Строительные материалы и их огнестойкость

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

строительный материал огнестойкость возгораемость конструкция

Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью. Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью. Строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы: Г1 (слабо горючие); Г2 (умеренно горючие); Г3 (нормально горючие); Г4 (сильно горючие). Горючесть и группы строительных материалов по горючести устанавливают по ГОСТ 30244. Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются. Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы: В1 (трудновоспламеняемые); В2 (умеренно воспламеняемые); В3 (легко воспламеняемые).

Группы строительных материалов по воспламеняемости устанавливают по ГОСТ 30402.Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы: РП1 (нераспространяющие); РП2 (слабо распространяющие); РП3 (умеренно распространяющие); РП4 (сильно распространяющие).

Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов, в том числе ковровых покрытий, по ГОСТ 30444 (ГОСТ Р 51032-97). Для других строительных материалов группа распространения пламени по поверхности не определяется и не нормируется. Горючие строительные материалы по дымообразующей способности подразделяются на три группы: Д1 (с малой дымообразующей способностью); Д2 (с умеренной дымообразующей способностью); Д3 (с высокой дымообразующей способностью). Группы строительных материалов по дымообразующей способности устанавливают по 2.14.2 и 4.18 ГОСТ 12.1.044.

Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы: Т1 (малоопасные); Т2 (умеренно опасные); Т3 (высоко опасные); Т4 (чрезвычайно опасные). Группы строительных материалов по токсичности продуктов горения устанавливают по 2.16.2 и 4.20 ГОСТ 12.1.044. Степень огнестойкости (СНиП- 2- 01.-02- 85):

1-здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона, железобетона с применением слитных НГМ.2-, в покрытии допускается применять не защищенные стальные конструкции.

2- А-, для перекрытия используют деревянные конструкции, защищенные штукатуркой или ТГ, листовыми или плитными материалами.

3- А-здания, преимущественно с каркасной конструкцией. Элементы каркаса- из стальных не защищенных конструкций. Ограждающие конструкции из стальных профилированных листов или др. негорючих листовых материалов с трудногорючем утеплителем.

3- Б-приемущественно 1 этажные здания с каркасной конструкцией. Элементы каркаса из цельной или клееной древесины, подверженной огнезащитной обработке. Ограждающие конструкции выполнены с применением древесины (огнезащита).

4- здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клееной древесины и др. горючих материалов (защита - штукатурка) и др. листовых материалов.4- А-здания одноэтажные с каркасноконструктивной схемой. Элементы каракаса - стальные не защищенные конструкции. Ограждающие конструкции - стальные профилированные листы (негорючие материалы с горючем утеплителем).

5- здания, к несущим и ограждающим конструкциям которых не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня. Возможность возникновения очагов воспламенения и горения устанавливается по данным возгораемости материалов. По пожарной опасности объекты делятся на пять категорий: А, Б, В, Г и Д. Объекты категории А: НПЗ, химические предприятия, цеха фабрик искусственного волокна, склады бензина, цехи применения и обработки металлического натрия, калия и др. Объекты категории Б: цеха приготовления и транспортировки угольной пыли и древесной муки, размолочные отделения мельниц, цеха обработки синтетического каучука, изготовления сахарной пудры, склады кинопленки и др. Пожары на этих объектах возможны при средних и даже слабых разрушениях, наиболее уязвимы на этих объектах воздушные коммуникации. Объекты категории В: лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, модельные и лесотарные цеха, открытые склады масла, масляное хозяйство электростанций, цеха текстильного производства и др.

Объекты категории Г: металлические производства, предприятия горячей обработки металла, термические и другие цеха, а также котельные.

Объекты категории Д: предприятия по холодной обработке металлов и другие, связанные с хранением и переработкой несгораемых материалов. На объектах категорий В, Г, Д возникновение отдельных пожаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, образование сплошных пожаров - от плотности застройки. Здания и сооружения по огнестойкости делятся на пять степеней: 1 - основные элементы выполнены из несгораемых материалов, а несущие конструкции обладают повышенной огнестойкостью; 2 - основные элементы выполнены из несгораемых материалов; 3 - с каменными стенами с деревянными ощтукатуренными перегородками и перекрытиями; 4 - оштукатуренные деревянные здания; 5 - деревянные неоштукатуренные здания.

Наиболее опасными являются здания и сооружения выполненные из сгораемых материалов 3, 4, 5 степени. Ориентировочное время развития пожара до полного охвата его огнем: для зданий и сооружений 1 и 2 степени - не более 2 ч, 3 степени - не более 1,5 ч, 4 и степени- не более 1 ч.

