26. Протипожежне покриття

26.1. Класифікація будівель і споруд за ступенем вогнестійкості.

26.2. Роль будівельних конструкцій у забезпеченні протипожежного захисту будівель.

26.3. Теоретичні основи розрахунку вогнестійкості будівельних конструкцій.

26.4. Протипожежні перешкоди.

 

26.1. Класифікація будівель і споруд за ступенем вогнестійкості

Потенційна пожежна небезпека будівель та споруд залежить як від кількості та властивостей матеріалів, що знаходяться усередині, так і від горючості та здатності чинити опір дії пожежі будівельних конструкцій, яка характеризується їх вогнестійкістю.

Ступінь вогнестійкості – це нормована характеристика вогнестійкості будинків і споруд, що визначається межею вогнестійкості основних будівельних конструкцій.

Вогнестійкість (вогнетривкість) – здатність конструкції зберігати несучі та (або) огороджувальні функції в умовах пожежі.

Ступінь вогнестійкості будівель та споруд залежить від меж вогнестійкості будівельних конструкцій та меж поширення вогню по них.

Межа вогнестійкості конструкцій – показник вогнистійкості конструкції, який визначається часом від початку вогневого випробування за стандартного температурного режиму до настання одного з нормованих для даної конструкції граничних станів з вогнестійкості.

До граничного стану належать:

Втрата несучої здатності визначається заваленням конструкції або виникненням її граничних деформацій.

Втрата цілісності – це вид граничного стану конструкції за вогнестійкістю, що характеризується утворенням в конструкціях наскрізних тріщин або наскрізних отворів, через які проникають продукти горіння або полум’я.

Втрата теплоізолювальної здатності – вид граничного стану конструкції за вогнестійкістю, що характеризується підвищенням температури на поверхні, що не обігрівається, до встановлених граничних значень. Вона визначається підвищенням температури на поверхні конструкції, що не обігрівається, в середньому більше ніж на 140 оС або в будь-який точці цієї поверхні – більше ніж на 180 оС у порівнянні з температурою конструкцій до випробування.Для колон, балок, ферм, стовпів межа вогнестійкості визначається тільки втратою несучої здатності конструкцій. Для зовнішніх несучих стін та покриттів – втратою несучої здатності та цілісності. Для ненесучих внутрішніх стін та перегородок – втратою цілісності та теплоізолювальної здатності. Для несучих внутрішніх стін та протипожежних перешкод – всіма трьома граничними станами.

Фактичні межі вогнестійкості визначаються у більшості випадків експериментальним шляхом. Суть методу випробувань конструкцій на вогнестійкість полягає в тому, що зразок конструкції, нагрівають у спеціальній печі та одночасно піддають дії нормативних навантажень. При цьому визначають тривалість часу від початку випробувань до з’явлення одного з граничних станів. Для випробування будівельних конструкцій на вогнестійкість дані про температури на реальних пожежах були покладені в основу температурних режимів, прийнятих стандартами ряду держав світу. Як результат Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO) була рекомендована стандартна температурна крива. Фактичні температури на пожежах бувають вищі або нижчі вказаних стандартною температурною кривою, яку необхідно розглядати як усереднений температурний режим для співставлення даних про вогнестійкість будівельних конструкцій. Під час випробувань температура у вогневій камері печі змінюється за часом саме за стандартною температурною кривою. Температуру в печі вимірюють не менше ніж в п’ятьох точках за допомогою термопар. Нагрівання зразків конструкцій виконують згідно з реальними вимогами до роботи конструкцій та можливими напрямками дії вогню при пожежі. Тому при випробуванні колони, як правило, обігрівають з чотирьох боків; балки – з трьох; покриття – з боку нижньої поверхні; стіни, перегородки, двері – з одного боку. Випробують не менш двох однакових серійно або спеціально виготовлених зразків в спеціальних випробувальних установках.

Межею розповсюдження вогню по будівельних конструкціях визначають розміри пошкодження конструкції у сантиметрах внаслідок її горіння за межами зони нагрівання – у контрольній зоні.

