Реферат по дисциплине Здания и сооружения

Реферат по дисциплине: Здания и сооружения

Методы испытания строительных материалов на возгораемость…………………….…3

Общие сведения о зданиях и сооружениях……………………………………………. 15

Факторы, действующие на конструкции в условиях пожара…………………………. 18

Номенклатура строительных материалов содержит сотни названий. Каждый материал в определенной мере отличается от других внешним видом, химическим составом, структурой, свойствами, областью применения в строительстве и поведением в условиях пожара. Вместе с тем между материалами не только существуют различия, но и множество общих признаков.

Знать пожарные свойства строительных материалов, оценивать поведение конструкций при пожаре, предлагать эффективные способы огнезащиты конструктивных элементов, проводить расчеты прочности и устойчивости зданий при огневом воздействии обязан инженер-проектировщик, инженер-строитель, инженер-эксплуатационник. Но в первую очередь это обязанность инженера пожарной безопасности.

Под поведением строительных материалов в условиях пожара понимается комплекс физико-химических превращений, приводящих к изменению состояния и свойств материалов под влиянием интенсивного высокотемпературного нагрева.

Потенциальная пожарная опасность зданий и сооружений определяется количеством и свойствами материалов, находящихся в здании, а также пожарной опасностью строительных конструкций, которая зависит от горючести материалов, из которых они выполнены, и способности конструкций сопротивляться воздействию пожара в течение определенного времени, т.е. от ее огнестойкости. Пожарная опасность здания определяется вероятностью возникновения пожара, а также его продолжительностью и температурой.

Цель работы рассмотреть методы испытания строительных материалов на возгораемость, дать сведения о зданиях и сооружениях, а также факторов, действующих на конструкции в условиях пожара.

Методы испытания строительных материалов на возгораемость

Строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести, определяемых по методу I, подразделяют на негорючие (НГ) и горючие (Г).

Строительные материалы относят к негорючим при следующих значениях параметров горючести:

прирост температуры в печи не более 50 °С;

потеря массы образца не более 50 %;

продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10 с.

Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из указанных значений параметров, относятся к горючим.

Горючие строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести, определяемых по методу II, подразделяют на четыре группы горючести: Г1, Г2, Г3, Г4 в соответствии с таблицей 1 . Материалы следует относить к определенной группе горючести при условии соответствия всех значений параметров, установленных таблицей 1 для этой группы.

Таблица 1. Группы горючести

Группа горючести материалов

Температура дымовых газов Т ,°С

Степень повреждения по длине S L , %

Степень повреждения по массе S m , %

Продолжительность самостоятельного горения t c.r , с

Метод испытания на горючесть для отнесения строительных материалов к горючим или к негорючим.

Метод применяют для однородных строительных материалов. Для слоистых материалов метод может использоваться в качестве оценочного. В этом случае испытания проводят для каждого слоя, составляющего материал.

Однородные материалы – материалы, состоящие из одного вещества или равномерно распределенной смеси различных веществ (например, древесина, пенопласты, полистиролбетон, древесностружечные плиты).

Слоистые материалы – материалы, изготовленные из двух и более слоев однородных материалов (например, гипсокартонные листы, бумажно-слоистые пластики, однородные материалы с огнезащитной обработкой).

Образцы для испытания

Для каждого испытания изготавливают пять образцов цилиндрической формы следующих размеров: диаметр мм, высота (50±3) мм. Если толщина материала составляет менее 50 мм, образцы изготовляют из соответствующего количества слоев, обеспечивающих необходимую толщину. Слои материала с целью предотвращения образования между ними воздушных зазоров плотно соединяют при помощи тонкой стальной проволоки максимальным диаметром 0,5 мм. В верхней части образца следует предусматривать отверстие диаметром 2 мм для установки термопары в геометрическом центре образца. Образцы кондиционируют в вентилируемом термошкафу при температуре (60±5) °С в течение 20 – 24 ч, после чего охлаждают в эксикаторе. Перед испытанием каждый образец взвешивают, определяя его массу с точностью до 0,1 г.

Оборудование для испытания

Установка для испытаний состоит из печи, помещенной в теплоизолирующую среду; конусообразного стабилизатора воздушного потока; защитного экрана, обеспечивающего тягу; держателя образца и устройства для введения держателя образца в печь; станины, на которой монтируется печь.

Печь представляет собой трубу из огнеупорного материала плотностью (2800±300) кг/м 3 высота трубы (150±1) мм, внутренний диаметр (75±1) мм, толщина стенки (10±1) мм. Общая толщина стенки с учетом огнеупорного цементного слоя, фиксирующего электронагревательный элемент, должна составлять не более 15 мм.

Таблица 2. Рекомендуемый состав огнеупорного материала трубчатой печи

или кремнезем и глинозем (SiO 2 , Al 2 O 3 )

Оксид железа (III) Fe 2 O 3

Диоксид титана (TiO 2 )

Следы других оксидов (калия, натрия, кальция и магния)

Нагревательный элемент рекомендуется изготавливать из никель-хромовой (80/20) ленты шириной 3 мм и толщиной 0,2 мм. Его располагают на поверхности трубы.

Трубчатую печь устанавливают в центре заполненного изолирующим материалом кожуха (наружный диаметр 200 мм, высота 150 мм, толщина стенки 10 мм). Верхняя и нижняя части кожуха ограничены пластинами, имеющими изнутри углубления для фиксации торцов трубчатой печи. Пространство между трубчатой печью и стенками кожуха заполняют порошкообразным оксидом магния плотностью (140±20) кг/м 3 .