1. Методы испытания строительных материалов на возгораемость

Пожарная безопасность зданий и сооружений в значительной мере зависит от правильного выбора возгораемости и огнестойкости строительных конструкций.

Под возгораемостью понимают способность материала, подвергнутого местному воздействию высокотемпературного источника поджигания, самостоятельно гореть или тлеть при наличии этого источника или. после его удаления.

В соответствии со СНиП 11-2-80 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений» и стандартами СЭВ 382-76 и 2437-80 все строительные материалы и конструкции по возгораемости подразделяются на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемыми называют материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся все естественные и искусственные неорганические материалы, гипсовые и гипсоволокнистые плиты при содержании органической массы менее 8%, минераловатные плиты при содержании синтетической, битумной или крахмальной связки менее 6 % по массе, а также применяемые в строительстве металлы. Конструкции, выполняемые из несгораемых материалов, называются несгораемыми.

Трудносгораемыми называют материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника поджигания, а после его удаления горение или тление прекращается. К трудносгораемым относятся материалы, состоящие из негорючих и горючих составляющих, например асфальтобетон, гипсовые и бетонные детали с органическими заполнителями (более 8 % по массе), глиносоломенные материалы, при объемной (насыпной) массе не менее 900 кг/м3, цементный фибролит, древесина, подвергнутая глубокой пропитке антипиренами, войлок, вымоченный в глиняном растворе, пенопласт марки ФРП-1, минераловатные плиты на битумной связке при содержании ее от 7 до 15 % по массе и др.

Конструкции, выполненные из трудносгораемых материалов, и конструкции, выполненные из сгораемых материалов, но защищенные от возгорания штукатуркой или облицовкой из несгораемых материалов, называются трудносгораемыми.

Сгораемыми называют материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника поджигания. .К ним относятся все органические материалы, не отвечающие требованиям, предъявляемым к несгораемым и трудносгораемым материалам (например, древесина, торф, битум, гудрон, войлок, бумага, картон, камышит, соломит, мипора, пенопласт ПС-4 и ПСБ-С, декоративно-строительные пластики и др.).

Конструкции, выполненные из сгораемых материалов, не защищенных от воздействия огня или высокой температуры, называют сгораемыми.

Другой важной характеристикой строительных конструкций является огнестойкость, под которой понимают способность сохранять свои несущие и ограждающие функции в условиях пожара. Продолжительность (в часах) сопротивления строительной конструкции воздействию высокой температуры при пожаре до исчерпания ею несущей и ограждающей способности принято называть пределом огнестойкости.

Учитывая, что в современных несгораемых и трудносгораемых конструкциях применяют сгораемые отделочные, тепло- и звукоизоляционные материалы, в СНиП 11-2-80 введена новая характеристика -- предел распространения огня (пламени) по строительным конструкциям. Этот показатель предусмотрено определять экспериментальным путем по методике ВНИИПО, изложенной в приложении 2 СНиП П-2-80. Предел распространения огня характеризуется способностью строительных конструкций с любыми сочетаниями слоев из несгораемых, трудносгораемых и сгораемых материалов к самостоятельному горению.

Предел распространения пламени (огня) измеряется в сантиметрах и представляет собой размер повреждения конструкции в контрольной зоне в течение 15 мин.

Обогрев конструкций производят по той же методике, что и при определении фактических пределов огнестойкости.

По степени распространения огня строительные конструкции разделяют на следующие группы:

первая -- с нулевым пределом распространения огня, когда в процессе теплового воздействия и после него прекращения горение и тление не наблюдается, но допустимы частичные механические разрушения в зонах нагрева и контроля;

вторая -- не распространяющая огонь за допустимые пределы, причем в этих конструкциях горение и тление в обогреваемой и контрольной зонах не выходят за пределы 40 см вверх для вертикальных конструкций и более 25 см в любую сторону для горизонтальных;

третья -- распространяющие огонь за допустимые пределы, причем в этих конструкциях в процессе испытания или до их полного остывания наблюдается одно из следующих явлений: распространение горения с любой стороны за пределы зоны нагревания на расстояние более 40 см вверх для вертикальных и более 25 см в любую сторону для горизонтальных конструкций; раскрытие швов, стыков и образование сквозных отверстий в наружной обшивке с последующим или предшествующим возгоранием среднего слоя из горючего материала.

Фактические пределы распространения огня содержатся в Руководстве по определению пределов огнестойкости, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов. Нормативные пределы распространения огня по конструкциям принимают согласно СНиП П-2-80.

