CC BY
0ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 699.812+614.841
АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЗДАНИЯХ С СИСТЕМАМИ НАВЕСНЫХ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДОВ
Богданова Г.А.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»
Россия, 190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр. 9
ANALYZING THE CAUSES OF FIRES IN BUILDINGS WITH CURTAIN-TYPE VENTILATED
FACADE SYSTEMS
G. A. Bogdanova
Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University,
St. Petersburg, Russia DOI: 10.31618/nas.2413-5291.2023.2.94.798
АННОТАЦИЯ
Сегодня в Российской Федерации активное применение при возведении новых и реконструкции уже существующих зданий находят системы навесных вентилируемых фасадов. Однако, как показывает строительная практика присутствие на рынке по-прежнему большого количества не сертифицированных материалов, применяемых, в том числе и в технологии навесных вентилируемых фасадов, существенным образом влияет на пожарную безопасность данных систем. В данной статье обоснована актуальность затрагиваемых вопросов. На примерах резонансных пожаров проиллюстрированы одни из разрушительных и опасных факторов влияющих на пожарную безопасность наружных ограждающих конструкций здания. Рассмотрены и проанализированы причины возникновения пожара и распространения пламени по поверхности в зданиях с навесными вентилируемыми фасадами.
ABSTRACT
Today in the Russian Federation the systems of hinged ventilated facades are actively used in the construction of new and reconstruction of existing buildings. However, as construction practice shows the presence in the market is still a large number of uncertified materials used, including in the technology of hinged ventilated facades, significantly affects the fire safety of these systems. This article substantiates the relevance of the issues involved. On examples of resonant fires illustrated one of the destructive and dangerous factors affecting the fire safety of exterior building envelopes. The causes of fire and flame spread on the surface in buildings with hinged ventilated facades are considered and analyzed.
Ключевые слова: пожаробезопасность, система навесных вентилируемых фасадов, анализ причин возгорания, резонансные пожары, материалы.
Keywords: fire safety, curtain-type ventilated facade system, fire cause analysis, resonance fires, materials.
Введение. Навесные фасадные системы (НФС) являют собой относительно новые в практике строительства технические решения наружных многослойных ограждающих конструкций. Они все более завоевывают широкое применение в строительном сегменте за счет экономии энергоресурсов, уменьшения затрат на отопление по средствам минимизации потерь тепла и возможности более длительного безремонтного срока эксплуатации [1, 2]. Данные конструкции включают в себя металлические подконструкции, надежность которых играет существенную роль в системе навесного вентилируемого фасада.
Отличительной особенностью вентилируемых фасадов является последовательность
расположения слоёв различных материалов до воздушной прослойки с учетом уменьшения коэффициентов теплопроводности и увеличения коэффициентов паропроницаемости [3].
Тем не менее, при наличии положительных качеств данных систем (универсальность, легкость монтажа, надежность, практичность,
звукоизоляция и т.д.) далеко не все из них отвечают требованиям пожарной безопасности (например, использование материалов с низкой устойчивостью к возгоранию, их разрушение при воздействии высоких температур и т.д.) [4, 5].
В этой связи вопросы, связанные с обеспечением пожарной безопасности навесных фасадов по-прежнему остаются актуальными.
Поэтому целью исследования является выявление причинно-следственных связей возникновения пожара в зданиях с навесными вентилируемыми фасадами (НВФ) на примерах резонансных пожаров.
Объектом исследования являются применяющиеся на сегодняшний день в практике строительства НФС. Метод исследования основан на анализе данных о резонансных пожарах,
происходивших за последние десятилетия в разных странах.
Система навесного вентилируемого фасада применяется для наружной отделки при возведении как гражданских зданий различного назначения (жилых, офисных, многофункциональных и т.д.), так и промышленных. Этот вариант ограждающей конструкции считается пожаробезопасным, за счет входящих в него негорючих или трудносгораемых материалов. Однако существуют прецеденты возгораний, произошедшие с данной конструкцией, где причиной пожаров зачастую является ветровлагозащитная мембрана, представляющая собой полимерный материал, группы горючести Г2. Из четырех существующих классов горючести, каждый имеет свои параметры и одним из важных показателем является воспламеняемость от теплового излучения и способность не содействовать распространению пламени. Что касается воспламенения ветрозащитной пленки, то при прямом попадании огня, искр, например, при ремонте кровли или нарушении техники монтажа, происходит моментальное их возгорание, и как следствие достаточно быстрое распространение огня по всему фасаду [6].
