Санкт Петербургский университет ГПС МЧС России Кафедра переподготовки

Санкт Петербургский университет ГПС МЧС России Кафедра переподготовки и повышения квалификации специалистов ДИСЦИПЛИНА 5 «Пожарная профилактика на объектах и в населенных пунктах» . Раздел 5. 3 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» . Старший преподаватель Дехтерёва В. В.

Тема № 5. 3. 1. Лекция 2 Поведение строительных материалов и конструкций при пожаре» .

Учебные вопросы 1. Строительные материалы и конструкции зданий. 2. Поведение строительных конструкций и материалов при пожаре.

Литература: 1. Артамонов В. С. , Демёхин В. Н, Крейтор В. П, Б. Б. Серков и др. « Здания , сооружения и их устойчивость при пожаре» , учебник, часть I «Строительные материал, их пожарная опасность и поведение в условиях пожара» . Санкт Петербург 2007 г. нормативные документы: ФЗ № 123 ФЗ от 22. 07. 2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» с изм. (приказ № 117) ФЗ№ 384 –ФЗ от 03. 12. 2009; «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» . ФЗ№ 123 ФЗ от 22. 07. 20008; «Градостроительный Кодекс Российской Федерации» . 2013 г.

Нормативные документы Постановление Правительства № 87 от 16. 02. 2008 г. «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» . 5

Цель занятий: – изучить основные конструкции здания и их роль в обеспечении устойчивости здания при пожаре. - Ознакомиться с новыми архитектурными формами. - Изучить основные физические свойства строительных материалов, определяющих их поведение при пожаре. – изучить основные конструкции здания и их роль в обеспечении устойчивости здания при пожаре. 6

1 -ый вопрос. Строительные материалы и конструкции зданий. 7

Строительные материалы По происхождению материалы делятся на естественные и искусственные, мономерные и полиминерерные горные породы. Для использования естественных материалов требуется только механическая их обработка для придания нужной формы. Искусственные материалы получаются в процессе технологического процесса: это смешивание, спекание, обжиг, закалка и др. 8

Физические свойства Прочность способность материала сопротивляться разрушению за счет внутренних напряжений, возникающих под действием внешних сил. Упругость способность материала изменять свою форму под действием нагрузки и восстанавливать первоначальную форму после устранения действия нагрузки.

свойства Пластичность способность материала изменять свою форму без разрушения под действием нагрузки и сохранять новую форму после прекращения действия нагрузки.

теплофизические свойства ТЕПЛОЕМКОСТЬ, ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, ТЕМПЕРАТУРОПРОВДНОСТЬ и ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ

свойства Теплоемкость способность материала при нагревании поглощать определенное количество тепла, а при остывании отдавать температуропроводность способность материала изменять температуру при нагревании (охлаждении) и характеризуется коэффициентом температуропроводности (скоростью изменения температуры материала.

Конструкции здания Фундамент это часть здания, предназначенная для восприятия всех нагрузок от здания и передачи их основанию По конструктивной схеме фундаменты бывают: ленточные, располагаемые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн; столбчатые, устраиваемые под отдельно стоящие опоры сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания или его частью; свайные в виде отдельно погруженных в грунт, как правило, железобетонных стержней, объединенных между собой в верхней части железобетонной ПЛИТОЙ.

Конструкции здания Стены представляют собой вертикальные ограждения в зданиях, начинающиеся от фундаментов. Стены служат для ограждения помещений от внешней атмосферной среды (наружные стены) и для разделения объема здания. Стены, опирающиеся на фундамент и несущие нагрузку только от собственной массы, называются самонесущими.

Конструкции Перегородки являются внутренними вертикальными ограждениями, применяемые для разделения этажа здания на отдельные помещения. Никаких нагрузок они не несут, кроме собственного веса.

Конструкции Перекрытия воспринимают нагрузки от оборудования, мебели, и разделяют здания по высоте на этажи. Помещения одного этажа от другого отделяются междуэтажными перекрытиями. Перекрытие над подвалом называется надподвальным, перекрытие под чердаком чердачным.