Нижнюю часть трубчатой печи соединяют с конусообразным стабилизатором воздушного потока длиной 500 мм. Внутренний диаметр стабилизатора должен быть (75±1) мм в верхней части, (10±0,5) мм — в нижней части. Стабилизатор изготавливают из листовой стали толщиной 1 мм. Внутренняя поверхность стабилизатора должна быть отполирована. Шов между стабилизатором и печью следует плотно пригнать до обеспечения герметичности и тщательно обработать для устранения шероховатостей. Верхнюю половину стабилизатора изолируют с наружной стороны слоем минерального волокна толщиной 25 мм.

Верхнюю часть печи оборудуют защитным экраном, изготавливаемым из того же материала, что и конус стабилизатора. Высота экрана должна быть 50 мм, внутренний диаметр (75±1) мм. Внутренняя поверхность экрана и соединительный шов с печью тщательно обрабатывают до получения гладкой поверхности. Наружную часть изолируют слоем минерального волокна толщиной 25 мм.

Блок, состоящий из печи, конусообразного стабилизатора и защитного экрана, монтируют на станине, оборудованной основанием и экраном для защиты нижней части конусообразного стабилизатора от направленных воздушных потоков. Высота защитного экрана составляет примерно 550 мм, расстояние от нижней части конусообразного стабилизатора до основания станины – примерно 250 мм.

Для наблюдения за пламенным горением образца над печью на расстоянии 1 м под углом 30 °С устанавливают зеркало площадью 300 мм 2 .

Установку следует размещать так, чтобы направленные воздушные потоки или интенсивное солнечное, а также другие виды светового излучения не влияли на наблюдение за пламенным горением образца в печи.

Держатель образца изготавливают из нихромовой или жаропрочной стальной проволоки. Основанием держателя является тонкая сетка из жаропрочной стали. Масса держателя должна составлять (15±2) г. Конструкция держателя образца должна обеспечивать возможность его свободного подвешивания к нижней части трубки из нержавеющей стали наружным диаметром 6 мм с просверленным в ней отверстием диаметром 4 мм.

Устройство для введения держателя образца состоит из металлических стержней, свободно перемещающихся в пределах направляющих, установленных по боковым сторонам кожуха. Устройство для введения держателя образца должно обеспечивать плавное его перемещение по оси трубчатой печи и жесткую фиксацию в геометрическом центре печи.

Для измерения температуры используют термопары никель (хром или никель) алюминий номинальным диаметром 0,3 мм, спай изолированный. Термопары должны иметь защитный кожух из нержавеющей стали диаметром 1,5 мм.

Новые термопары подвергают искусственному старению для снижения отражательной способности.

Печную термопару следует устанавливать так, чтобы ее горячий спай находился на середине высоты трубчатой печи на расстоянии (10±0,5) мм от ее стенки. Для установки термопары в указанном положении используют направляющий стержень. Фиксированное положение термопары обеспечивается размещением ее в направляющей трубке, прикрепленной к защитному экрану.

Термопару для измерения температуры в образце следует устанавливать так, чтобы ее горячий спай находился в геометрическом центре образца.

Термопару для измерения температуры на поверхности образца следует устанавливать так, чтобы ее горячий спай с самого начала испытания находился на середине высоты образца в плотном контакте с его поверхностью. Термопару следует устанавливать в положении, диаметрально противоположном печной термопаре.

Регистрацию температуры осуществляют в течение всего эксперимента с помощью соответствующих приборов.

Подготовка установки к испытаниям

Удалить держатель образца из печи. Подключить нагревательный элемент печи к источнику питания.

Установить стабильный температурный режим в печи. Стабилизацию считают достигнутой при условии обеспечения средней температуры в печи в диапазоне 745-755 °С по меньшей мере в течение 10 мин. При этом допускаемое отклонение от границ указанного диапазона должно составлять не более 2 °С за 10 мин.

После стабилизации печи следует измерить температуру стенки печи. Замеры проводят по трем равноудаленным вертикальным осям. По каждой оси температуру измеряют в трех точках: на середине высоты трубчатой печи, на расстоянии 30 мм вверх и 30 мм вниз по оси. Для удобства измерений можно использовать сканирующее устройство с термопарами и изолирующими трубками. При измерении следует обеспечивать плотный контакт термопары со стенкой печи. Показания термопары в каждой точке следует регистрировать только после достижения стабильных показаний в течение 5 мин.

Средняя температура стенки печи, рассчитанная как среднее арифметическое по показаниям термопар во всех точках, должна быть (835±10) °С. Температуру стенки печи следует поддерживать в указанных пределах до начала испытания.

При неправильной установке печной трубы (вверх дном) необходимо проверить соответствие ее ориентации. Для этого следует с помощью термопарного сканирующего устройства измерить температуру стенки печи по одной оси через каждые 10 мм. Полученный температурный профиль при правильной установке соответствует изображенному сплошной линией, при неправильной — пунктирной линией.

Удалить из печи держатель образца, проверить установку печной термопары, включить источник питания. Стабилизировать печь. Поместить образец в держатель, установить термопары в центре и на поверхности образца. Ввести держатель образца в печь и установит его. Продолжительность операции должна быть не более 5 с. Включить секундомер сразу же после введения образца в печь. В течение испытания вести регистрацию показаний термопар в печи, в центре и на поверхности образца. Продолжительность испытания составляет, как правило, 30 мин. Испытание прекращают через 30 мин при условии достижения температурного баланса к этому времени. Температурный баланс считают достигнутым, если показания каждой из трех термопар изменяются не более чем на 2 °С за 10 мин. При этом фиксируют конечные термопары в печи, в центре и на поверхности образца. Если по истечении 30 мин температурный баланс не достигается хотя бы для одной из трех термопар, испытание продолжают, проверяя наличие температурного баланса с интервалом 5 мин. При достижении температурного баланса для всех трех термопар испытание прекращают и фиксируют его продолжительность. Держатель образца извлекают из печи, образец охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Осыпавшиеся с образца во время или после испытания остатки (продукты карбонизации, зола и т.п.) собирают, взвешивают и включают в массу образца после испытания.