Так же существенную роль при возникновении пожара играет человеческий фактор. Зачастую опасность пожара обусловлена несоблюдением специальных противопожарных решений. Причина этого экономия средств на всех этапах строительства объектов. При правильно запроектированной негорючей облицовке на строительную площадку доставляются более дешевые панели с другой группой горючести. Выглядят горючие элементы облицовки идентично.
Несущие подконструкции также имеют несколько вариантов исполнения как негорючих, так и опасных в использовании при чрезвычайной ситуации (например, выполненные из алюминиевых сплавов; углеводородных сталей с защитными покрытиями; коррозионностойкой стали).
Ещё одной причиной является нарушение техники монтажа и открытое воздействие огня на элементы конструкции, группа горючести которых не предусматривает их воздействия. Поэтому не менее важно усиление контроля за исполнением противопожарных решений [7].
Примеры опасности, которую несут в себе горючие компоненты фасадных систем, отражают уже произошедшие в мире пожары [8], некоторые из которых представлены ниже.
Май 2006 года Астана (Казахстан) 30-ый этаж здания «Транспорт Тауэр» - мгновенное распространение огня по всей стороне фасада (рис. 1, а). По результатам обследования были установлены основные причины столь быстрого распространения пожара по фасаду здания -нарушения при проектировании и монтаже навесной фасадной системы. Облицовка была выполнена окрашенными кассетами коробчатого типа из алюмокомпозитного горючего материала «А1иЬоМ», имеющего группу горючести Г2-Г4.
Москва (Россия) апрель 2007 года пожар на фасаде здания «Дукат-Плейс III», облицованног композитными плитами, группа горючести которых - Г4 (сильногорючие). Огонь по фасаду здания с девятого этажа добрался до крыши (рис. 1, б). Причина пожара - короткое замыкание электропроводки.
Рис. 1. а - пожар в многоэтажном здании «Транспорт Тауэр» в Астане (Казахстан) (https://ipmmg.com/736x/ft)/07/93/ft)0793dcd74ec7d9ceabe66b4ec8e81b--fire-safety-tmnsportjpg, дата обращения 12.09.2023); б - пожар в здании «Дукат-Плейс III», расположенного на улице Гашека (Москва, Россия) (https://img0Jiveintemet.ru/mages/attach/b/2/25/228/25228465_IMG_2283jpg, дата
обращения 12.09.2023)
Июль 2007 года Владивосток (Россия). Возгорание нового административно-жилого комплекса «Атлантис», расположенный возле гостиницы «Владивосток» (рис. 2). Распространение огня наблюдалось с верхних этажей (с наклонной балконной плиты) вниз
подобно лавине. По данным расследования данного инцидента причиной пожара стало нарушение правил проведения работ по укладке горячей битумной мастики при ремонте кровли. Это привело к попаданию горящего битума в воздушный зазор.
Рис. 2. Жилой 19-этажный массив «Атлантис» (Владивосток, Россия) (https://ru.fishki.net/picsw/072007/30/pozhar/pozhar_09_135.jpg, дата обращения 12.09.2023)
Август 2009 года, улица Бабушкина Москва (Россия). На 17-м этаже нового высотного здания (рис. 3, а) началось воспламенение, это привело к мгновенному распространению огня по всему фасаду здания, выполненному из алюминиевых композитных панелей, до самой кровли. Проблемой при тушении здания оказались падающие с высоты, горящие фасадные панели. Причиной пожара стало использование в качестве облицовки материала низкого качества и ошибок при монтаже навесной вентилируемой системы.
В 2012 году произошел пожар в многофункциональном комплексе «Сан Сити» в городе Новосибирске (Россия).