конструкции Крыша — это верхнее ограждение здания (сооружения) для защиты помещений от внешних климатических факторов и воздействий, воспринимающее нагрузку от собственной массы, снега и ветра. Крыша состоит из несущей (стропила, фермы, рамы, своды, арки) и ограждающей (кровля) частей. Несущие конструкции крыш выполняют из дерева, железобетона, стали в виде наслонных и висячих стро пил, стропильных ферм и крупноразмерных панелей (бесстропильное решение). Кровля, совмещенная с перекрытием верхнего этажа, называется совмещенной крышей или покрытием.

конструкции Лестницы служат для сообщения между этажами. Лестницы состоят из лестничных маршей и лестничных площадок. Для безопасности передвижения по лестницам марши ограждаются перилами.

лестницы Тип 1 внутренние, размещаемые в лестничных клетках типа Л 1 или Л 2 Тип 2 внутренние открытые, Тип 3 наружные открытые.

22

лестницы П 1 и П 2 – для подъема подразделений пожарной охраны. Н 1, Н 2 и Н 3 – незадымляемые лестничные клетки в зданиях высотой 28 м и более.

24

АТРИУМОМ называется центральная часть древнеримского дома, представлял собой закрытый внутренний двор, в центре которого располагался очаг, замененный позже неглубоким бассейном. Над очагом, а затем над бассейном в крыше устраивалось отверстие.

атриум

Архитектурные формы ПАССАЖ (фр. проход) – сквозной проход в виде крытой галереи, обычно с остекленной крышей. Торговые помещения располагаются ярусами по сторонам широкого прохода. Пассажи как тип торгового здания возводили в Европе во второй половине 19 го века. Первый пассаж в Петербурге был сооружен по проекту архитектора Р. А. Желязевича в 1846 1848 годах. МНОГОСВЕТНОЕ ПРОСТРАНСТВО – пространство, объединяющее два и более этажей здания, за счет устройства проемов в междуэтажных перекрытиях, не имеющее естественного освещения или имеющее естественное освещение через проемы в наружных стенах и/или покрытии здания.

стилобат СТИЛОБАТ [гр. «подножие храма» ] – нижние надземные этажи здания, площадь которых значительно превышает площади вышележащих этажей (например, встроено пристроенные в жилых зданиях помещения магазинов, ресторанов или предприятий бытового обслуживания).

мансарды МАНСАРДЫ – ПОМЕЩЕНИЯ, выделенные в оъеме чердака, при этом чердак имеет высокую ломаную крышу.

2 -ой вопрос. Поведение строительных материалов и конструкций при пожаре.

Негативные процессы Физические: Влагоперенос и теплоперенос тепловое деформирование накопление дефектов структурные изменения размягчение и плавление (металлы) Химические: Диссоциация Дегидратация Терморазложение – древесина Физическо – химические Самовоспламенение, горение, распространение пламени, дымовыделение – древесина

Физические процессы Теплоперенос – непрерывное перемещение теплового потока от обогреваемой поверхности вглубь материала. Основным показателем процесса является температура. Влагоперенос –перемещение влаги в пористой структуре одновременно с теплопереносом.

Химические процессы Дегидратация – реакция отщепления от молекулы вещества химически связанной воды. Гипс: Са. SO 4 х2 H 2 O=Са. SO 4 х0, 5 H 2 O+1, 5 H 2 O Диссоциация – ращепление молекул. Известняк: Са. СО 3 = Са. О + СО 2

Тепловые процессы Терморазложение – при повышении температуры до определенных значений происходит процесс разрыва химических связей с образованием более простых компонентов ( твердых, жидких, газообразных). Термическая деструкция – распад сложных молекул на более простые звенья. Пиролиз – процесс глубокого расщепления продуктов деструкции до образования простейших молекул.

