ПОНЯТТЯ ПРО ВОГНЕСТІЙКІСТЬ, ЗАЙМИСТІСТЬ. КЛАСИФІКАЦІЯ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД ЗА ВОГНЕСТІЙКІСТЮ

Протипожежний захист будівель і споруд значною мірою залежить від вогнестійкості будівельних кон­струкцій. Займистість — це здатність матеріалу під впливом місцевої дії високотемпературного джере­ла підпалювання самостійно горіти чи тліти при на­явності цього джерела та після його видалення.

Усі будівельні матеріали і конструкції за займис­тістю поділяють на три групи: неспалимі, важко-спалимі і спалимі.

Неспалимі матеріали під дією вогню або високої температури не займаються, не тліють і не обвуглю­ються. До них належать усі природні й штучні неор­ганічні матеріали і метали, з яких виготовляють вог­нестійкі конструкції.

Важко-спалимі матеріали під дією вогню чи високої температури займаються не відразу. Спочатку вони тліють або обвуглюються і продовжують горіти або тліти лише в тому разі, якщо є джерело вогню, а після його видалення горіння або тління припиняєть­ся (повсть, фіброліт, дерев'яні перегородки і стіни, поштукатурені з обох боків, тощо).

Спалимі матеріали під дією вогню чи високої тем­ператури горять або тліють і продовжують горіти або тліти після видалення джерела вогню (деревина, пластмаси, руберойд та інші органічні матеріали). Кон­струкції з цих матеріалів найбільш вогненебезпечні.

Вогнестійкістю називають здатність матеріалів і конструкцій зберігати свою міцність під дією вогню, наприклад, в умовах пожежі. Всі будівлі та споруди за вогнестійкістю поділяють на п'ять ступенів (табл.5).

Таблиця 5

Характеристика будівель і споруд за ступенем їх вогнестійкості

Тривалість (в годинах) опору будівельних конст­рукцій дії високої температури при пожежі до вичер­пання нею своїх робочих функцій називають межею вогнестійкості. Межа вогнестійкості характеризуєть­ся появою таких ознак:

- створенням в огороджувальній конструкції (стіна, перегородка, перекриття, покриття) наскрізних тріщин, через які можуть проникати полум'я і продук­ти горіння;

- підвищенням температури на поверхні, що не об­горяє, огороджувальної конструкції більш ніжна 140°С чи в іншому місці цієї поверхні більше ніж на 180°С по­рівняно з початковою температурою або більш ніж на 220°С незалежно від початкової температури конструкції;

- втратою конструкцією несучої властивості чи стійкості (обвалення).

Введене поняття межа розповсюдження вогню (по­лум'я) по будівельних конструкціях, яка становить розмір пошкодження конструкції протягом 15 хв. і ви­мірюється в сантиметрах.

За ступенем розповсюдження вогню будівельні конструкції поділяють на такі групи:

- перша група включає конструкції з нульовою ме­жею розповсюдження вогню, коли в процесі теплової дії і після неї горіння і тління не припиняються, але допускаються часткові механічні руйнування в зонах нагрівання і контролю;

- до другої групи належать конструкції, в яких во­гонь не розповсюджується за допустимі межі, при­чому горіння і тління в обігрівальній і контрольній зо­нах не виходять за межі 40 см вгору для вертикальних і понад 25 см в різні боки для горизонтальних кон­струкцій;

- у конструкціях третьої групи вогонь розповсю­джується за допустимі межі, причому в процесі ви­пробування чи до повного вихолонення їх спостері­гається одне з таких явищ: горіння розповсюджуєть­ся в різні боки за межі зони нагрівання більш як на 40 см вгору для вертикальних і понад 25 см вбік для горизонтальних конструкцій; розкриття швів, стиків і створення наскрізних отворів у зовнішній обшивці з на­ступним чи попереднім загорянням середнього шару з горючого матеріалу. Нормативні межі розповсюдження вогню по конструкціях зазначені в СНиП ІІ-2-80.

Нині межі вогнестійкості будівельних конструкцій визначають експериментально і розрахунковими ме­тодами, їх називають фактичними межами вогне­стійкості. Встановлені нормами межі вогнестійкості та основних частин будівель і споруд називають не­обхідними межами вогнестійкості.

Умови пожежної безпеки щодо будівельних кон­струкцій формулюють так: фактична група займис­тості повинна бути не вищою від необхідної, а фак­тичні межі розповсюдження вогню — не нижчі, ніж необхідні (мінімальні).

Додержання при проектуванні й будівництві будівель і споруд наведених умов безпеки є однією з важливих умов забезпечення їх збереження під час пожежа

Методи визначення вогнестійкості будівель­них конструкцій. Одним з основних методів є вогневипробування конструктивних елементів натураль­них розмірів, які піддають дії нормативних навантажень і реальних агресивних факторів, що виникають в умо­вах пожеж, і фіксують час з початку випробування до появи однієї з ознак межі вогнестійкості.

Огороджувальні конструкції (стіни, перегородки, плити перекриттів і покриттів) піддають однобічному нагріванню, балки, прогони і ригелі нагрівають з трьох боків, а ферми, колони, стовпи й стояки—по всій бічній поверхні. Несучі конструкції піддають дії норматив­них навантажень (без коефіцієнта перевантаження). Конструктивні елементи в процесі нагрівання випро­бовують на термічну стійкість при різкому охолодженні струменями води. Межі вогнестійкості елементів бу­дівельних конструкцій знаходять також методами мо­делювання і розрахунку.