В настоящее время пределы огнестойкости строительных конструкций определяются экспериментально, и расчетными методами. Их принято называть фактическими пределами огнестойкости Пф. Установленные нормами пределы огнестойкости для основных частей зданий и сооружений называются требуемыми пределами огнестойкости.

Условие пожарной безопасности применительно к строительным конструкциям формулируется следующим образом: фактическая группа возгораемости должна быть не выше требуемой, а фактические пределы распространения огня должны быть не ниже требуемых (минимальных).

Соблюдение приведенного выше условия безопасности при проектировании и строительстве зданий и сооружений является одной из важнейших предпосылок обеспечения их сохранности при пожаре определенной продолжительности.

Методы определения огнестойкости строительных конструкций. Одним из основных методов определения огнестойкости строительных конструкций является метод огневых испытаний конструктивных элементов натуральных размеров. Сущность эксперимента состоит в том, чтобы конструктивный элемент натуральных размеров подвергнуть воздействию нормативных нагрузок и реальных агрессивных факторов, которые имеют место в условиях пожаров, и фиксировать время с момента начала испытаний до момента появления одного из признаков наступления предела огнестойкости.

Исследование пределов огнестойкости в нашей стране производится при стандартном температурном режиме на огневых испытательных установках ВНИИПО согласно стандарту СЭВ 1000-78.

Огнестойкость отдельных видов строительных конструкций позволили установить характер разрушения и пределы огнестойкости подавляющего большинства строительных конструкций.

Стальные конструкции при отсутствии защиты негорючими теплоизоляционными материалами быстро прогреваются до высоких температур и через 15…20 мин от начала нагревания теряют прочность и устойчивость. Применение облицовок из негорючих теплоизоляционных материалов существенным образом увеличивает огнестойкость металлических конструкций. Так, если стальную колонну облицевать штукатуркой толщиной 25 мм (по сетке), то предел огнестойкости ее составит 45 мин, а при толщине облицовки до 50 мм он увеличивается до 2 ч.

Огнестойкость пустотелых колонн значительно ниже огнестойкости колонн сплошного сечения.

Огнестойкость колонн с высоким процентом армирования (3,5% и более), применяемых в многоэтажных зданиях, определяется выходом из строя рабочей арматуры, вследствие чего такие колонны имеют более низкие пределы огнестойкости (в сравнении со слабоармированными).

Пределы огнестойкости внецентренно-сжатых колонн с малым эксцентриситетом существенно ниже пределов огнестойкости центрально-сжатых колонн, имеющих такие же размеры сечения и запасы прочности.

Огнестойкость балок, прогонов, ригелей и плит зависит от вида рабочей арматуры, толщины защитного слоя бетона и статической схемы работы. Более высокими пределами огнестойкости обладают статически неопределимые (неразрезные) конструкции, что обусловлено явлением перераспределения усилий при их нагревании. Предварительное напряжение арматуры снижает огнестойкость этих конструкций.

Огнестойкость железобетонных ферм определяется огнестойкостью одного из ее элементов, имеющего наименьшие размеры поперечного сечения и минимальный запас прочности. Большинство выпускаемых отечественными заводами железобетонных ферм имеет пределы огнестойкости 0,75… 1,5 ч.

Огнестойкость сплошных железобетонных стен и перегородок зависит от их толщины и вида бетона.

Огнестойкость стен и перегородок существенно снижается в том случае, если они выполнены с заполнением из горючих материалов. Панели с заполнением из горючих пенопластов считаются трудногорючими, хотя их скорлупы являются негорючими. Это объясняется тем, что даже непродолжительное нагревание конструкций при пожаре вызывает горение заполнителя и распространение огня по всему зданию.

Огнестойкость несущих стен современных зданий зависит от размеров сечения значительно в меньшей степени, поскольку их разрушение при пожаре определяется не прогреванием противоположной от огня поверхности до опасных температур, а изменением напряженного состояния в процессе нагревания. Это происходит потому, что в подавляющем большинстве случаев несущие стены крупнопанельных домов расположены внутри здания, не несут функций теплозащитного ограждения и имеют поэтому небольшую толщину (12…14 см). Вследствие этого и пределы огнестойкости этих стен существенно снижаются.

Конструкции из дерева и пластических масс. Конструкция из дерева и большинство пластмасс являются сгораемыми. Сгораемыми являются также многие изоляционные, акустические и отделочные материалы с применением древесины и пластических масс: поропласт полиуретановый, минерало-ватные плиты на битумном связующем, древесноволокнистые и стружечные плиты, полистирольные плитки, полиэтиленовые и полихлорвиниловые пленки, стеклопластики, самоклеящиеся пленки и моющиеся обои. Большим недостатком конструкций и материалов из пластмасс является то, что при горении их выделяются высокотоксичные продукты термического распада, вдыхание которых человеком в условиях пожара вызывает сильное отравление, а нередко и смерть.