Предположительной причиной возгорания в здании на 23 этаже стало нарушение требований пожарной безопасности при проведении работ на кровле здания, что привело к возгоранию пароизоляционной мембраны, входящей в систему навесного вентилируемого фасада (рис. 3, б).
Рис. 3. а - высотное здание на улице Ивана Бабушкина (Москва) (https://ru.fishki.net/picsw/082009/07/fire/006.ipg, дата обращения 12.09.2023); б - многофункциональный комплекс «Сан Сити» в Новосибирске (https://i.vtimg.com/vi/AKil8lvsPlM/maxresdefault.ipg, дата обращения 12.09.2023)
Апрель 2013 года г. Грозный (Россия) - пожар в башне «Олимп» комплекса «Грозный-Сити» (рис. 4, а). Возгорание произошло из-за рабочих, проводивший ремонт при помощи газовой горелки на крыше высотки без соблюдения требований пожарной безопасности. Огонь моментально разошелся по фасаду, горела используемая в системе навесного фасада влагозащитная мембрана. На тот момент здание не было введено в эксплуатацию, поэтому системы пожаротушения не сработали. Пожарные, приехавшие на место пожара, так же оказались бессильны, так как длины
пожарных лестниц не хватило даже до середины высотки, вследствие чего пожар продолжался до тех пор, пока не выгорел весь фасад. В качестве облицовки фасада использовались панели коробчатого типа с окрашенными листами из алюмокомпозитного горючего материала «А1исоЬоМ», имеющего Г2-Г4 группу горючести.
Май 2015 года, пожар в 16-этажном жилом доме на проспекте Азадлыг, Баку (Азербайджан). Причиной стало возгорание некачественного вида облицовки высокой группы горючести (рис. 4, б).
Рис. 4. а - многоэтажное здание комплекса «Грозный-Сити» в г. Грозном (Россия) ^http://crozspb.ru/upload/medialibrarv/6c5/6c55bee068aebb30d5c6fd4cc2afdb3c.ipg, дата обращения 12.09.2023); б - пожар в 16-этажном жилом доме на проспекте Азадлыг в Баку (Азербайджан) :/^п.ш/р^ите8/о/165/3318.jpg, дата обращения 12.09.2023)
14 июня 2017 года в 24-этажном жилом доме Grenfell Tower в Северном Кенсингтоне, Западный Лондон, вспыхнул пожар, в результате которого погибли 72 человека. Пожар начался из-за неисправного холодильника с морозильной камерой на четвертом этаже. Он быстро распространился по всему зданию, принеся огонь и дым на все жилые этажи (рис. 5, а). Это было связано с облицовкой здания, внешней изоляцией и воздушным зазором, между которыми обеспечивался эффект стека. Огонь горел около 60 часов, прежде чем был окончательно потушен.
12 февраля 2005 года пожар в Windsor Tower в Мадриде (Испания), 32-этажной башне, обрамленной железобетонным каркасом (рис. 5, б). На пике своего развития пожар, который горел почти сутки, полностью охватил верхние десять этажей здания. По предварительной версии, причиной пожара стало короткое замыкание электросети на 21-м этаже. Огонь быстро распространился из-за отсутствия
противопожарных упоров между фасадом навесной стены и бетонными плитами перекрытия.
Рис. 5. а - Пожар в здании Grenfell Tower в Лондоне (Англия) (https://static.tildacdn.com/tild6437-3530-4162-a436-336166633931/Pozhar v Grenfell-ta.jpg, дата обращения 12.09.2023); б - Последствия пожара в Windsor Tower в Мадриде (Испания) (https://steel-development.ru/imaцes/events/Мадрид.¡pц. дата
обращения 12.09.2023)
9 февраля 2009 года в центральном деловом районе Пекина (Китай) произошёл пожар в телевизионном культурном центре (рис. 6, а). Пожарная служба сообщила, что пожар начался на крыше здания и перекинулся на
нижние этажи из-за сильного ветра. Причина была связана с массовым фейерверком в честь китайского Нового года организованного на территории центра.
