Теоретичні основи розрахунку вогнестійкості будівельних конструкцій

Та будівельних конструкцій

Роль будівельних конструкцій у забезпеченні протипожежного захисту будівель

 

Будівельні конструкції, розраховані за всіма правилами будівельної механіки, як правило, експлуатуються десятиліттями. Проте в умовах пожежі вони можуть руйнуватися протягом декількох годин чи навіть хвилин. При цьому матеріальний збиток від пожежі значною мірою є наслідком руйнування будівельних конструкцій та споруд в цілому. Прямий збиток від руйнування конструкцій одноповерхової виробничої будівлі площею 1 га досягає 1 млн. грн..

Нажаль, руйнівний ефект при пожежі цим не завершується. Руйнування конструкцій, як правило, призводить до руйнування інженерного та технологічного обладнання, що значно збільшує матеріальний збиток.

Стійкість будівельних конструкцій до впливу небезпечних факторів пожежі впливає на процес гасіння пожежі. Руйнування конструкцій несе велику небезпеку для працівників об’єкту та для пожежних. При повному зруйнуванні будівельних конструкцій процес знищення матеріальних цінностей завершується, гасіння пожежі при цьому не дає ефекту та стає непотрібним.

Теоретичні основи розрахунку вогнестійкості будівельних конструкцій

 

Під вогнестійкістю будівельних конструкцій розуміють їх здатність опиратися дії пожежі протягом якогось визначеного часу, зберігаючи при цьому свої експлуатаційні якості, тобто зберігати несучу або огороджуючу здатність.

Показником вогнестійкості будівельних конструкцій є межа вогнестійкості.

Межа вогнестійкості будівельних конструкцій встановлюється часом (у хвилинах) від початку вогневого випробування (початку пожежі) до настання одного або послідовно декількох нормованих для даної конструкції, ознак граничних станів:

· втрати несучої здатності (R);

· втрати цілісності (E);

· втрати теплоізолюючої здатності (І).

Втрата несучої здатності означає руйнування конструкції, руйнування вузлів кріплення конструкції або виникнення (утворення) граничних деформацій.

Втрата цілісності – утворення у конструкції тріщин, через які можуть проникати продукти горіння або полум’я.

Втрата теплоізолюючої здатності означає підвищення температури на необігріваємій поверхні у середньому більше ніж на 140^оС або в будь-якій точці цієї поверхні більше ніж на 180^оС порівняно з початковою температурою або ж більше ніж на 220^оС незалежно від початкової температури конструкції.

Межі вогнестійкості будівельних конструкцій визначаються експериментальним (дослідним) шляхом на спеціальних установках або ж розрахунком для граничних станів (R) та (І).

Вогнестійкість будівлі – це здатність її опиратися руйнуванню в умовах пожежі. Існує класифікація будівель за ступенем вогнестійкості, де кожному ступеню відповідає перелік конструкцій, що мають межу вогнестійкості не меншу від вказаної. (ДБН В.1.1-7-2002, додаток Д “Конструктивні характеристики будинків залежно від їхнього ступеня вогнестійкості”).

Розрізняють фактичну ступінь вогнестійкості (В_ф) і вимагаєму (В_вим). Фактична ступінь вогнестійкості будівлі визначається за найменшим показником вогнестійкості будівельної конструкції. Вимагаємий ступінь вогнестійкості будівлі нормується. Умови безпеки виконуються при відповідності фактичного ступеня вогнестійкості вимагаємому.

 

Фактори, що визначають поведінку будівельних конструкцій в умовах пожежі

 

До таких факторів відносять:

· ступінь навантаження конструкцій та їх елементів;

· вид і кількість пожежного навантаження, що визначає температурний режим;

· теплове навантаження на конструкції;

· теплофізичні та фізико-механічні характеристики матеріалів, з яких виконані будівельні конструкції;

· умови нагрівання та способи з’єднання конструкцій.

Згідно СНИП 2.01.07-85 фактичні межі вогнестійкості будівельних конструкцій визначаються при дії на них нормативних навантажень.

Величини нормативних навантажень встановлюються залежно від призначення конструкції та умов їх експлуатації.

Розрізняють навантаження: постійні та тимчасові. Тимчасові навантаження ділять на довготривалі, короткочасні та особливі.

Постійні – це ті навантаження, котрі діють на будівельну конструкцію постійно. До них відносять: власна вага конструкцій, тиск ґрунту, вплив попереднього напруження конструкції і т.д.

Довготривалі – це навантаження, що діють на конструкцію довгочасно: маса технологічного обладнання, тиск рідин та газів у резервуарах та трубопроводах, маса складаних вантажів і т.д.

Короткочасні – ті навантаження, що діють нетривалий час: маса людей; рухоме підйомно-транспортне обладнання; сніг, вітер (під час пожежі не враховують); маса матеріалів, що застосовують у монтажних, ремонтних та реконструкційних роботах і т.д.

Хоча, навантаження від ваги людей, снігу та підйомно-транспортного обладнання відповідно до вимог, вказаних у [1], відносять як до довготривалих, так і до короткочасних навантажень. Врахування цих навантажень як тривалих та короткочасних викладене у [1].

Особливі навантаження – ті, що можуть з’явитися у виключних випадках: при сейсмічній та вибуховій дії; аварійні порушення технологічного процесу; різкі просадки ґрунтів.

Межа вогнестійкості будівельних конструкцій знижується зі збільшенням діючих на них навантажень та підвищується при їх зменшенні.

Пожежне навантаження – це кількість теплоти, МДж, що виділяється при повному згоранні всіх горючих та важкогорючих речовин і матеріалів (в тому числі тих, що входять до складу будівельних конструкцій), які перебувають у приміщенні або можуть до нього надходити.