Для повышения сопротивляемости конструкций из дерева и пластмасс воздействию огня используют различные способы огнезащиты. Древесину подвергают поверхностной и глубокой обработке огнезащитными составами (окраска теплостойкими составами, оштукатуривание, глубинная пропитка жидкими огнезащитными составами). В некоторые виды пластических масс при их изготовлении вводят добавки, уменьшающие горючесть конструкций. Несмотря на горючесть деревянные конструкции также при пожаре в течение некоторого времени сохраняют несущую и ограждающую способность, т.е. обладают определенным пределом огнестойкости.

Выбор огнестойкости конструкций при проектировании зданий и сооружений производится с учетом условия, что фактический предел огнестойкости любого конструктивного элемента должен быть не менее величины требуемого предела огнестойкости. Выбор фактических пределов огнестойкости производится по приложению Руководства по определению пределов огнестойкости, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (утверждено Госстроем СССР в 1982 г.).

Классификация зданий и сооружений по степени огнестойкости. Огнестойкость зданий или сооружений определяется огнестойкостью следующих основных частей: противопожарных стен (брандмауэров), несущих стен, стен лестничных клеток, колонн, наружных стен из навесных панелей и наружных фахверковых стен, несущих конструкций междуэтажных и чердачных перекрытий, несущих конструкций покрытий, внутренних ненесущих стен (перегородок), несущих элементов лестниц.

Различают пять степеней огнестойкости, назначаемых в зависимости от класса долговечности здания или сооружения по соответствующим нормам проектирования. Характеристика зданий и сооружений по степени их огнестойкости в соответствии со СНиП П-2-80. Ряд пунктов СНиП П-2-80 устанавливают дополнительные требования (или, наоборот, -- снижение требований) в развитие.

2. Общие сведения о зданиях и сооружениях

В строительной практике различают понятия «здание» и «сооружение».

Сооружением принято называть все, что искусственно возведено человеком для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества.

Зданием называют наземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное и приспособленное для того или иного вида человеческой деятельности (например, жилые дома, заводские корпуса, вокзалы и т. д.).

Таким образом, мы видим, что понятие «сооружение» как бы включает в себя и понятие «здание». В практической деятельности принято все прочие сооружения относить к так называемым инженерным. Другими словами, сооружения предназначены для выполнения сугубо технических задач (например, мост, телевизионная мачта, туннель, станция метро, дымовая труба, резервуар и т. д.). В настоящей книге рассматриваются только здания. Внутреннее пространство зданий разделяется на отдельные помещения (жилая комната, кухня, аудитория, служебный кабинет, цех и др.).

Помещения, расположенные в одном уровне, образуют этаж. Этажи разделяются перекрытиями. В любом здании можно условно выделить три группы взаимно связанных между собой частей или элементов, которые в то же время как бы дополняют и определяют друг друга: объемно-планировочные элементы, т, е. крупные части, на которые можно расчленить весь объем здания (этаж, отдельное помещение, часть здания между основными расчленяющими его стенами и др.); конструктивные элементы, определяющие структуру здания (фундаменты, стены, перекрытия, крыша и др.); строительные изделия, т. е. сравнительно мелкие детали, из которых состоят конструктивные элементы. Форма здания в плане, его размеры, а также размеры отдельных помещений, этажность и другие характерные признаки определяются в ходе проектирования здания с учетом его назначения.

Любое здание должно отвечать следующим основным требованиям:

1) функциональной целесообразности, т. е. здание должно полностью отвечать тому процессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, труда, отдыха и т. д.);

2) технической целесообразности, т. е. здание должно надежно защищать людей от внешних воздействии (низких или высоких температур, осадков, ветра), быть прочным и устойчивым, т. е. выдерживать различные нагрузки, и долговечным, сохраняя нормальные эксплуатационные качества во времени;

3) архитектурно-художественной выразительности, т. е. здание должно быть привлекательным по своему внешнему (экстерьеру) и внутреннему (интерьеру) виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей;

4) экономической целесообразности, предусматривающей наиболее оптимальные для данного вида здания затраты труда, средств и времени на его возведение. При этом необходимо также наряду с единовременными затратами на строительство учитывать и расходы, связанные с эксплуатацией здания.

Безусловно, комплекс этих требований нельзя рассматривать в отрыве друг от друга. Обычно при проектировании здания принимаемые решения являются результатом согласованности с учетом всех требований, обеспечивающих его научную обоснованность.