При испытании фиксируют все наблюдения, касающиеся поведения образца, и регистрируют следующие показатели:

массу образца до испытания т н , г;

массу образца после испытания т к , г;

начальную температуру печи Т п.н. , °С;

максимальную температуру печи Т п.м , °С;

конечную температуру печи Т п.к , °С;

максимальную температуру в центре образца Т ц.м , °С;

конечную температуру в центре образца Т ц.к , °С;

максимальную температуру поверхности образца Т п.о.м , °С;

конечную температуру поверхности образца Т п.о.к , °С;

продолжительность устойчивого пламенного горения образца t r , с.

Рассчитывают для каждого образца прирост температуры в печи, в центре и на поверхности образца.

Рассчитывают среднюю арифметическую величину (по пяти образцам) прироста температуры в печи, в центре и на поверхности образца.

Рассчитывают среднюю арифметическую величину (по пяти образцам) продолжительности устойчивого пламенного горения.

Рассчитывают потерю массы для каждого образца (в процентах от начальной массы образца) и определяют среднюю арифметическую величину для пяти образцов.

В протоколе испытания приводят следующие данные:

наименование лаборатории, проводящей испытание;

наименование материала или изделия;

шифр технической документации на материал или изделие;

описание материала или изделия с указанием состава, способа изготовления и других характеристик;

наименование каждого материала, являющегося составной частью изделия, с указанием толщины слоя и способа крепления (для сборных элементов);

способ изготовления образца;

фотографии образцов после испытания;

заключение по результатам испытаний с указанием, к какому виду относится материал: к горючим или негорючим;

срок действия заключения.

Метод испытания горючих строительных материалов для определения их групп горючести.

Метод применяют для всех однородных и слоистых горючих строительных материалов, в том числе используемых в качестве отделочных и облицовочных, а также лакокрасочных покрытий.

Образцы для испытания

Для каждого испытания изготовляют 12 образцов длиной 1000 мм, шириной 190 мм. Толщина образцов должна соответствовать толщине материала, применяемого в реальных условиях. Если толщина материала составляет более 70 мм, толщина образцов должна быть 70 мм.

При изготовлении образцов экспонируемая поверхность не должна подвергаться обработке.

Образцы для стандартного испытания материалов, применяемых только в качестве отделочных и облицовочных, а также для испытания лакокрасочных покрытий, изготовляют в сочетании с негорючей основой. Способ крепления должен обеспечивать плотный контакт поверхностей материала и основы.

В качестве негорючей основы следует использовать асбестоцементные листы толщиной 10 или 12 мм.

Реферат по дисциплине: Здания и сооружения

Методы испытания строительных материалов на возгораемость…………………….…3

Общие сведения о зданиях и сооружениях……………………………………………. 15

Факторы, действующие на конструкции в условиях пожара…………………………. 18

Методы испытания строительных материалов на возгораемость

Строительные материалы относят к негорючим при следующих значениях параметров горючести:

прирост температуры в печи не более 50 °С;

потеря массы образца не более 50 %;

продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10 с.

Таблица 1. Группы горючести

Группа горючести материалов

Температура дымовых газов Т ,°С

Степень повреждения по длине S L , %

Степень повреждения по массе S m , %

Продолжительность самостоятельного горения t c.r , с

Метод испытания на горючесть для отнесения строительных материалов к горючим или к негорючим.

Образцы для испытания

Оборудование для испытания

Таблица 2. Рекомендуемый состав огнеупорного материала трубчатой печи

или кремнезем и глинозем (SiO 2 , Al 2 O 3 )

Оксид железа (III) Fe 2 O 3

Диоксид титана (TiO 2 )

Следы других оксидов (калия, натрия, кальция и магния)

Новые термопары подвергают искусственному старению для снижения отражательной способности.

Регистрацию температуры осуществляют в течение всего эксперимента с помощью соответствующих приборов.

Подготовка установки к испытаниям

Удалить держатель образца из печи. Подключить нагревательный элемент печи к источнику питания.

При испытании фиксируют все наблюдения, касающиеся поведения образца, и регистрируют следующие показатели:

массу образца до испытания т н , г;

массу образца после испытания т к , г;

начальную температуру печи Т п.н. , °С;

максимальную температуру печи Т п.м , °С;

конечную температуру печи Т п.к , °С;

максимальную температуру в центре образца Т ц.м , °С;

конечную температуру в центре образца Т ц.к , °С;

максимальную температуру поверхности образца Т п.о.м , °С;

конечную температуру поверхности образца Т п.о.к , °С;

продолжительность устойчивого пламенного горения образца t r , с.

Рассчитывают для каждого образца прирост температуры в печи, в центре и на поверхности образца.

В протоколе испытания приводят следующие данные:

наименование лаборатории, проводящей испытание;

наименование материала или изделия;

шифр технической документации на материал или изделие;

описание материала или изделия с указанием состава, способа изготовления и других характеристик;

способ изготовления образца;

фотографии образцов после испытания;

заключение по результатам испытаний с указанием, к какому виду относится материал: к горючим или негорючим;

срок действия заключения.