Химические процессы Термоокислительное разложение происходит при участии кислорода с выделением тепла (зкзотермический процесс) и может привести к воспламенению материала. Образуются жидкие и газообразные вещества, обладающие токсичным действием (СО, СО 2 и др. ).

Отрицательные последствия: Ухудшение свойств Разрушение Необратимые деформации (металлы) Выгорание (древесины).

поведение при нагревании известняка (кальцита)-Са. СО 3. При нагревании до 600 С значительных изменений не наблюдается, происходит лишь равномерное расширение. Выше 600 С (теоретически при 910 С) начинается процесс диссоциации, в результате получаем углекислый газ, составляющий 44% по массе от исходного материала и рыхлый низкопрочный оксид кальция Са. О, что вызывает необратимое снижение прочности известняка Са. СО 3 = Са. О + СО 2

поведение при нагревании известняка (кальцита)-Са. СО 3. что при нагревании до 600 С происходит увеличение прочности на 78% в связи с удалением физически связанной влаги из микропор материала. Затем прочность снижается: при 800 С она достигает первоначальной, а при 1000 С прочность составляет 20% от первоначальной. В процессе охлаждения после высокотемпературного нагрева продолжается изменение (чаще снижение) прочности. При контакте с водой в процессе тушения пожара происходит повторно реакции гидротации с образованием гидроксида кальция Са(ОН)2 и выделением тепла. Са. О + Н 2 О = Са(ОН)2 + Qккал Полученный гидроксид увеличивается в объеме и является рыхлым и непрочным материалом, который легко разрушается.

древесина Состав древесины: Углерода – 49 52% Кислорода – 43 45% Водорода – 6 6, 3% Азота – 0. 1 0. 6% Минеральных веществ – 0. 3 1. 6% Свежесрубленная древесина содержит 60 100% воды по отношению к сухой массе Волокнистая структура древесины состоит из органических клеток, оболочку клеток образует природное высокомолекулярное вещества целлюлоза или клетчатка: (С 5 Н 804)n

При нагревании древесины до: t = 110º– удаление влаги и термическое разложение с выделением газообразных продуктов (Н 2 О; СО 2) t = 150º – увеличение выделения газообразных продуктов. Желтение. t = 150º – 250º – обугливание, коричневый цвет. t = 250º – 300º → Н 2; СО – воспламенение с поглощением тепла. t = 350º – 450º– самовоспламенение.

металлы Строение решетки и расположение атомов зависит от вида металлов: кубическая у железа, гексогональная решетка у алюминия. При нагревании металла подвижность атомов повышается расстояние между ними увеличивается, связи при этом ослабевают. Большое влияние на ухудшение механических свойств металла оказывают дефекты в строении кристаллической решетки. При нагреве число дефектов увеличивается.

металлы При температуре плавления кол во, увеличение межатомных расстояний и ослабление связей достигают такой степени, что кристаллическая решетка разрушается и металл переходит в жидкое состояние. Особенность алюминиевых сплавов – их низкая (по сравнению со сталями) устойчивость к нагреву. При температуре 240 С предел прочности и условный предел текучести снижаются в 2 раза

Поведение бетона при нагревании: tº = 400 – дегидратация (Сa Al 2 O 2) tº = 550 – дегидратация Са (ОН)2 Са. О tº = 900 – разрушение цементного камня При нагревании: Цементный камень дает усадку Наполнители – расширяются. Возникновение внутренних напряжений. Снижение сцеплений.

Железобетон: Работа бетона на сжатие, металл – на растяжение Предел огнестойкости наступает при достижении tºкр. металлической арматуры, работающей на растяжение. При нагреве ж/б конструкций: появление трещин и прогрев металлической арматуры. Зависимость величины предела огнестойкости: от толщины защитного слоя; от вида обогрева (условия); марка бетона;

Основные направления защиты конструкций при пожаре: Огнезащитная обработка древесины Огнезащита металлических конструкций для повышения пределов огнестойкости: конструктивная; огнезащитные покрытия.