Главным из перечисленных требований является функциональная, или технологическая целесообразность. Так как здание является материально-организованной средой для осуществления людьми самых разнообразных процессов труда, быта и отдыха, то помещения здания должны наиболее полно отвечать тем процессам, на которые данное помещение рассчитано; следовательно, основным в здании или его отдельных помещениях является его функциональное назначение. При этом необходимо различать главные и подсобные функции. Так, в здании школы главной функцией являются учебные занятия, поэтому школьное здание в основном состоит из учебных помещений (классные комнаты, лаборатории и т. п.).

Наряду с этим в здании осуществляются и подсобные функции: питание, общественные мероприятия, руководство и т. п. Для них предусматриваются специальные помещения: столовые и буфеты, актовые залы и др. При этом перечисленные функции для этих помещений будут главными. Им же соответствуют свои подсобные функции.

Все помещения в здании, отвечающие главным и подсобным функциям, связываются между собой коммуникационными помещениями, основное назначение которых обеспечивать движения людей (коридоры, лестницы, вестибюли и др.).

Качество среды зависит от таких факторов, как пространство для деятельности человека, размещения оборудования и движения людей; состояние воздушной среды (температура и влажность, воздухообмен в помещении); звуковой режим (обеспечение слышимости и защита от мешающих шумов); световой режим; видимость и зрительное восприятие; обеспечение удобств передвижения и безопасной эвакуации людей.

Следовательно, для того чтобы правильно запроектировать помещение, создать в нем оптимальную среду для человека, необходимо учесть все требования, определяющие качество среды. Эти требования для каждого вида зданий и его помещений устанавливаются Строительными нормами и правилами (СНиП) -- основным государственным документом, регламентирующим проектирование и строительство зданий и сооружений в нашей стране.

Техническая целесообразность здания определяется решением его конструкций, которое должно учитывать все внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами. Эти воздействия подразделяют на силовые и несиловые (воздействие среды).

К силовым относят нагрузки от собственной массы элементов здания (постоянные нагрузки), массы оборудования, людей, снега, нагрузки от действия ветра (временные) и особые (сейсмические нагрузки, воздействия в результате аварии оборудования и т. п.).

К несиловым относят температурные воздействия (вызывают изменение линейных размеров конструкций), воздействия атмосферной и грунтовой влаги (вызывают изменение свойств материалов конструкций), движение воздуха (изменение микроклимата в помещении), воздействие лучит ой энергии солнца (вызывает изменение физико-технических свойств материалов конструкций), воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе (могут привести к разрушению конструкций), биологические воздействия (вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушению конструкций), воздействие шума от источников внутри или вне здания, нарушающие нормальный акустический режим помещения. С учетом указанных воздействий здание должно удовлетворять требованиям прочности, устойчивости и долговечности.

Прочностью здания называют способность воспринимать воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций. Устойчивостью (жесткостью) здания называют способность сохранять равновесие при внешних воздействиях. Долговечность означает прочность, устойчивость и сохранность как здания в целом, так и его элементов во времени.

Строительные нормы и правила делят здания по долговечности на четыре степени: I -- срок службы более 100 лет; II - от 50 до 100 лет; III - от 20 до 50 лет; IV -- от 5 до 20 лет. Важным техническим требованием к зданиям является пожарная безопасность г которая означает сумму мероприятий, уменьшающих возможность возникновения пожара и, следовательно, возгорания конструкций здания.

Применяемые для строительства материалы и конструкции делят на несгораемые, трудно сгораемые и сгораемые. Конструкции здания характеризуются также пределом огнестойкости, т. е. сопротивлением воздействию огня (в часах) до потери прочности или устойчивости либо до образования сквозных трещин или повышения температуры на поверхности конструкции со стороны, противоположной действию огня, до 140 °С (в среднем). По огнестойкости здания разделяют на пять степеней в зависимости от степени возгорания и предела огнестойкости конструкций. Наибольшую oгнестойкость имеют здания I степени, а наименьшую -- V степени, к зданиям I, II и III степеней огнестойкости относят каменные здания, к IV -- деревянные оштукатуренные, к V -- деревянные неоштукатуренные здания. В зданиях I и II степеней огнестойкости стены, опоры, перекрытия и перегородки несгораемые. В зданиях III степени огнестойкости стены и огюры несгораемые, а перекрытия и перегородки трудно сгораемые. Деревянные здания IV и V степеней огнестойкости по противопожарным треб овациям должны быть не более двух этажей.