Будівлі та споруди за вогнестійкістю діляться на ступені (ДБН В.1.1-7-2002), які визначаються мінімальними межами вогнестійкості основних будівельних конструкцій та максимальними межами розповсюдження по них вогню. Ці Норми встановлюють пожежно-технічну класифікацію будівельних матеріалів, конструкцій, протипожежних перешкод, зовнішніх пожежних драбин, сходів та сходових кліток, будинків і споруд (надалі – будинків), приміщень, а також загальні вимоги щодо забезпечення безпеки людей у разі виникнення пожежі, пожежної безпеки конструктивних та об'ємно-планувальних рішень, обладнання будинків, приміщень інженерно-технічними засобами захисту від пожежі. Норми поширюються на нове будівництво, розширення, реконструкцію, технічне переоснащення, реставрацію, капітальний ремонт будинків і приміщень різного призначення. Вимоги щодо забезпечення пожежної безпеки під час експлуатації будинків і приміщень встановлюються відповідними нормативними документами (НД) системи стандартизації та нормування в будівництві, а також нормативно-правовими актами з питань пожежної безпеки. Межі вогнестійкості та межі розповсюдження вогню по будівельних конструкціях визначаються на основі випробування зразків у спеціальних печах. Мінімальні межі вогнестійкості та максимальні межі розповсюдження вогню по будівельних конструкціях залежно від ступеня вогнестійкості будівель та споруд приведені у ДБН В 1.1-7-2002 «Пожежна безпека об’єктів будівнитцтва», який передбачає вісім ступенів вогнестійкості – І, ІІ, ІІІ, ІІІа, ІІІб, ІV, ІVа, V (табл.. 26.1).

Таблиця 26.1. Конструктивні характеристики будинків залежно від їх ступеня вогнестійкості.

Ступінь вогне-стійкості

Конструктивні характеристики

І, ІІ

Будинки з несучими та огороджуючими конструкціями з природних або штучних кам’яних матеріалів, бетону, залізобетону із застосуванням листових та плитних негорючих матеріалів.

ІІІ

Будинки з несучими та огороджуючими конструкціями з природних або штучних кам’яних матеріалів, бетону, залізобетону. Для перекриттів дозволяється застосовувати дерев’яні конструкції, які захищені штукатуркою або негорючими листовими, плитними матеріалами, або матеріалами груп горючості Г1, Г2. До елементів покриттів не пред’являються вимоги щодо межі вогнестійкості та поширення вогню, при цьому елементи горищного покриття з деревини повинні мати вогнезахистну обробку.

ІІІа

Будинки переважно з каркасною конструктивною схемою. Елементи каркаса виконані з металевих незахищених конструкцій. Огороджувальні конструкції – з металевих профільованих листів або інших негорючих листових матеріалів з негорючим утеплювачем або утеплювачем груп горючості Г1, Г2.

ІІІб

Будинки переважно одноповерхові з каркасною конструктивною схемою. Елементи каркаса виконані з деревини, яка була піддана вогнезахисній обробці. Огороджувальні конструкції виконують із застосуванням деревини або матеріалів на її основі. Деревина та інші матеріали груп горючості Г3, Г4 огороджувальних конструкцій мають бути піддані вогнезахисній обробці або захищені від дії вогню та високих температур.

IV

Будинки з несучими та огороджувальними конструкціями з деревини або інших горючих матеріалів, захищених від дії вогню та високих температур штукатуркою або іншими листовими, плитними матеріалами. До елементів покриттів не пред’являються вимоги щодо межі вогнестійкості та межі поширення вогню, при цьому елементи горищного покриття з деревини повинні мати вогнезахисну обробку.

Va

Будинки переважно одноповерхові з каркасною конструктивною схемою. Елементи каркаса виконані з металевих незахищених конструкцій. Огороджувальні конструкції – з металевих профільованих листів або інших негорючих матеріалів з утеплювачем груп горючості Г3, Г4.

V

Будинки, до несучих і огороджувальних конструкцій яких не пред’являються вимоги щодо межі вогнестійкості та межі поширення вогню.

 

26.1. 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.

Під час оцінки ролі будівельних конструкцій у забезпеченні протипожежного захисту слід враховувати, що будівельні конструкції в умовах пожежі можуть не тільки руйнуватися, але й розповсюджувати полум’я своєю поверхнею, горіти, виділяти токсичні продукти горіння.