15 ноября 2010 года в Шанхае (Китай) сгорел 30-этажный жилой дом (рис. 6, б). Огонь
распространился по строительным лесам, которые использовались для ремонта фасада здания и в считанные минуты перекинулся на жилые квартиры. Пламя бушевало на протяжении 4 часов. Спасаясь от дыма и жара, жители дома вылезали на строительные леса и забирались на крышу. Причиной пожара, вероятно, стали искры, вызванные сварочными работами на 20-м этаже. Рабочие рассказывали, что искры от сварки, проводившейся в другом здании, перелетели и вызвали возгорание строительных лесов. Позже
было установлено, что пожар был вызван неправильной эксплуатацией оборудования не имеющими лицензии сварщиками.
Рис. 6. а - пожар в телевизионном культурном центре Пекина (Китай); б - пожар в жилом доме Шанхая (Китай) [8]
Также было установлено, что повышению пожарной опасности здания способствует его геометрия, поскольку скорость распространения пламени и высота пламени увеличиваются под воздействием геометрической формы здания.
2012 год башня Тамвель (Дубай, ОАЭ). В результате возникшего пожара сгорели две отдельные широкие вертикальные полосы наружной облицовки от земли до уровня крыши. Для облицовки были использованы панели типа ACM с полиэтиленовым сердечником. Ремонтные работы начались через 3 года.
2012 год 13-этажное здание Саиф Белхаса (Дубай, ОАЭ). Пожар начался на 4-м этаже и быстро распространился на крыши. В качестве облицовке так были применены панели типа ACM с полиэтиленовым сердечником. Пожаром было уничтожено 9 квартир, 2 пострадали. Обломками повреждено 5 автомобилей.
2012 год Рубе, Франция 18-этажного здания наблюдалось распространение огня вверх от очага возгорания до верхних этажей. Причиной пожара, скорее всего, явилось использование легковоспламеняющейся внешней облицовки.
Lacrosse Building (Мельбурн, Австралия, 2014 год). Начало пожара шестой этаж. Быстро распространяющееся пламя вскоре охватило внешнюю облицовку стен и под воздействием горючих материалов, расположенных внутри быстро распространилось на верхнюю часть здания.
The Address Downtown (Дубай, ОАЭ, 2016 г.). Очаг пожара располагался на 20-м этаже и быстро распространился по фасаду ACP.
Marina torch (352m) (Дубай, ОАЭ, 2015 и 2017 гг.). Расположение очага возгорания на 52-м этаже. Быстрота распространение пламени по фасаду -сильный ветер.
Апартаменты Marco Polo (36 этажей) Гонолулу (США) 2017 г. Пожар начался на 26-м этаже, и пламя быстро распространился выше. Влияние фасадных материалов до сих пор расследуется. В результате пожара 3 погибших и 12 пострадавших.
2017 год г. Ростов-на-Дону (Россия) пожар в 10-этажном здании гостиницы. Облицовка здания
была выполнена из сильно
легковоспламеняющегося материала, содержащего токсичные элементы, что увеличивает опасность быстрого распространения огня. В результате пожара 2 погибших.
Результаты исследования и их обсуждение. Характер распространения огня в условиях пожара в НВФ таков, что при возникновении его в одном помещении, выгорает весь фасад на вышележащих этажах. Способствуют этому не только примененные материалы, но и эффект тяги в вентзазоре, скорость движения воздуха в котором многократно возрастает из-за увеличивающейся разницы температур при пожаре. Если в фасаде были использованы композитные материалы, например, в составе защитных экранов или ветрозащитные пленки, то пожар распространяется и вниз по фасаду. При горении композитных плит дополнительную опасность для здоровья и жизни людей представляют также выделяемые токсические вещества и обрушение этих панелей вниз. Все эти условия обуславливают быстрое распространение огня по фасадам и дополнительную опасность в виде отлетающих плит и токсичных выделений. Стоит отметить, что скорость распространения огня может достигать 810 м/с - по вертикали и при этом 1-1,5 м по горизонтали.
Выводы. Таким образом, проведенный анализ показывает, что на сегодняшний день применяемые вентилируемые фасадные системы не в полной мере отвечают требованиям пожарной безопасности.