Метод испытания горючих строительных материалов для определения их групп горючести.

Образцы для испытания

При изготовлении образцов экспонируемая поверхность не должна подвергаться обработке.

В качестве негорючей основы следует использовать асбестоцементные листы толщиной 10 или 12 мм.

Толщина лакокрасочных покрытий должна соответствовать принятой в технической документации, но иметь не менее четырех слоев.

В этом случае испытания должны быть проведены отдельно для материала и отдельно с применением его в качестве отделок и облицовок с определением групп горючести для всех случаев.

Для несимметричных слоистых материалов с различными поверхностями изготовляют два комплекта образцов с целью экспонирования обеих поверхностей. При этом группу горючести материала устанавливают по худшему результату.

Оборудование для испытания

Установка для испытания состоит из камеры сжигания, системы подачи воздуха в камеру сжигания, газоотводной трубы, вентиляционной системы для удаления продуктов сгорания.

Конструкция стенок камеры сжигания должна обеспечивать стабильность температурного режима испытаний, установленного настоящим стандартом. С этой целью рекомендуется использовать следующие материалы:

для внутренней и наружной поверхностей стенок – листовую сталь толщиной 1,5 мм;

для теплоизоляционного слоя – минераловатные плиты [плотность 100 кг/м 3 , теплопроводность 0,1 Вт/(м К), толщина 40 мм].

В камере сжигания устанавливают держатель образцов, источник зажигания, диафрагму. Переднюю стенку камеры сжигания оборудуют дверцей с остекленными проемами. В центре боковой стенки камеры следует предусмотреть отверстие с заглушкой для введения термопар.

Держатель образца состоит из четырех прямоугольных рам, расположенных по периметру источника зажигания, и должен обеспечивать стабильность положения каждого из четырех образцов до конца испытания. Держатель образца следует устанавливать на опорной раме, обеспечивающей его свободное перемещение в горизонтальной плоскости. Держатель образца и детали крепления не должны перекрывать боковые стороны экспонируемой поверхности более чем на 5 мм.

Источником зажигания является газовая горелка, состоящая из четырех отдельных сегментов. Смешение газа с воздухом осуществляется с помощью отверстий, расположенных на газоподводящих трубах при входе в сегмент.

Система подачи воздуха состоит из вентилятора, ротаметра и диафрагмы, и должна обеспечивать поступление в нижнюю часть камеры сжигания равномерно распределенного по ее сечению потока воздуха в количестве (10±1,0) м 3 /мин температурой не менее (202) °С.

Диафрагму изготовляют из перфорированного стального листа толщиной 1,5 мм с отверстиями диаметрами (20±0,2) мм и (25±0,2) мм и расположенной над ним на расстоянии (10±2) мм металлической сетки из проволоки диаметром не более 1,2 мм с размером ячеек не более 1,5х1,5 мм. Расстояние между диафрагмой и верхней плоскостью горелки должно составлять не менее 250 мм.

Газоотводную трубу с поперечным сечением (0,25±0,025) м и длиной не менее 750 мм располагают в верхней части камеры сжигания. В газоотводной трубе устанавливают четыре термопары для измерения температуры отходящих газов.

Вентиляционная система для удаления продуктов сгорания состоит из зонта, устанавливаемого над газоотводной трубой, воздуховода и вентиляционного насоса.

Для измерения температуры при испытании используют термопары диаметром не более 1,5 мм и соответствующие регистрирующие приборы.

Подготовка к испытанию

Подготовка к испытанию состоит в проведении калибровки с целью установления расхода газа (л/мин), обеспечивающего в камере сжигания устанавливаемый настоящим стандартом температурный режим испытания.

Таблица 3. Режим испытания

Расстояние от нижней кромки калибровочного образца, мм

Калибровка установки проводится на четырех образцах из стали размерами 1000×190×1,5 мм.

Контроль температурного режима при калибровке осуществляют по показаниям термопар (10 шт.), устанавливаемых на калибровочных образцах (6 шт.), и термопар (4 шт.), установленных постоянно в газоотводной трубе.

Термопары устанавливают по центральной оси любых двух противоположных калибровочных образцов на уровнях, указанных в таблице 3 . Горячий спай термопар должен находиться на расстоянии 10 мм от экспонируемой поверхности образца. Термопары не должны соприкасаться с калибровочным образцом. С целью изоляции термопар рекомендуется использовать керамические трубки.

Калибровку шахтной печи проводят через каждые 30 испытаний и при измерении состава газа, подаваемого в источник зажигания.

Последовательность операций при калибровке:

установить калибровочный образец в держатель;

установить термопары на калибровочных образцах;

ввести держатель с образцом в камеру сжигания, включить измерительные приборы, подачу воздуха, вытяжную вентиляцию, источник зажигания, закрыть дверцу, зафиксировать показания термопар через 10 мин после включения источника зажигания.

При несоответствии температурного режима в камере сжигания требованиям таблицы 3 повторить калибровку при других расходах газа.

Установленный при калибровке расход газа следует использовать при испытании до проведения следующей калибровки.

Для каждого материала следует проводить три испытания. Каждое из трех испытаний заключается в одновременном испытании четырех образцов материала.

Проверить систему измерения температуры дымовых газов, для чего включить измерительные приборы и подачу воздуха. Указанная операция осуществляется при закрытой дверце камеры сжигания и неработающем источнике зажигания. Отклонение показаний каждой из четырех термопар от их среднего арифметического значения должно составлять не более 5 °С.

