Обеспечение устойчивости зданий и сооружений при пожаре

Для обеспечения устойчивости зданий и сооружений при пожаре нужно обеспечить огнезащиту помещения и объектов промышленного назначения. Следует уменьшить уровень возгораемости различных материалов, время, которое затрачивается на распределение пламени и т. д.

Основные причины возникновения и распространения пожаров в зданиях

К неблагоприятным факторам, действующим на конструкции при пожаре, относятся следующие особенности материалов, установки оборудования и использования здания:

Неправильная эксплуатация оборудования производственного типа и отступление от технологического процесса производства. Это значит, что во время строительства того или иного здания был нарушен технологический регламент, разряд электричества статического типа, произошло разрушение движущихся компонентов и деталей. В механизм оборудования могли попасть посторонние предметы. Сюда же можно отнести сбои в работе систем охлаждения, выход из строя искрогасительных устройств.
Нарушение правил пожарной безопасности при проведении строительства сооружений.
Использование некалиброванных предохранительных устройств.
Применение открытого огня газовой горелки и паяльников в процессе отогревания замерзших труб отопительной или водопроводной системы.
Использование электрической проводки с поврежденным изоляционным покрытием.

Неправильная эксплуатация техники бытового назначения, поломка электрического оборудования и отопительных приборов, а также курение — причины распространения пожаров в зданиях. На производственных предприятиях к этим факторам добавляется проведение электросварочных работ без соблюдения требуемых мер безопасности, нарушение технологического процесса и правил содержания горючих веществ и изделий.

Скорость распространения пламени и продуктов горения

Данный показатель определяется тем расстоянием, которое преодолевает огонь за единицу времени. Это свойство пламени к самостоятельному распространению при сгорании различных смесей горючих газов или пыли вместе с каким-либо окислителем (например, воздушным потоком). Сюда же можно причислить горение жидкостей и твердых материалов, поверхность которых находится в контакте с воздушным потоком.

Такой параметр различается в зависимости от вещества и материала. Основным критерием здесь является критическая поверхностная плотность теплового потока.

Выделяют несколько групп строительных материалов по распространению пламени:

РП1. Эта группа, которая имеет показатели критической поверхностной плотности теплового потока больше, чем 1 кВт*ч на 1 м2. Эта группа материалов называется нераспространяющей.
РП2. Такие вещества имеют поверхность с минимальной величиной теплового потока — 8, но не больше 11 кВт*ч на 1 м2. Их принято называть слабораспространяющими.
РП3. Это материалы, который распространяют пламя с умеренной скоростью. Их критическая поверхностная плотность составляет не менее 5, но и не более 8 кВт*ч на м2.
РП4. Сильнораспространяющие материалы с критической плотностью потока не менее 5 кВт*ч на 1 м2.

Скорость распространения продуктов горения, обусловленных химической реакцией окисления, характеризуется показателем их дымообразования. Выделяют следующие группы:

Д1 обладает малой дымообразующей способностью (менее 50 м2/кг).
Д2 — умеренная способность образовывать дым (до 500 м2/кг).
Д3 — высокий уровень образования дыма (более 500 м2/кг).

Скорость распределения таких продуктов обусловлена параметрами горящих предметов, методическим планом здания, наличием открытых проходов.

При сооружении зданий необходимо предусмотреть выход продуктов горения из помещения или пожарный выход.

Факторы, влияющие на конструкции в условиях пожара: температура, продолжительность пожара, динамические нагрузки и другие

Динамические нагрузки, влиянию которых подвержено помещение в момент эксплуатации, должны учитываться при расчете прочности строительных сооружений. К таким нагрузкам относятся падающие обломки обрушившихся частей, резкая смена температурного режима. Сюда же можно отнести давление газов и продуктов горения.

Высокий температурный режим образуется в горящем здании за счет выделения большого количества тепла. Какая-то его часть используется для нагрева строительных сооружений и различного оборудования. Температура распределяется неравномерно по высоте здания. Более высокая температура наблюдается в верхней части.

Давление газовой среды может оказывать большое воздействие при возгорании, например, сюда относится деревянная сцена в театре. Пламя распространяется достаточно быстро, что активизирует давление на ограждающие конструкции. Скорость же переугливания древесины незначительна, поэтому скорость обрушения конструкции может быть соизмерима с пределом огнестойкости железобетонных сооружений.

Такие нагрузки динамического типа, как обрушившиеся части и пролитая вода, могут стать причиной частичного или полного разрушения здания. Все металлические конструкции теряют свою надежность. Это случается из-за одной способности всех металлов — способности размягчаться под воздействием высоких температур. Перепады могут активизировать напряжение, которое становится причиной появления трещин на стенах, отслойки и уменьшения рабочей части сечения.

К противопожарным преградам относятся противопожарные стены, перегородки из прочных и надежных материалов, дверные проемы, ворота, люки и окна.

Температура пожара при горении различных веществ

Средний максимальный температурный режим при сгорании различных материалов:

натуральный каучук — +1200°С;
каменный уголь — +1200°С;
магний — +2000°С;
органическое стекло — +1115°С;
разрыхленный хлопок — +310°С;
этин — +3300°С;
водород — +2130°С;
спирт — +1200°С;
торф — +790°С;
нефть и ее продукты — +1300°С;
парафин — +1430°С;
сера — +1820°С;
пластмасса с нитратом целлюлозы — +1300°С.

Температурный режим среды во время распространения огня зависит от физических и химических показателей предметов и количества нагрузки пожарного типа, а также от степени вентиляции помещения. Режим в зоне возгорания будет отличаться от температуры в области теплового воздействия. Например, когда горит бумажное изделие, температура может составлять +370°С, при горении древесных изделий этот параметр возрастает до +1300°С. Данные параметры характерны для пожаров в жилых помещениях, на производственных предприятиях они могут быть другими.