16.75
179Zirconiu12.2
180Xilen42.9

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 materialelorm (informativ)
1Nitroceluloză, camfor și alte materiale cu intensitate mare de ardere1.5
2Hârtie în stare liberă, talaș, rigle din lemn, cu grosimea max. de 1 cm1.3
3Gaze lichefiate și lichide combustibile încălzite la temperatura lor de fierbere1.3
4Deșeuri de spumă din material plastic sau din burete de cauciuc1.3
5Lemn rotund și ecarisat, cu grosimea de 10 - 20 cm0.75
6Țesături de lână, bumbac și fibre sintetice, în baloturi0.75
7Paie și fân în stive cu înălțimea peste 3 m0.75
8Hârtie în role de peste 50 kg sau coli balotate, poz. verticală, cărți și dosare în rafturi0.75
9Lichide cu punct de inflamabilitate mai mare de 100°C, care nu sunt încălzite în exploatarea normală la temperaturi mai mari de 50°C0.75
10Lichide cu punct de inflamabilitate mai mare de 55°C în butoaie, recipiente mobile, închise etanș0.75
11Hârtie în role de peste 50 kg în poziție orizontală, cărți și acte stivuite strâns0.5
12Rumeguș0.5
13Lemn rotund și ecarisat cu grosimea de peste 20 cm0.5
14Cherestea sau plăci din lemn, în stive stratificate dens0.5
15Bumbac brut balotat0.5
16Cereale și semințe în saci0.5
17Lichide combustibile, în conducte și recipienți ficși închiși0.5
18Cereale și semințe în vrac sau în ambalaje incombustibile0.3
19Zahăr în vrac sau în saci0.3
20Alte materiale combustibile1
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 decâtq_{{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 valoareaq_{{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.

Leave a Reply

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.