Взвесить четыре образца, поместить в держатель, ввести его в камеру сжигания.

Включить измерительные приборы, подачу воздуха, вытяжную вентиляцию, источник зажигания, закрыть дверцу камеры.

Продолжительность воздействия на образец пламени от источника зажигания должна составлять 10 мин. По истечении 10 мин источник зажигания выключают. При наличии пламени или признаков тления фиксируют продолжительность самостоятельного горения (тления). Испытание считают законченным после остывания образцов до температуры окружающей среды.

После окончания испытания выключить подачу воздуха, вытяжную вентиляцию, измерительные приборы, извлечь образцы из камеры сжигания.

Для каждого испытания определяют следующие показатели: температуру дымовых газов; продолжительность самостоятельного горения и (или) тления; длину повреждения образца; массу образца до и после испытания.

В процессе проведения испытания регистрируют температуру дымовых газов не менее двух раз в минуту по показаниям всех четырех термопар, установленных в газоотводной трубе, и фиксируют продолжительность самостоятельного горения образцов (при наличии пламени или признаков тления).

При испытании фиксируют также следующие наблюдения: время достижения максимальной температуры дымовых газов; переброс пламени на торцы и необогреваемую поверхность образцов; сквозное прогорание образцов; образование горящего расплава; внешний вид образцов после испытания: осаждение сажи, изменение цвета, оплавление, спекание, усадка, вспучивание, коробление, образование трещин и т.п.; время до распространения пламени по всей длине образца; продолжительность горения по всей длине образца.

Обработка результатов испытаний

После окончания испытания измеряют длину отрезков неповрежденной части образцов и определяют остаточную массу т к образцов.

Неповрежденной считают ту часть образца, которая не сгорела и не обуглилась ни на поверхности, ни внутри. Осаждение сажи, изменение цвета образца, местные сколы, спекание, оплавление, вспучивание, усадка, коробление, изменение шероховатости поверхности не считают повреждениями.

Результат измерения округляют до 1 см.

Неповрежденную часть образцов, оставшуюся на держателе, взвешивают. Точность взвешивания должна составлять не менее 1 % от начальной массы образца.

Обработка результатов одного испытания (четырех образцов)

Температуру дымовых газов Т i принимают равной среднему арифметическому значению одновременно регистрируемых максимальных температурных показаний всех четырех термопар, установленных в газоотводной трубе.

Длина повреждения одного образца определяется разностью между номинальной длиной до испытания и средней арифметической длиной неповрежденной части образца, определяемой из длин ее отрезков.

Измеренные значения длин отрезков следует округлять до 1 см.

Длина повреждения образцов при испытании определяется как средняя арифметическая величина из длин повреждения каждого из четырех испытанных образцов.

Повреждение по массе каждого образца определяется разностью между массой образца до испытания и его остаточной массой после испытания.

Повреждение по массе образцов определяется средней арифметической величиной этого повреждения для четырех испытанных образцов.

Обработка результатов трех испытаний (определение параметров горючести)

При обработке результатов трех испытаний рассчитывают следующие параметры горючести строительного материала: температуру дымовых газов; продолжительность самостоятельного горения; степень повреждения по длине; степень повреждения по массе.

Температуру дымовых газов ( Т , °С) и продолжительность самостоятельного горения ( t c.r , с) определяют как среднее арифметическое значение результатов трех испытаний.

Степень повреждения по длине ( S L , %) определяют процентным отношением длины повреждения образцов к их номинальной длине и рассчитывают как среднее арифметическое значение этого отношения из результатов каждого испытания.

Степень повреждения по массе ( S m , %) определяется процентным отношением массы поврежденной части образцов к начальной (по результатам одного испытания) и рассчитывается как среднее арифметическое значение этого отношения из результатов каждого испытания.

Полученные результаты округляют до целых чисел. Материал следует относить к группе горючести в соответствии с таблица 1 .

В протоколе испытания приводят следующие данные:

наименование лаборатории, проводящей испытание;

шифр технический документации на материал;

описание материала с указанием состава, способа изготовления и других характеристик;

наименование каждого материала, являющегося составной частью слоистого материала, с указанием толщины слоя;

способ изготовления образца с указанием материала основы и способа крепления;

дополнительные наблюдения при испытании;

характеристики экспонируемой поверхности;

фотографию образца после испытания;

заключение по результатам испытаний о группе горючести материала.[1]

Общие сведения о зданиях и сооружениях

Здания и сооружения – основная область архитектурно-конструктивного проектирования.

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

Зданием – называется сооружение имеющее внутреннее пространство, предназначенном и приспособленном для того или иного вида человеческой деятельности.

Инженерные сооружения – предназначены для выполнения сугубо технических задач (мост, телевизионная антенна и т.д.). Не содержит внутренних пространств (мост, эстакада, мачта электропередачи) либо это внутреннее пространство используется в качестве складской либо технологической емкости (бункера, силосы, водонапорные башни, нефтехранилища и т.п.).

Наземные постройки с помещениями для отдыха, учебы, работы и т. д. называют зданиями . К ним относят жилые дома, школы, кинотеатры, вокзалы, заводские цеха, теплицы и т. д.

В соответствии с назначением здания могут быть объединены в группы:

Жилых – для постоянного или временного проживания (квартирные дома, общежития, гостиницы и т. д.);

Общественных – для социального обслуживания и для размещения административных учреждений (школ, кинотеатров, поликлиник, заводоуправлений и т. д.);

Промышленных – для размещения различных производств (цеха, котельные, мастерские, гаражи и т. д.);

Сельскохозяйственных – для обслуживания потребностей сельскохозяйственного производства (коровники, птичники, овощехранилища и т. д.).