Архитектурно-художественные качества здания определяются критериями красоты. Здание должно быть удобным в функциональном и совершенным в техническом отношении. При этом эстетические качества здания или комплекса зданий могут быть подняты до уровня архитектурно-художественных образов, т. е. уровня искусства, отражающего средствами архитектуры определенную идею, активно воздействующую на сознание людей. Для достижения необходимых архитектурно-художественных качеств используют композицию, масштабность и др. При решении экономических требований должны быть обоснованы принимаемые размеры и форма помещений с учетом действительных потребностей населения, поскольку в условиях социалистического общества производство и распределение осуществляются в интересах всего народа. Так, по мере решения жилищной проблемы в нашей стране повышается норма жилой плошали на человека, квартиры делаются более удобными по планировке, имеют большую подсобную площадь, встроенное оборудование.

Экономическая целесообразность в решении технических задач предполагает обеспечение прочности и устойчивости здания, его долговечности. При этом необходимо, чтобы стоимость 1 м2 площади или 1 м3 объема здания не превышала установленного предела. Снижение стоимости здания может быть достигнуто рациональной планировкой и недопущением излишеств при установлении площадей и объемов помещений, а также внутренней и наружной отделке; выбором наиболее оптимальных конструкций с учетом вида зданий и условий его эксплуатации; применением современных методов и приемов производства строительных работ с учетом достижений строительной науки и техники. Для выбора экономически целесообразных решений СНиПом установлено деление зданий по капитальности на четыре класса в зависимости от их назначения и значимости. Например, здание может быть отнесено к первому классу, если оно имеет I степень огнестойкости и долговечности, выполнено из первосортных материалов, конструкции имеют достаточный запас прочности, если помещения в нем имеют все виды благоустройства, соответствующие его назначению, повышенное качество отделки. Здания в зависимости от назначения принято подразделять на гражданские, промышленные и сельскохозяйственные.

Гражданские здания предназначены для обслуживания бытовых и общественных потребностей людей. Их разделяют на жилые (жилые дома, гостиницы, общежития и т. п.) и общественные {административные, учебные, культурно-просветительные, торговые, коммунальные, спортивные и др.). Промышленными называют здания, сооруженные для размещения орудий производства и выполнения трудовых процессов, в результате которых получается промышленная продукция (здания цехов, электростанций, здания транспорта, склады и др.). Сельскохозяйственными называют здания, обслуживающие потребности сельского хозяйства (здания для содержания животных и птиц, теплицы, склады сельскохозяйственных продуктов и т. п.).

Перечисленные виды зданий резко отличаются по своему архитектурно-конструктивному решению и внешнему облику. В зависимости от материала стен здания условно делят на деревянные и каменные, По виду и размеру строительных конструкций различают здания из мелкоразмерных элементов (кирпичные здания, деревянные из бревен, из мелких блоков) и из крупноразмерных элементов (крупноблочные, панельные, из объемных блоков). По этажности здания делят на одно- и многоэтажные.

В гражданском строительстве различают здания малоэтажные (1...3 этажа), многоэтажные (4...9 этажей) и повышенной этажности (10 этажей и более).

В зависимости от расположения этажи бывают надземные цокольные, подвальные и мансардные (чердачные). По степени распространения различают здания: массового строительства, возводимые повсеместно, как правило, по типовым проектам (жилые дома, школы, дошкольные учреждения, поликлиники, кинотеатры и др.); уникальные, особо важной общественной и народнохозяйственной значимости, возводимые по специальным проектам (театры, музеи, спортивные здания, административные учреждения и др.).

3. Факторы, действующие на конструкции в условиях пожара

Основной причиной возникновения пожаров являются неправильная эксплуатация и некачественное строительство зданий и сооружений, пренебрежение правилами техники безопасности. В жилых зданиях основными причинами возникновения пожаров являются курение, неправильная эксплуатация бытовой техники, неисправности электрического и отопительного оборудования, в производственных помещениях - курение, неисправности электрического оборудования, выполнение электросварочных работ без соблюдения необходимых мер предосторожности, нарушение технологических процессов и правил хранения материалов и изделий.

Развитию пожара в зданиях способствует, прежде всего, его позднее обнаружение и оповещение о нем. В жилых и общественных зданиях огонь быстро распространяется по оборудованию и мебели, отделке и облицовке, выполненным из сгораемых материалов, по сгораемым конструкциям, вентиляционным каналам и другим сантехническим коммуникациям. В производственных зданиях распространение пожара происходит по сгораемым и легковоспламеняемым материалам и жидкостям.