Вогнестійкість окремих видів будівельних кон­струкцій. Вивчення дало змогу встановити харак­тер руйнувань і межі вогнестійкості більшості буді­вельних конструкцій. Якщо сталеві конструкції не захищені неспалими­ми теплоізоляційними матеріалами, вони прогрівають­ся до високої4температури і через 15...20 хв. після початку нагрівання втрачають надійність і стійкість. Облицювання металевих конструкцій неспалимими теплоізоляційними матеріалами значно підвищує вог­нестійкість їх. Так, якщо сталеву колону облицювати штукатуркою завтовшки 25 мм (по сітці), то межа вог­нестійкості її становитиме 45 хв., а при товщині її до 50 мм вона збільшується до 2 год. Нині застосовують фарби, що зпучуються, які підвищують межу вогне­стійкості металевих конструкцій до 35...45 хв.

Серед кам'яних конструкцій найбільш вогнестійкі конструкції, виконані з глиняної цегли. Руйнуються вони при температурі 900.,.950°С, тоді як конструкції з бе­тону і силікатної цегли під час пожежі руйнуються при температурі 650-700°С, конструкції з граніту — при 600...650°С, а з вапняку — при 850-900°С.

Вогнестійкість залізобетонних конструкцій зале­жить від призначення, розмірів, зрізу їх, теплофізичних властивостей бетону, а також від виду застосовува­ної арматури. Вогнестійкість центрально-стиснутих колон залежить від розмірів поперечного зрізу і виду крупного заповнювача в бетоні. ш На вогнестійкість колон гнучка арматура не впли­ває, за винятком колон, що мають армування більш як 3,5%, з жорсткою і спіральною арматурою. Це відбувається внаслідок того, що гнучка арматура при взятих у будівництві величинах захисного шару в умовах пожежі швидко прогрівається до критичної температури і виходить з ладу, тоді як для прогріван­ня бетону до критичної температури потрібно знач­но більше часу.

Вогнестійкість порожнистих колон значно нижча, ніж вогнестійкість колон суцільного зрізу.

Вогнестійкість колон з армуванням 3,5% і більше, що застосовується в багатоповерхових будинках, ви­значається виведенням з ладу робочої арматури, внас­лідок чого такі колони мають більш низькі межі вог­нестійкості (порівняно із слабко-армованими).

Межі вогнестійкості поза центрово-стиснутих колон з малим ексцентриситетом значно нижчі від меж вог­нестійкості центрально-стиснутих колон, що мають такі самі розміри зрізу і запаси надійності.

Вогнестійкість балок, прогонів ригелів і плит зале­жить від виду робочої арматури, товщини захисного шару бетону і статичної схеми роботи. Більш високі межі вогнестійкості мають статично невизначені кон­струкції, що зумовлено явищем перерозподілу зусиль при нагріванні їх. Попередньо напружена арматура знижує вогнестійкість цих конструкцій.

Вогнестійкість залізобетонної ферми визначаєть­ся вогнестійкістю одного з її елементів, що має най­менші розміри поперечного зрізу і мінімальний за­пас надійності. Більшість залізобетонних ферм мають межі вогнестійкості 0,75... 1,50 год.

Вогнестійкість суцільних залізобетонних стін і пе­регородок залежить від їхньої товщини і виду бетону.

Вогнестійкість стін і перегородок значно знижуєть­ся, якщо вони заповнені спалимими матеріалами. Па­нелі, заповнені спалимими пінопластами, вважаються важко-спалимими, хоча їхня шкаралупа і спалима. Це пояснюється тим, що навіть нетривале нагрівання кон­струкції при пожежі спричинює горіння заповнювача і поширює вогонь по всьому будинку.

Вогнестійкість несучих стін сучасних будинків за­лежить від розмірів зрізу значно менше, оскільки руй­нування їх при пожежі визначається не прогріванням протилежної від вогню поверхні до небезпечних температур, а змінами напруженого стану в процесі нагрівання. Це відбувається тому, що несучі стіни ве­ликопанельних будинків не виконують функцій тепло­захисних огорож і тому мають невелику товщину (12...14 см). Внаслідок цього і межі вогнестійкості цих стін значно знижуються.

Конструкції з дерева і пластмас спалимі. Спалимі також багато ізоляційних, акустичних і облицюваль­них матеріалів з застосуванням дерева і пластмас: поропласт поліуретановий, мінераловатні плити на бітумному в'яжучому, деревоволокнисті й деревостружкові плити, полістирольні плитки, поліетиленові й поліхлорвінілові плівки, склопластики. Значним не­доліком конструкцій і матеріалів із пластмас е те, що при їх горінні виділяються високотоксичні продукти термічного розпаду.

Щоб підвищити опірність конструкцій з дерева і пластмас впливу вогню, використовують різні спосо­би вогнезахисту. Деревину піддають поверхневій і глибинній обробці вогнезахисними сполуками (фар­бування теплостійкими сполуками, штукатурення, гли­бинне просочення рідкими вогнезахисними сполу­ками). У деякі види пластмас при виготовленні їх додають добавки, зменшуючи горючість конструкцій.

Вогнестійкість конструкцій при проектуванні буді­вель і споруд вибирають за умови, що фактична межа вогнестійкості конструктивного елемента має бути не менша від необхідної межі вогнестійкості.

Вогнестійкість будівель і споруд визначається вог­нестійкістю протипожежних стін (брандмауерів), не­сучих стін, стін сходових площадок, колон, зовнішніх стін з навісних панелей і зовнішніх фахверкових стін, несучих конструкцій міжповерхових і горищних пере­криттів, несучих конструкцій покриттів, внутрішніх не несучих стін (перегородок).