Жилые и общественные здания составляют группу, называемую гражданскими зданиями.

Постройки технического назначения (мосты, плотины, дымовые трубы, галереи и т. д.) называют сооружениями . Нередко в некоторых сооружениях размещают помещения торгового значения, например в подземных переходах – магазины, в телевизионной башне – ресторан и т. д.

Помещения, размещенные в одном уровне, образуют этаж. Этажи разделяются перекрытиями.

Внутреннее пространство зданий чаще всего расчленено по вертикали – на этажи и в плане – на отдельные помещения.

Различают подземное пространство здания:

подвальный этаж или техническое подполье, большая часть которого размещена ниже уровня земли,

цокольный этаж, заглубленный в землю не более чем на половину своей высоты,

надземные этажи (первый, второй…), расположенные выше уровня земли,

чердак – пространство между перекрытием верхнего этажа (чердачным перекрытием и крышей

мансарда — часть чердачного пространства, выгороженная утепленными ограждающими конструкциями для размещения жилых, общественных или вспомогательных отапливаемых помещений

технический этаж, в пространстве которого размещены инженерное оборудование и коммуникации (в зависимости от проектного решения инженерных систем здания технический этаж может быть размещен в подполье, на чердаке или, на различных отметках по высоте здания).

Этажи в здании делятся на помещения. Помещения в здании в соответствии с их назначением разделяют на группы:

рабочие, предназначенные для основной функции здания, например, обучения (классы, кабинеты в школе);

обслуживающие, способствующие полноценному осуществлению основной функции (в той же школе – библиотека, буфеты, столовые, лаборантские при кабинетах, санитарные помещения и пр.);

вспомогательных – бойлерные, элетрощитовые, вентиляционные камеры;

коммуникационных – вестибюли, холлы, коридоры, лестничные клетки и т.п.

Высота этажа – расстояние по вертикали от уровня пола нижерасположенного этажа до уровня пола вышерасположенного этажа, а в одноэтажных зданиях до верха отметки чердачного перекрытия, в промышленных зданиях – до низа несущей ограждающей стропильной конструкции покрытия.

В любом здании можно условно разделить 3 группы взаимно связанных между собой частей или элементов, которые в тоже время как бы дополняют и определяют друг друга:

объемно-планировочные элементы, т.е. крупные части, на которые можно разделить весь объем здания (этаж, отдельное помещение и т.д.);

конструктивные элементы, определяющие структуру здания (фундаменты, стены, перекрытия, крыша и т.д.);

строительные изделия, т.е. сравнительно мелкие детали, из которых состоят конструктивные элементы.

Конструкции – часть зданий и сооружений, составляющие их материальную основу и обеспечивающие их целостность, прочность и долговечность.

Строительные конструкции – несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений. Их квалификация: плоские или пространственные; безраспорные или распорные; сплошные или решётчатые.

Материальную оболочку здания и преграды между его этажами и помещениями образуют конструкции здания, образованные комплексом различных, но взаимосвязанных элементов, имеющих различные – несущие или ограждающие функции либо их совмещающие.

Современное здание оснащено большим количеством систем инженерного и санитарного оборудования:

системы транспорта (лифты, эскалаторы, подъемники, пневмопроводы),

системы холодного и горячего водоснабжения,

вентиляции и кондиционирования воздуха,

информации (телефон, радио, телевидение, сигнализация).[2]

Факторы, действующие на конструкции в условиях пожара

К таким факторам относятся: степень нагружения конструкций и их элементов; вид и количество пожарной нагрузки, определяющей температурный режим, а также теплоту пожара; тепловая нагрузка на конструкцию; теплофизические и физико-механические характеристики материалов, из которых выполнены строительные конструкции; условия нагрева и способы сочленения конструкций.

Различают нагрузки: постоянные и временные. Временные нагрузки подразделяются на длительные, кратковременные и особые. Постоянными называются такие нагрузки, которые действуют на строительную конструкцию постоянно. К таким нагрузкам относятся: собственная масса конструкций, давление грунта, воздействие предварительного напряжения конструкций и т.д.

Длительными называются такие нагрузки, которые воздействуют на конструкцию продолжительное время: масса технологического оборудования, давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах, масса складируемых грузов и т.д.

Кратковременными называют нагрузки, действующие непродолжительное время: масса людей; подвижное подъемно-транспортное оборудование; снег, ветер (при пожаре не учитывается); масса материалов, используемых при монтажных, ремонтных и реконструкционных работах, и т.д.

Особые нагрузки — это нагрузки, которые могут появиться в исключительных случаях: при сейсмическом и взрывном воздействии; аварийные нарушения технологического процесса; резкие просадки грунтов.

Необходимо отметить, что нагрузка от веса людей, снега и подъемно-транспортного оборудования в соответствии с требованиями относятся как к длительным, так и к кратковременным нагрузкам.

Пожарная нагрузка — это количество теплоты, МДж, выделяющейся при полном сгорании всех горючих и трудногорючих веществ и материалов (в том числе, входящие в состав строительных конструкций), находящихся в помещении или, которые могут поступать в него.

Для определения пожарной нагрузки в здании создается специальная комиссия, которая разрабатывает карту пожарной нагрузки. В эту комиссию входят специалисты по технике безопасности, технологии производства, а также представитель органов Государственной противопожарной службы.

Пожарная нагрузка определяется на основе: проектно-конструкторской документации; технологических карт; натурного обследования помещений эксплуатируемых зданий; данных по пожароопасным свойствам веществ и материалов, представленных в справочной литературе, специализированных банках данных, а также результатов лабораторных и натурных испытаний.