Пути распространения пожаров в здании:

- при переходе пламени и продуктов горения через дверные проемы, люки, оконные и технологические проемы между помещениями;

- по коммуникациям, шахтам;

- в результате достижения пределов огнестойкости ограждающими и несущими конструкциями;

- по распространяющим горение строительным конструкциям и содержащимся в них пустотам;

- по местам некачественной заделки стыков и трещинам;

- по проемам в наружных стенах и фасаду здания.

Площадь и объем, на которые возможно распространение пожара, определяются видом пожара в помещении, скоростью линейного горения по сгораемым веществам, материалам и строительным конструкциям, временем перехода линейного горения в объемный пожар, характеристиками средств тушения.

Скорость распространения пламени по поверхности горючего материала зависит от агрегатного состояния, теплофизических свойств, плотности распределения в пространстве и сечение элементов пожарной нагрузки (мебели, горючих конструкций, различных складируемых материалов).

Линейная скорость распространения пламени твёрдых веществ зависит также от их положения в пространстве: горизонтальное или вертикальное.

Один из факторов, характеризующий процесс развития пожара является выделение продуктов горения. Находясь во взвешенном состоянии, они вместе с водяными парами образуют дым, т.е. видимую взвесь в воздухе состоящую также из других продуктов горения: СО, СО2, N2, фосген, синильную кислоту. Плотность дыма в основном зависит от химического состава реагирующих веществ и интенсивности притока О2 воздуха в зону горения. В общем виде газообмен на пожаре подчиняется законам аэрации, т.е. естественной вентиляции происходящей вследствие разности объёмных масс наружного и внутреннего воздуха и воздействие ветра.

При пожарах возникают дополнительные нагрузки и воздействия, которые во многих случаях приводят к разрушению отдельных конструкций и зданий в целом. К неблагоприятным факторам, действующим на конструкции при пожаре, относятся:

- высокая температура,

- давление газов и продуктов горения,

- динамические нагрузки от падающих обломков обрушившихся элементов здания и пролитой воды,

- резкие колебания температур.

Высокая температура в горящем помещении образуется за счет тепла, выделяющегося при горении веществ. Часть тепла расходуется также на нагрев строительных конструкций и оборудования. По высоте помещения температура распределена неравномерно: более высокая температура устанавливается в верхней зоне помещения.

При пожарах в большинстве случаев давления газовой среды незначительны. Однако в специфических условиях (например, на сценах театров) горение происходит настолько бурно и интенсивно, что образовавшиеся продукты горения вызывают заметное давление на ограждающие конструкции. В результате взрывов газо-, паро- и пылевоздушных смесей, которые нередко предшествуют пожарам в производственных зданиях, давление в помещениях может существенно превысить допускаемое для конструкций.

Конструкции могут подвергаться также дополнительным динамическим воздействиям от падающих обломков здания и нагрузкам от пролитой воды, что может привести к их частичному или полному разрушению.

Резкие колебания температур на поверхности конструкций в результате их поливки водой при тушении пожара могут вызвать температурные напряжения, сопровождающиеся, как правило, появлением трещин в поверхностных слоях конструкции, их отслаиванием и уменьшением рабочей части сечения.

При непродолжительном воздействии водяного орошения поверхностные слои по толщине сечения разрушаются незначительно и в массивных конструкциях предел их огнестойкости существенно не меняется. Однако орошение водой тонкостенных конструкций может оказать существенное влияние на изменение их прочности на пожаре.

Температура пожара при горении различных веществ. Стандартный температурный режим.

Для практических целей удобно пользоваться так называемой среднеобъемной температурой, характеризующей среднеарифметическое значение температуры в горящем помещении. Температура среды на пожарах зависит от физико-химических свойств и количества пожарной нагрузки, степени вентиляции помещений и прочих факторов.

Стандартный температурный режим характерен для пожаров в жилых зданиях. Реальные температурные режимы при пожарах в производственных, складских и общественных зданиях, подвальных помещениях могут значительно отличаться от стандартного.

При горении различных веществ и материалов в зоне горения и в зоне теплового воздействия пожара возникают различные температуры. Так, например, при горении бумаги температура пожара достигает 370 градусов; при горении древесины, в зависимости от типа складирования, температура может достигать 1300 градусов. Ориентировочные температуры пожара при горении различных материалов:

Каменный уголь - до 1200

Каучук натуральный - 1200

Магний - до 2000

Органическое стекло - 1115

Хлопок разрыхлённый - 310

Ацетилен - 2150-3300

Водород - 2130

Спирт - 1200

Торф - 790

Нефть и нефтепродукты - 1100-1300

Парафин - 1430

Сера - 1820

Целлулоид - 1300

Характер распространения огня по конструкциям, возможность его проникновения в пустоты и прогары.