У цьому випадку горюче оздоблення будівлі (споруди) як би додається до горючого складу конструкції. Це істотно збільшує тривалість пожежі і вплив її небезпечних факторів (температуру середовища, концентрації токсичних продуктів горіння та ін.), сприяє розповсюдженню пожежі та збільшує збитки від неї.

Таким чином, будівельні конструкції мають велике значення у забезпеченні протипожежного захисту будівель. В зв’язку з цим до них висуваються вимоги по вогнестійкості та пожежній безпеці.

 

26.3. Теоретичні основи розрахунку вогнестійкості будівельних конструкцій

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

Вимоги безпеки вважають виконаними, якщо

Пф ≥ Пвим, 1

Де Пф фактична межа вогнестійкості конструкції;

Пвим межа вогнестійкості конструкції, що вимагається та встановлюється умовами безпеки або нормами.

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 (Вф) і вимагаєму (Ввим). Фактична ступінь вогнестійкості будівлі визначається за найменшим показником вогнестійкості будівельної конструкції. Ступінь вогнестійкості будівлі, що вимагається та 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.

Нормативний рівень навантаження є завищеним для випадку пожежі, а класифікація цих навантажень, що застосовується у [1], дозволяє віднести випадок пожежі до особливих дій. Відповідно до цього, для оцінки вогнестійкості будівельних конструкцій застосовують постійні та довгочасно діючі навантаження. [2] допускає також визначати навантаження на основі докладного аналізу умов, що виникають під час пожежі.

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

Залежно від виду конструкції, умов її з’єднання з іншими будівельними конструкціями, схеми завантаження та невигідного сполучення (поєднання) діючих нормативних навантажень, в перерізах елементів конструкції та їх вузлах сполучення визначають максимальні значення вигинаючих моментівМn та зусиль Nn. Розрахунок внутрішніх силових факторів (Мn ,Nn), що виконують за правилами опору матеріалів та будівельної механіки, називається статичним розрахунком конструкції.

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.

 

26.4. Протипожежні перешкоди

Протипожежна перешкода – це будівельна конструкція, інженерна – споруда чи технічний засіб, що має нормовану межу вогнестійкості, – яка перешкоджає поширенню вогню з одного місця в інше.

Протипожежні перешкоди призначені для запобігання розповсюдженню пожежі та продуктів горіння з приміщень або пожежного відсіку з осередком пожежі в інші приміщення. За відсутності або неправильного улаштування протипожежних перешкод пожежа швидко розповсюджується, охоплюючи більшу площу, та призводить до значних втрат.

Вогнестійкість протипожежної перешкоди визначається вогнестійкістю її елементів, а саме:

- Огороджувальної частини.

- Конструкцій, що забезпечують стійкість перешкоди.

- Конструкцій, на які вона обпирається.

- Вузлів кріплення між ними.

- Межі вогнестійкості конструкцій, що забезпечують стійкість перешкоди; конструкцій, на які вона обпирається, та вузлів кріплення між ними мають бути не менше потрібних меж вогнестійкості огороджувальної частини протипожежної перешкоди.

До протипожежних перешкод належать: протипожежні стіни, перегородки, перекриття, зони, тамбури-шлюзи, двері, вікна, люки, клапани.

Вертикальні перешкоди, що розділяють будівлю за висотою, називають протипожежними стінами, а об’єм будинку (споруди), виділений протипожежними щитами, – пожежним відсіком. Якщо вертикальна перешкода відділяє одне приміщення від іншого в межах поверху, то її іменують протипожежною перегородкою, а приміщення, що розділяються, називають секціями. Протипожежні двері, вікна, ворота люки, клапани тощо служать для захисту дверних та віконних прорізів, а також отворів для прокладання технологічних комунікацій (конвеєрів, транспортерів, вентиляції тощо). Гребні козирки, діафрагми, бортики пояси та ін. обмежують розповсюдження – пожежі по поверхнях конструкцій, по рідині, що розлита, та інших горючих матеріалах. За допомогою перешкод, які обмежують розповсюдження пожежі та продуктів горіння, можуть бути створені безпечні зони або приміщення для тривалого чи короткочасного перебування людей, що сприяє успішному проведенню, операцій з їх рятування у разі пожежі.

Типи протипожежних перешкод та їх мінімальні межі вогнестійкості слід приймати відповідно до СНиП 2.01.02–85.