В карте пожарной нагрузки должно быть указано: наименование, назначение и принадлежность здания; состав комиссии; перечень помещений и (или) пожароопасного участка с указанием размещения горючих и трудногорючих веществ и материалов; спецификация горючих и трудногорючих веществ и материалов в каждом помещении.

Карта пожарной нагрузки утверждается: на стадии проектирования здания – руководителем проекта, а для эксплуатируемого здания – руководителем организации или предприятия.

Для оценки пожарной нагрузки в здании, по результатам которой составляется карта пожарной нагрузки, необходимо составить перечень всех помещений, расположенных в здании, и описание пожарной нагрузки в каждом из помещений.

Описание пожарной нагрузки включает в себя: определение количества, вида, расположения и степени участия в возможном пожаре горючих и трудногорючих веществ и материалов; эскиз помещения в плане (указанием расположения проемов, а также размеров помещения и проемов; перечень горючих и трудногорючих веществ и материалов, представляющих постоянную и временную пожарные нагрузки рассматриваемого помещения, с указанием их пожароопасных свойств, способствующих возникновению, развитию и распространению возможного пожара; расположение на эскизе помещения пожарной нагрузки с указанием размеров площади и высоты объема, занимаемых горючими веществами и материалами.

Далее выполняют расчет пожарной нагрузки в рассматриваемом помещении.

Постоянная пожарная нагрузка является частью пожарной нагрузки, создаваемой горючими и трудногорючими веществами и материалами, входящими в состав строительных конструкций, узлов крепления и сопряжений, а также отделочных и облицовочных материалов.

Временная пожарная нагрузка является частью пожарной нагрузки, создаваемой горючими и трудногорючими веществами и материалами, входящими в состав сырья, оборудования, мебели, изделий, и т.п., находящихся в помещении, или, которые могут поступать в него.

Часть пожарной нагрузки, обусловленная горючими и трудногорючими веществами и материалами, расположенными на данном пожароопасном участке, называется локальной пожарной нагрузкой. Расчетной пожарной нагрузкой называется часть пожарной нагрузки, обусловленной горючими и трудногорючими веществами и материалами, сгоревшими в условиях пожара.

Для определения расчетной пожарной нагрузки разрабатывается сценарий развития возможного пожара. При этом необходимо учесть: развитие площади горения в зависимости от места возникновения загорания, а также вида и места расположения горючих и трудногорючих веществ и материалов; их скорость и полноту сгорания в зависимости от условий естественной или вынужденной вентиляции; воздействие на динамику пожара систем пожаротушения. Расчетная пожарная нагрузка определяется на основе критериев пожарной безопасности, для наиболее неблагоприятного с точки зрения этих критериев сценария развития пожара.

Поведение строительных конструкций при пожаре определяется также температурным режимом пожара и его продолжительностью.

Количественные значения температуры в объеме помещения, а также продолжительность пожара зависят от таких факторов, как: вид и количество сгораемых веществ, т.е. пожарной нагрузки; размещения пожарной нагрузки в помещении; размеров и конфигурации помещения; размеров проемов в ограждающих конструкциях и т.д. Это означает, что при одной и той же пожарной нагрузке возможны различные варианты развития пожара и каждому варианту будет соответствовать своя температурно-временная зависимость. В частности, для одного и того же помещения при одинаковой пожарной нагрузке температурный режим пожара и продолжительность зависят от количества проемов в ограждающих конструкциях.

В случае большого количества проемов температура в помещении достигает своей максимальной величины в течение короткого промежутка времени. При этом снижение температуры на стадии затухания происходит также с большой скоростью. Продолжительность таких пожаров – небольшая. Малое количество проемов в ограждающих конструкциях способствует увеличению времени развития и затухания пожара, а значение максимальной температуры ниже.

Вид и количество пожарной нагрузки, определяющие максимальную температуру в помещении и продолжительность пожара, зависят от назначения здания.

При пожарах в жилых и административных зданиях отмечалась температура 1000-1100°С, а продолжительность пожара — 1-2 часа. При пожарах в крупных универмагах и в зданиях театров наблюдалась температура 1100-1200°С, при этом продолжительность пожаров, в ряде случаев, превышала 2-3 часа. Высокая температура отмечалась во время пожаров в складских помещениях. Так, при пожаре склада горючих жидкостей и смазочных материалов, продолжавшимся свыше 2 часов, температура в помещении достигала 1300°С.

Степень повреждения конструкций в условиях пожара зависит не только от температуры пожара, но и от времени его развития и затухания. В случае малого промежутка времени в пределах стадии развития пожара строительные конструкции не всегда успевают прогреться до значения критических температур, при достижении которых они перестают удовлетворять требованиям противопожарных норм. Увеличение этого времени может способствовать достижению конструкцией своего предела огнестойкости. Необходимо отметить, что «отказ» железобетонных конструкций, находящихся в условиях пожара, может произойти не только на стадии его развития, но и на стадии затухания. Поэтому время, в течении которого происходит затухание пожара, также влияет на поведение строительных конструкций.

В настоящее время наблюдается тенденция оценивать огнестойкость строительных конструкций при действии реального температурного режима пожара, т.к. этот режим может значительно отличаться от стандартного.

Для расчетной оценки огнестойкости строительных конструкций предлагается использовать температурный режим пожара, стадия развития которого описывается логарифмическим законом, отличающимся от стандартной температурно-временной зависимости. Это отличие учитывается коэффициентом температурного режима пожара У , а сам пожар — отличным от «стандартного».

