Огнестойкость строительных конструкций

Огнестойкость строительных конструкций определяет их способность сохранять несущие и ограждающие свойства под воздействием открытого пламени и высокой температуры. Объективно огнестойкость оценивается по времени (в минутах), в течение которого строительная конструкция при действии нормативных нагрузок и открытого пламени, высоких температур не проявляет определенных признаков, свидетельствующих о невозможности её дальнейшей эксплуатации (разрушении, появлении сквозных трещин и т.п.).
Показателем огнестойкости конструкции является предел огнестойкости этой конструкции. Предел огнестойкости конструкций равен времени (в минутах), в течение которого конструкция под воздействием факторов «стандартного» пожара теряет свои несущие и ограждающие свойства.
Признаками наступления предела огнестойкости строительной конструкции являются:
- потеря несущей способности (R, мин);
- потеря целостойкости, т.е. появление сквозных трещин (Е, мин);
- потеря теплоизолирующей способности, когда на противоположной от пожара стороне конструкций температура в среднем повышается на 160° С (J, мин).
Огнестойкость конструкций, как правило, определяется экспериментально, путем воздействия на конструкции усредненных температурных режимов реальных пожаров, так называемого «стандартного» пожара, реализуемого с помощью мазутных или газовых горелок. Нарастание температуры при «стандартном» пожаре представлено на рис. 1.
«Стандартный» пожар используется в качестве эталонного при испытании строительных конструкций на огнестойкость. При испытаниях образец конструкции нагружают нормативной нагрузкой и помещают в специальную огневую камеру.

Рис. 1. Кривая "стандартного" пожара.

Таблица 1

Составление пределов огнестойкости строительных конструкций: Пф≥Птр

Наименования элементов здания	Степень огнестойкости	Птр, мин.	Пф, мин.
Несущие элементы	II	R90	R120
Наружные ненесущие элементы	II	E15	E30
Перекрытия междуэтажные	II	REJ45	REJ60
Фермы, балки, прогоны	II	E15	E30
Внутренние стены лестничных клеток	II	REJ90	REJ110
Марши и площадки лестниц	II	R60	R90
Настилы (в том числе с утеплителем)	II	RE15	RE30

Указанная кривая нарастания температуры пожара описывается зависимостью:
Т°С = 345lg(8t+1) + tнач,
где t - время от начала пожара, мин;
t - начальная температура, °C;
Т - температура пожара, °С.
Реальные, фактические пределы огнестойкости Пф различных строительных конструкций представлены в табл. 2.

9. Предупреждение взрывов и пожаров. Огнепреградители. Автоматические системы пожаротушения. Системы подавления взрывов;

Пожарная опасность производственных зданий определяется пожарной опасностью технологического процесса и конструктивными особенностями здания. Технологическим процессом в основном определяется вероятность возникновения пожара или взрыва, скорость распространения и размеры пожара. Количеством горючих материалов в помещении, их теплотворной способностью и скоростью горения определяются продолжительность и температурный режим пожара. В зависимости от характеристики обращающихся в помещении веществ и их количества помещения подразделяются по пожарной и взрывной опасности на следующие категории:

1. помещения категории А (взрывопожароопасные) характеризуются применением или образованием в производственном процессе горючих газов и легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров до 28 °С в таком количестве, что указанные жидкости и газы могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси (помещения для электролизных (водородных) установок, закрытых складов ЛВЖ, складов для баллонов с горючим газом и т. д.);

2. помещения категории Б (взрывопожароопасные) характеризуются наличием горючих пылей и волокон, легко воспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки от 28 до 61 °С (помещения закрытых складов дизельного топлива, цистерны с мазутом в помещениях и др.);

3. помещения категории В (пожароопасные) характеризуются наличием: легковоспламеняющихся, горючих и трудногорючих веществ и материалов, а также материалов, способных гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или с друг с другом (узлы пересыпки угля и торфа);

4. помещения категории Г характеризуются наличием негорючих веществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается излучением тепла, искр и пламени, а также твердых, жидких и газообразных веществ, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива (машинные отделения, котельные, литейные, кузнечные и сварочные мастерские)

5. помещения категории Д характеризуются наличием только несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии (помещения щитов управления, механические и электроремонтные мастерские).

Большое значение для уменьшения возможных последствий от пожара имеет огнестойкость зданий и сооружений. Огнестойкость строительных конструкций характеризуется пределом огнестойкости, под которым понимается время в часах, по истечению которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность, т.е. конструкция уже не может выполнять свои обычные эксплуатационные функции. Потеря несущей способности означает обрушение конструкции. Требуемую степень огнестойкости зданий устанавливают в зависимости от их конструкции, назначения, этажности, категории пожарной опасности. Так, помещения производств категорий А и Б должны быть выполнены из строительных конструкций I и II степени огнестойкости (1,5-3 ч), количество этажей не должно превышать шести. Для производств категории В количество этажей здания, выполненных из конструкций II и III степени огнестойкости, не ограничивается. Для зданий категории Г из строительных конструкций III степени огнестойкости (0,25-1,5 ч) не должно превышать трех, при использовании конструкций IV степени огнестойкости число этажей не должно превышать двух, а при V степени огнестойкости здание должно быть одноэтажным. Эти требования исходят из соображений обеспечения мер против распространения пожара в другие соседние помещения и этажи и быстрой эвакуации людей из них во время пожара. Повысить огнестойкость зданий и сооружений можно облицовкой или оштукатуриванием металлических и деревянных конструкций.