Способность строительной конструкции гореть и распространять огонь характеризуется пределом распространения огня. Критерием оценки предела распространения огня является размер повреждения при огневом испытании конструкции за пределами зоны нагрева.

В зависимости от характеристик конструктивной и функциональной пожарной опасности распространение огня происходит:

- по проемам, стыкам и коммуникациям

- по наружным стенам

- в результате прогрева

- в результате обрушений конструкций

- по сгораемым конструкциям и пустотам в конструкциях

Деревянные конструкции обладают повышенной пожарной опасностью. Невысокая температура воспламенения древесины (280-300 °С, а при длительном нагреве - 130 °С) приводит к загоранию конструктивных элементов даже при незначительном очаге пожара. По поверхности деревянных конструкций с эксплуатационной влажностью пламя может распространяться со скоростью до2м/мин. Предел распространения огня по деревянным горизонтальным конструкциям более 25 см, а по вертикальным конструкциям более 40см. Скорость же переугливапия древесины незначительна (от 0,7 до 1 мм/мин в зависимости от поперечного сечения конструкции), поэтому время обрушения массивных деревянных конструкций сопоставимо в ряде случаев с пределом огнестойкости Ж/Б конструкций,

Несмотря па пожарную опасность, древесина широко используется в современном строительстве. При этом наряду с конструкциями из цельной древесины применяют конструктивные элементы из клееной древесины и древесных отходов.

Наиболее распространенным и эффективным способом огнезащиты деревянных конструкций является нанесение штукатурки. Штукатурка - малотеплопроводный материал, который способствует медленному прогреву и разложению древесины, а также препятствует непосредственному контакту кислорода воздуха с древесиной. Предел огнестойкости деревянных защищенных элементов зависит от их толщины (размеров поперечного сечения) и толщины штукатурки.

К эффективным способам огнезащиты древесины, переводящим ее в трудногорючее состояние, относится глубокая пропитка антипиренами (водными растворами огнезащитных солей) с поглощением не менее 66 кг/м1 солей. Огнезащитный эффект заключается в том, что при нагревании разлагается не только древесина, по и огнезащитные соли, которые, соединяясь, образуют негорючие соединения и уменьшают количество выделяемых горючих продуктов разложения древесины. Однако деревянные элементы, подвергнутые глубокой пропитке антипиренами, уменьшают свою прочность. Поверхностная же обработка древесины антипиренами переводит ее лишь в разряд трудновоспламеняемой. В последнее время для защиты деревянных конструкций широко используются вспучивающиеся покрытия ВПД, ВПМ-2 и др. которые делают древесину трудногорючей.

Иногда древесные конструкции защищают огнезащитными обмазками и красками. Однако от этого способа огнезащиты древесина становится только трудновоспламеняемой.

Уменьшению пожарной опасности деревянных конструкций способствуют конструктивные решения, суть которых сводится к снижению количества горючего материала в деревянных конструкциях, созданию условий, препятствующих скрытому распространению огня, и защите наименее огнестойких узлов в конструкциях.

Снижение количества горючих материалов в современных конструкциях достигается применением легких стеновых и кровельных панелей с обшивкой из асбоцемента, алюминия и негорючего утеплителя.

Условия, препятствующие скрытому распространению огня, создаются исключением пустот внутри деревянных конструкций или ограничением площади этих пустот.

Заключение

Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью. Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью. Пожарная безопасность зданий и сооружений в значительной мере зависит от правильного выбора возгораемости и огнестойкости строительных конструкций.

Основной причиной возникновения пожаров являются неправильная эксплуатация и некачественное строительство зданий и сооружений, пренебрежение правилами техники безопасности.

Литература

1. ГОСТ 12.1.033-81 ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения

2. ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

3. Демехин В.Н., Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

4. Мосалков К.Л., Огнестойкость строительных конструкций. - М.: Спецтехника, 2001.

5. СНиП 2.08.01-89* Жилые здания. - М., 1990 (с дополнениями и изменениями).

6. СНиП 2.08.02-89* Общественные здания. - М., 1990 (с дополнениями и изменениями).

7. СНиП 2.09.03-89* Сооружения промышленных предприятий (с дополнениями и изменениями).

8. СНиП 2.09.04-87* Административные и бытовые здания. - М., 1987 (с дополнениями и изменениями).

9. СНиП 21.01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. - М., 1998 (с дополнениями и изменениями).

10. СНиП 31-03-2001 Производственные здания. - М., 2001.

11. СНиП 31-04-2001 Складские здания. - М., 2001.

Размещено на Allbest.ru

...