Изменение среднеобъемной температуры нагревающей среды на стадии развития пожара описывается выражением

где t – время действия пожара по «стандартному» режиму, мин;

– начальная температура, равная 20°С.

Коэффициент вычисляется по формуле

где – коэффициент, учитывающий фактор проемности, .

Значение коэффициента может быть больше или меньше единицы (при = 1 значение – = , что соответствует «стандартному режиму пожара).

Значение коэффициента проемности выражается следующей формулой

где – площадь вертикальных проемов, ;

– средняя высота проемов, м;

А – полная площадь всех горизонтальных и вертикальных ограждающих конструкций помещения, .

Важное значение для анализа поведения конструкций в условиях пожара имеет характер их деформаций. Деформации бетона от теплового расширения и усадки определялись в результате нагрева бетонных полых цилиндров. Температурное расширение бетона в основном зависит от температурных деформаций его заполнителей. Величина температурных деформаций у тяжелых бетонов на гранитном щебне в два раза больше температурных деформаций легких бетонов на заполнителе в виде керамзита.

Деформации температурного расширения арматурных сталей возрастают с ростом температуры до 700°C.

Применительно к стальным конструкциям, а также стальной арматуре в железобетонных конструкциях значение общей деформации при пожаре зависит от деформации температурного расширения, изменения модуля упругости, а также деформации ползучести. Под понятием температурная ползучесть подразумевается изменение деформаций во времени постоянных значений температуры и приложенной нагрузки. Основными факторами, обуславливающими величину и скорость ползучести, являются величины напряжения, температуры, а также длительность их воздействия. Из этих факторов основным является уровень напряжения, влияющий на скорость ползучести при определенной температуре. С увеличением величины напряжения скорость температурной ползучести возрастает.

На огнестойкость строительных конструкций оказывает влияние условие их нагрева и способы сочленения конструкций между собой.

В зависимости от условий нагрева различают: одностороннее, трехстороннее и четырехстороннее нагревание конструкции.

Одностороннему нагреву в условиях пожара подвергаются стены, перегородки, а также плоские конструкции перекрытия и покрытия.

Трехстороннему нагреву могут подвергаться стержневые несущие конструкции, к которым относятся балки перекрытий и покрытий, арки, рамы, верхние пояса ферм, колонны крайнего ряда, а также ребра панелей (ребристых).

Колонны средних рядов в условиях пожара подвергаются обогреву с четырех сторон.

Условия нагрева при пожаре оказывают существенное влияние на несущую способность строительной конструкции. Например, несущая способность металлической балки при одностороннем обогреве снижается с меньшей скоростью, чем при трехстороннем обогреве. При одинаковых внешних геометрических размерах сечения и условий обогрева на несущую способность конструкции в условиях пожара влияет массивность этой конструкции. С увеличением массы конструкции увеличивается ее теплоемкость, а, следовательно, и время прогрева конструкции до температуры, при которой наблюдается исчерпание ее несущей способности.

Несущая способность конструкции в условиях пожара зависит от способа ее сочленения с другими конструкциями и способа опирания. В строительстве используются статически определимые и неопределимые конструкции. При нагревании статически неопределимых конструкций в них появляются дополнительные температурные напряжения.

Так, при жесткой заделке на опорах конструкция лишена возможности свободно деформироваться, вследствие чего в ней появляются дополнительные усилия и изгибающие моменты, вызывающие значительные напряжения.

Влияние этого фактора на поведение строительной конструкции в условиях пожара зависит от материала, из которого выполнена эта конструкция. Например, в статически неопределимых металлических конструкциях эти напряжения могут привести к потере несущей способности при температуре 100°С.

В тоже время, нагрев статически неопределимых железобетонных конструкций приводит к перераспределению усилий в них и положительно влияет на их несущую способность при пожаре. Увеличение количества сторон опирания плоских строительных конструкций, например плиты междуэтажного перекрытия, также способствует увеличению предела огнестойкости этих конструкций.[3]

Подводя итоги, необходимо еще раз отметить важность эффективных противопожарных мероприятий в процессе проектирования и строительства зданий. Одно из центральных мест занимают оценка пожарной опасности и грамотный выбор строительных материалов, основный на действующих нормах и стандартах и учитывающий функциональное назначение и индивидуальные особенности здания. Применение современных материалов позволяет обеспечить полное соответствие требованиям пожарной безопасности, гарантируя сохранность жизни и здоровья людям, которые будут находиться в здании после завершения строительства.

Чтобы здание выполняло свое назначение и было долговечным, необходимо правильно выбрать материалы, как конструкционные, так и отделочные. Нужно хорошо знать свойства материалов, камень это, металл или дерево, каждый из них имеет свои особенности поведения в условиях пожара. В наше время мы имеем достаточно хорошую информацию о каждом материале и к его выбору нужно подходить очень серьезно и обдуманно, с точки зрения безопасности.

Обеспечение пожарной безопасности входит в число ключевых задач при строительстве и эксплуатации современных высоток, крупных деловых центров и торгово-развлекательных комплексов. Специфика таких зданий – большая протяженность путей эвакуации – диктует повышенные требования к пожарной безопасности используемых строительных конструкций и материалов. И только когда эти требования соблюдаются наравне с решением других технических и экономических задач, здание считается спроектированным правильно.

Список литературы

ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.

Костенко Е.М. Общестроительные отделочные работы. М.: ЭНАС, 2009. 22 с.

Мосалков И.Л., Плюсниа Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. М.:ЗАО «СПЕЦТЕХНИКА», 2001. 496 с.