 Протипожежні стіни можуть бути зовнішніми та внутрішніми. Призначення зовнішніх та внутрішніх стін – обмеження поширення вогню між будівлями та всередині будівлі відповідно. За способом сприймання навантажень протипожежні стіни поділяють на: самонесучі, несучі та ненесучі (навісні). За конструктивним виконанням протипожежні стіни поділяють на:

- Каркасні зі штучним заповненням каркаса цеглою або кам’яними блоками.

-Каркасно-панельні.

-Безкаркасні з використанням штучних виробів: цегли або кам’яних блоків.

Протипожежні стіни 1-го типу використовуються для розділення будівель на пожежні відсіки, 2-го типу – в якості стін протипожежних зон 1-го типу, для ізоляції вбудованих приміщень тощо.

У відношенні до поздовжньої осі будівлі протипожежні стіни можуть бути розташовані упоперек та поздовж. З’єднання протипожежних стін з зовнішніми огороджувальними конструкціями необхідно передбачати таким чином, щоб пожежа не змогла розповсюджуватися з одного пожежного відсіку в іншій. При цьому протипожежні стіни перерізають усі горючі та важкогорючі конструкції будівлі по вертикалі та горизонталі. Якщо навіть один з елементів горищного або безгорищного покриття, за виключенням покрівлі, виконаний з горючих матеріалів, то протипожежна стіна має підноситися над покрівлею на 60 см. У випадках, коли елементи горищного або безгорищного покриття, за виключенням покрівлі, виготовлені з важкогорючих матеріалів, то протипожежна стіна має виступати на 30 см. Протипожежні стіни можуть не підноситися над покрівлею, якщо всі елементи горищного та безгорищного покриття, за виключенням покрівлі, виконані з негорючих матеріалів та відповідають межі вогнестійкості. Протипожежні стіни в будівлях з зовнішніми стінами, що виконані з горючих або важкогорючих матеріалів, повинні перетинати ці стіни та виступати за зовнішню поверхню площини стіни не менше ніж на 30 см, а стрічкове засклення стін з негорючих матеріалів розділяється без виступу за зовнішню площину.

Лати дахів та крокви у будівлях із горищами, перегородки, підлоги, облицювання стін, перегородок та підлоги, а також двері, ворота, рами вікон і ліхтарів у будівлях усіх ступенів вогнестійкості можуть бути виконані з горючих матеріалів. Облицювання горючими матеріалами поверхонь конструкцій у коридорах, сходових клітках, вестибюлях, холах та фойє будівель (за виключенням будівель V ступеня вогнестійкості), а також улаштування в зазначених приміщеннях підлоги із горючих матеріалів не допускається.

Металеві засклені перегородки допускається застосовувати у будівлях усіх ступенів вогнестійкості. Каркаси підвісних стель повинні виконуватися із негорючих матеріалів.

Підвісні стелі (за виключенням улаштованих у загальних коридорах, на сходах сходових кліток, вестибюлях, холах І – IV ступеня вогнестійкості) допускається заповнювати горючими матеріалами.

Протипожежні перешкоди у будівлях та приміщеннях, до яких належать протипожежні стіни, перегородки, перекриття, двері, ворота, люки, тамбури, шлюзи та вікна, повинні виконуватися із негорючих матеріалів.

Заповнення отворів у протипожежних перешкодах, конструкціях огорож шахт та ніш для комунікацій (протипожежні двері, люки та інші пристрої) допускається виконувати із важкогорючих матеріалів. Загальна площа отворів не повинна перевищувати 25% площі протипожежних перешкод. Протипожежні двері та ворота у протипожежних перешкодах повинні мати пристосування для самозакриття та ущільнювачі у стулках. Протипожежні вікна не повинні відкриватися.

Усі виробничі приміщення та зовнішні установки (у яких експлуатується електрообладнання) розташовані зовні приміщення відкрито або під навісом за сітчастими чи решітчастими огорожами Правилами улаштування електроустановок ПУЕ-86 діляться за вибухонебезпекою на класи вибухонебезпечних зон. Клас вибухонебезпечної зони, відповідно до якого вибирається електрообладнання, визначають технологи спільно із спеціалістами-електриками проектної або експлуатуючої організації.