Мероприятия по пожарной защите разделяются на:

1. организационные: обучение персонала правилам пожарной безопасности, организация пожарной охраны, проведение лекций, бесед, издание необходимых инструкций, плакатов и т.п.;

2. технические мероприятия: соблюдение противопожарных правил и норм при устройстве систем отопления, вентиляции, молниезащиты и т.п.;

3. режимные мероприятия: запрещение или ограничение применения открытого огня в пожароопасных местах, курения в неустановленных местах, обязательное соблюдение правил и норм при работе с огнеопасными и взрывоопасными веществами.

С точки зрения пожарной безопасности генеральные планы промышленных предприятий должны обеспечивать следующие меры: соблюдение необходимых безопасных расстояний от границ предприятия до соседнего предприятия, населенного пункта, полосы магистральных железных дорог; соблюдение требуемых противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями.

При планировке предприятий необходимо обеспечить подъезд пожарных автомобилей к зданиям.

В качестве меры против распространения начавшегося пожара применяют общие или местные противопожарные преграды. Общие противопожарные преграды, разделяющие здание по вертикали или горизонтали на отдельные отсеки, представляют собой противопожарные стены или перекрытия, выполняемые из несгораемых материалов (кирпича, железобетона), с минимальным пределом огнестойкости 2,5 ч. Противопожарные стены возводят выше сгораемых перекрытий, а противопожарные перекрытия делают с выступами за плоскость сгораемых стен. Местные противопожарные преграды предназначаются для ограничения распространения пламени в начальной стадии развития пожара. К местным преградам относятся бортики, пороги, обваловки (вокруг наземных резервуаров с горючими жидкостями)

При пожаре большую опасность представляют собой продукты горения (дым), содержащие отравляющие, а иногда и взрывоопасные вещества. Для их удаления создаются дымовые люки, которые обеспечивают направленное удаление дыма, незадымленность смежных помещений, облегчают обнаружение очага пожара.

Для помещений, в которых имеются взрывоопасные вещества, предусматриваются взрывные люки, представляющие собой проемы, перекрывающиеся легко сбрасываемыми конструкциями, которые служат для очень быстрого удаления продуктов горения (снижения давления до безопасного для строительных конструкций уровня).

Огнепреградители - называются защитные устройства, пропускающие парогазовоздушные смеси, препятствующие прохождению пламени. Различают резервуарные и коммуникационные огнепреградители. Резервуарные огнепреградители устанавливают на дыхательных линиях резервуаров, мерников, емкостных аппаратов с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами. Коммуникационными преградителями оборудовают трубопроводы, по которым транспортируется парогазовоздушные смеси.

Огнепреградители состоят из металлического корпуса и насадки. В качестве насадки используют кольца Рашига, металлокерамику, гравий, металлические сетки, гофрированные ленты и пластины, минеральную вату и д.р.

Принцип действия огнепреградителей заключаются в гашении пламени узких каналах, образованных насадкой. При прохождении струек горящие смеси через каналы насадки, теплопотери становятся равными и даже превышают тепловыделение. Это уменьшает скорость реакции и прекращает горения.

Быстродействующие отсекатели применяют на трубопроводах, в основном предназначены для транспортирования пылевоздушных смесей. Отсекатели выполняют в виде заслонок или быстродействующих задвижек, автоматически срабатывающих от термореле или датчиков давления.

Гидрозатворы - применяют для предотвращения распространения огня по линиям производственной канализации, а так же жидкостным и частично газовым трубопроводом. Их устанавливают на всех линиях производственных канализациях, идущих от аппаратов, резервуаров, зданий сооружений, а так же в местах присоединения к основной магистрали. На магистральной линии гидравлические затворы размещаются определенной последовательностью перед ловушкой и после нее на расстоянии не менее 10м. Высота слоя запирающей жидкости должна составлять 0,25м при ламинарном и 0,45м при турбулентном движении потока.

Аварийные емкости - их, как правило, размещают на специально отведенной территории, не занятой производственными цехами и установками. Если условия производства не позволяют выносить аварийные емкости за пределы цеха (установки), их устанавливают не менее 40-50м от основного технологического оборудования. Аварийные емкости заглубляют в землю с таким расчетом, что бы обеспечить самотек сливаемой жидкости. Обычно одну аварийную емкость соединяют с несколькими аппаратами или резервуарами. В этом случае ее объем должен быть не менее 30% суммарного объема соединенных с ней аппаратов и резервуаров, но не менее объема наибольшего из них.

Горючую жидкость сливают в аварийную емкость по трубопроводу, специально предназначенному для этого и не используемому для других целей. Сливной трубопровод должен иметь необходимый уклон, минимальное число отводов и поворотов и, как правило, одну задвижку, расположенную в безопасном или легкодоступном месте. Сечение трубопровода определяют, исходя из заданной скорости слива жидкости из аварийного аппарата.

Факельные установки - это горючие газы (пары), сбрасываемые из технологического оборудования и коммуникаций в нормальных условиях, а так же в аварийных случаях, в период пуска и остановки оборудования сжигают на специальных факельных установках. Факельные установки могут предусматриваться в составе отдельного производства, цеха, технологической установки, а так же в составе завода или комбината. Факельные установки обычно состоят из магистрального трубопровода, в которые поступают сбросные газы от отдельных технологических аппаратов и емкостей, факельного ствола для сжигания газа, трубопровода подачи отопительного и инертного газа, автоматических средств контроля и регулирования. Факельные установки, как правило, оборудованы дренажными устройствами, а так же огнепреградителя и гидрозатворами.

Факельный ствол предназначен для открытого сжигания сбросных газов, оборудуют горелками постоянного и периодического действия и запальным устройством. Факельные установки размещаются с учетом «розы ветров» на достаточном расстоянии от основных технологических установок и производственных зданий, товарных и промежуточных складов горючих жидкостей сжатых и сжиженных газов.