Исходят из конструктивных особенностей навесного вентилируемого фасада, который представляет собой комплексную систему элементов, считать, что причина пожаров скрывается только в одном из составляющих, неправильно. Как правило, причиной пожаров является неправильный подбор материалов и неосторожное обращение с огнем в дальнейшем. Однако исключить применение открытого пламени при возведении зданий и сооружений невозможно по причине выполнения кровельных работ,
сварочных работ на балконах и устройству гидроизоляции на отмостке зданий.
В этой связи для предотвращения воспламенений на фасадах зданий необходимо учитывать уже существующие мероприятия по обеспечению пожарной безопасности
применяемых конструкций навесного
вентилируемого фасада, а также разрабатывать новые меры, направленные на повышение пожарной безопасности данных систем.
Список литературы
1. Меркулов С. И., Полякова Н. В. Навесные вентилируемые фасады: преимущества применения и проблемы пожарной безопасности // Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2017. № 1 (13). URL: http://auditorium.kursksu.ru (дата обращения: 02.09.2023).
2. Иванова Ж. В. Обеспечение безопасности людей при пожарах в высотных зданиях с применением элементов BIM-технологий // Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах.2022. №2 (28). С.65-70.
3. Молчадский И. С., Зигерн-Корн В. Н. Фасадные теплоизоляционные системы. Особенности пожарной опасности навесных систем
УДК 004.81
с воздушным зазором // Пожарная безопасность. 2008. № 2. 56-60.
4. Валова В. Ю. Способы обеспечения пожарной безопасности высотных зданий / В. Ю. Валова, Н. В. Меркулова. - Текст: непосредственный // Молодой ученый. - 2016. - №5 (109). - С.21-23. -URL : https ://то1исЬги/аг^е/109/26548/(дата обращения: 02.09.2023).
5. Хасанов И.Р. Пожарная опасность навесных фасадных систем // Пожарная безопасность. 2006. №5. С. 36-47.
6. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Лушин К.И., Пастушков П.П. К вопросу о применении ветрогидрозащитных мембран в навесных фасадных системах с вентилируемой воздушной прослойкой//Научно - технический вестник Поволжья. 2013. № 3. С. 120-122.
7. Пожары и пожарная безопасность в 2020 году: Статистический сборник / П.В. Полехин, М.А. Чебуханов, А.А. Козлов, А.Г. Фирсов, В.И. Сибирко, В.С. Гончаренко, Т.А. Чечетина. Под общей редакцией Д.М. Гордиенко. - М.: ВНИИПО, 2021 - 112 с.: ил. 5
8. Kate TQ Nguyen, Pasindu Weerasinghe, Mendis, P. and Ngo, T. (2016) "Performance of modern building façades in fire: a comprehensive review", Electronic Journal of Structural Engineering, 16, pp. 69-87. doi: 10.56748/ejse.16212.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ИСКУССТВЕННОГО ЭМОЦИОНАЛЬНОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Бондарчук В.В.
кандидат технических наук, заведующий отделом распознавания зрительных образов
Кравченко Н.М. кандидат технических наук, старший научный сотрудник, с.н.с. отдела РЗО Институт проблем искусственного интеллекта, г. Донецк
MATHEMATICAL MODELING OF ARTIFICIAL EMOTIONAL INTELLIGENCE SYSTEMS
V. V. Bondarchuk
Candidate of Technical Sciences, Head of the Visual Image Recognition Department
N.M. Kravchenko Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, sns. RZA Department Institute of Artificial Intelligence Problems, Donetsk DOI: 10.31618/nas.2413-5291.2023.2.94.799
АННОТАЦИЯ
В работе представлены теоретические концепции математического моделирования системы искусственного эмоционального интеллекта для решения проблем в задачах взаимодействия когнитивных дисфункций с аппаратно-программным комплексом во время психоэмоциональной диагностики; классификация методов распознавания изображений. Целью исследований являются разработка научных основ средств и методов определения функциональных показателей объекта в процессе психоэмоциональной диагностики на основе инструментальных средств, практического использования системы принятия решений искусственного эмоционального интеллекта как эффективного средства для оценки положительльного интеллектуального функционального воздействия на объект, определение выбора оптимальных решений саморегуляции психоэмоциональных состояний личности
