CC BY
18
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К РАЗБИЕНИЮ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ НА
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ОТСЕКИ
Комяк В.В.
Национальный университет гражданской защиты Украины,
г. Харьков
В настоящее время количество зданий повышенной этажности и высотных зданий увеличивается из года в год. Они становятся "визитными карточками" экономически развитых государств и представляют собой объединение удачных архитектурных решений и современных систем жизнеобеспечения граждан. В зданиях повышенной этажности комплексно размещаются и бизнес-центры, и супермаркеты со складами продукции, и жилищные помещения, и стоянки автомобилей.
Проблема безопасности жизнедеятельности людей в высотных зданиях на сегодняшний день не решена. При пожарах люди остаются отрезанными от путей эвакуации, источников электроэнергии, лифтов, более того пожарная техника оборудована неэффективно с точки зрения проведения спасательных работ на этажах, выше 14-16 -ого.
В случае, когда пути к лестничным клеткам перекрыты, а лифты отключены, возможна эвакуация людей путем их выхода на лоджии для последующего перехода (если это возможно) в другой подъезд; либо для спуска с помощью стационарных спасательных средств индивидуального или коллективного использования на противопожарные карнизы, которые расположены по периметру здания на границе каждого из противопожарных отсеков и которые разбивают здание по высоте на отдельные противопожарные зоны. Спуск людей на граничные этажи противопожарных отсеков позволит им укрыться на этаже в специально оборудованном убежище отсека, либо с помощью пожарных осуществить окончательную эвакуацию с противопожарных карнизов. Каждый противопожарный отсек здания отделяется от другого отсека техническим этажом (с перекрытием REI 90) или противопожарным перекрытием REI 180. Межсекционные стенки убежищ имеют огнестойкость REI 150. Карнизы, что выступают на 0,75 м, выполнены с негорючего материала с пределом огнестойкости E15. Заметим, что огнестойкость перекрытий отсеков, карнизов и межсекционных стенок определяют допустимое время аварийной эвакуации из отсеков.
Для защиты высотных зданий используются следующие средства: индивидуальные средства одноразового использования (веревочные, тросовые устройства, парашюты); индивидуальные средства многоразового использования (веревочные, тросовые устройства); коллективные средства непрерывного действия многоразового использования (эластичные рукава и т.д.); коллективные средства дискретного действия многоразового использования (навесные лифты и другие специальные конструкции). Пусть количество средств защиты насчитывает l видов (типов).
Рассмотрим высотное здание, его можно представить в виде прямоугольного параллелепипеда £0. Рассматриваемое здание заполнено людьми, количество которых различно на этажах, в зависимости от его функционального назначения. Другими словами, область 80 является неоднородной с точки зрения рассматриваемой характеристики. К местоположению вышеперечисленных средств защиты выдвигается ряд ограничений, которые определяют дискретную область допустимых размещений D{(хlc,ylc,zlc)},c = 1,2,...,Сг,г = 1,2,...,I., где Ci -количество возможных мест размещения для г-того средства
Возникает следующая задача. Необходимо разбить неоднородную область 80 по высоте резами на минимальное количество п подобластей (противопожарных отсеков), т.е. 8у,у = 1,2,...,п,| 8,^8у = 0;i > у = 1,2,...,п;
п пУ
80)р| 8, =0, i = 1,2,..., п;, 80 = и 8], 8] = у 8к, где 81, 8],..., 8пу соответственно
у=1
к = 1
первуй, второй,..., пу - ряды (этажи) у - того отсека, определить
I
соответствующий разбиению набор средств защиты Тт,т = 1,2,...,Еni (п1 -
количество ,- того средства защиты) и места размещения
Т.(х1т,Ут^т),т = 1,2,...,Мг е {(х1с,у1с^1с)},с = 1,2,...,Сг, чтобы максимальное время
г
аварийной эвакуации людей из каждого этажа на крайние этажи соответствующих отсеков не превышало допустимого времени. Рассмотрим особенности рассматриваемой задачи. Количество средств защиты К = и Тт могут быть определены
N = ЕС Е
г=1 к
N к1
N к2
■Е
к
N к,
(1)
т
способами, где - Nk,kl - соответственно количество людей на к - том этаже и вместимость 1-того средства. Таким образом, выбор оптимального решения осуществляется на комбинаторном множестве сочетания кортежей мощностью (1). Для каждого из N вариантов необходимо К средств
I
разместить на С = ЕС, фиксированных мест. Для перебора точек
г=1
комбинаторного множества используется метод сужающихся окрестностей [1]. Функционал (время спуска) в работе определяется алгоритмически с использованием данных [2].
Рассмотрим основные этапы алгоритма разбиения здания по высоте на противопожарные отсеки.
1. Для каждого к -того этажа, основание которого находится на высоте Ьк определяется высота ЛИк спуска за допустимое время всех людей с помощью средств эвакуации, размещенных на этаже [2]. Пусть 8к -
параллепипед высотой Ahk, верхним основаним которого является
рассматриваемый этаж.
2. Осуществляется последовательно-одиночное формирование отсеков. Первым формируется отсек, который определяется следующим образом:
Sj = ПSk^k,hk - Ahk ^ hmin , k
где hmin - высота, на которой находится основание нижнего отсека.
3. Осуществляется формирование следующего отсека (j := j +1), при этом за
hmin принимается высота, на которой находится верхнее основание
предыдущего отсека и т.д.
В качестве примера рассмотрено разбиение резами по высоте на противопожарные отсеки высотной башни "Исеть", расположенной в Екатеринбурге. Высота башни 200м и содержит 50 этажей с разным количеством людей в них: на 1-ом этаже - 64 человек, на 2-ом - 100 чел, на 3-ем - нет людей, на 4-ом - 89чел, на 5-ом - 95чел, 6-ом - 20чел, с 7-ого до 17-того - 132 чел, на 18 -м - 8 чел, с 19-ого по 30-ый - 144 чел, на 31-ом -20 чел, с 32-ого до 39-ого - 96 чел, на 40-ом -10 чел, с 41-ого до 47-ого - 63 чел, на 48-ом - 9 чел, на 49-м - 6 чел, на 50-ом - 44 человека. Рассматривалось допустимое время спуска в каждом отсеке 10 мин. В качестве средства эвакуации выбрано одно тросовое средство "Карусель" многоразового использования. В результате вычислений по изложенному выше алгоритму, получено разбиение здания на три отсека: первый в 14 этажей, начиная с 17-ого по 30-ый этажи; второй в 17 этажей, начиная с 31-го по 47-ой этажи; третий в 3 этажа, начиная с 48-ого по 50-ый этажи. Заметим, что люди до 16-ого этажа обслуживаются пожарными подразделениями с автолестниц и автоподъемников.
Список литературы
1. Стоян Ю.Г. Математические модели и оптимизационные методы геометрического проектирования / Ю.Г. Стоян, С.В. Яковлев. - К.: Наук. думка, 1986. - 268 с.
2. Васильченко А.В., Стець Н.Н. Расчет фактического времени спасения людей из высотных зданий с помощью технических средств / А.В. Васильченко, Н.Н. Стець // Проблемы пожарной безопасности: Сб.научн.тр.-Вып25.-Харьков: УГЗУ, 2009. -С.34-37.
