Вогнестійкість будівель та споруд

На поширення пожежі у будівлях та спорудах значно впливає здатність окремих будівельних елементів чинити опір впливу теплоти, тобто їх вогнестійкість.

Вогнестійкість - здатність окремих будівельних елементів та конструкцій зберігати свою несучу здатність, а також чинити опір нагріванню до критичної температури, утворенню наскрізних тріщин та поширенню вогню. Нормована характеристика вогнестійкості основних будівельних конструкцій називається ступенем вогнестійкості. Ступінь вогнестійкості будівель та споруд залежить від меж вогнестійкості будівельних конструкцій та меж поширення вогню по них.

Межа вогнестійкості - це показник вогнестійкості конструкції, який визначається часом (у годинах) від початку вогневого стандартного випробу­вання зразків до виникнення одного з граничних станів елементів та конструкцій (втрата несучої та теплоізолюючої здатності, щільності). Межі вогнестійкості, та максимальні межі поширення вогню визначаються шляхом досліджень у спеціальних печах під відповідним навантаженням (коливається від 0,25 – до 2,5 години).

Межа поширення вогню – це максимальний розмір пошкоджень в см, яким вважається обвуглення або вигоряння матеріалу, що визначається візуально, а також оплавлюванням термопластичних матеріалів (0 – 40 см).

Будівля може належати до того чи іншого ступеня вогнестійкості, якщо значення меж вогнестійкості і меж розповсюдження вогню усіх конструкцій не перевищує значень вимог ДБН В. 1.1.- 7-2002, згідно з якими є вісім ступенів вогнестійкості будівель і споруд: I, II, III, IIIa, IIIб, IV, IVa, V.

Ступені вогнестійкості будівель

Ступені вогнестійкості будівель:

І - будинки з несучими та огороджувальними конструкціями з природних матеріалів або штучного каменю, бетону або залізобетону із застосуванням листових і плиткових негорючих матеріалів;

ІІ - будинки з несучими та огороджувальними конструкціями з природних матеріалів або штучного каменю, бетону або залізобетону з застосуванням листових і плиткових негорючих матеріалів. У покриттях будівель дозволяється застосовувати незахищені стальні конструкції;

ІІІ - будинки з несучими та огороджувальними конструкціями з природних матеріалів або штучного каменю, бетону або залізобетону. Для перекриттів дозволяється використовувати деревяні конструкції, захищені штукатуркою або важкогорючими листовими, а також плитковими матеріалами. До елементів покриття не ставляться вимоги щодо межі вогнетривкості й межі розповсюдження вогню; при цьому елементи покриття із деревини підлягають вогнезахисній обробці;

ІІІа - будинки переважно з каркасною конструктивною схемою. Елементи каркаса із стальних незахищених конструкцій; огороджувальні конструкції із стальних листів або інших негорючих листових матеріалів з важкогорючим утеплювачем;

ІІІб - будинки переважно з каркасною конструктивною схемою. Елементи каркаса - із суцільної або клеєної деревини, які піддаються вогнезахисній обробці відповідно до вимог обмеження розповсюдження вогню; огороджувальні конструкції - з панелей або поелементного складання, виконані із застосуванням деревини або матеріалів на її основі. Деревина та інші горючі матеріали огороджувальних конструкцій піддаються вогнезахисній обробці або захищаються від дії вогню та високих температур, щоб забезпечити необхідну межу розповсюдження вогню;

ІV - будинки з несучими та захисними конструкціями із суцільної або клеєної деревини та інших горючих або важкогорючих матеріалів, захищених від дії вогню і високих температур штукатуркою або іншим листовим чи плитковим матеріалом. До елементів покриття не ставляться вимоги щодо межі вогнестійкості і межі розповсюдження вогню. При цьому елементи покриття із деревини підлягають вогнезахисній обробці;

ІVa - будинки, переважно одноповерхові, з каркасною конструктивною схемою. Елементи каркаса - із стальних незахищених конструкцій; огороджувальні конструкції - із стальних листів або інших негорючих матеріалів з горючим утеплювачем;

V - будинки. До несучих і огороджувальних конструкцій не ставляться вимоги щодо меж вогнестійкості і меж розповсюдження вогню.

В будівлях влаштовуються:

- поділ протипожежними перекриттями (пожежні відсіки);

- поділ протипожежними перегородками на секції;

- протипожежні перешкоди для обмеження поширення вогню по конструк­ціях, по горючих матеріалах (гребені, бортики, дашки, пояси);

- протипожежні двері та воріта;

- протипожежні розриви між будівлями.

Для запобігання розповсюдженню пожежі та продуктів горіння з приміщень або пожежного відсіку з осередком пожежі в інші приміщення, створюють протипожежні перешкоди. Протипожежна перешкода – це будівельна конструкція, інженерна споруда чи технічний засіб, що має нормовану межу вогнестійкості і перешкоджає поширенню вогню. Конструкція виконується у вигляді стіни, перегородки (брандмауер) висотою 60 см вище даху, якщо дах і горище виконані з горючих матеріалів, і на 30 см, якщо дах і горище виконане з важкогорючих матеріалів. У протипожежних стінах можна прокладати вентиляційні та димові канали так, щоб у місцях їх розміщення межа вогнестійкості протипожежної стіни з кожного боку каналу була не менше 2,5 год.

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 їх рятування у разі пожежі. Типи протипожежних перешкод та їх мінімальні межі вогнестійкості наведені в ДБН В. 1.1-7-2001. У цьому ж документі та інших нормативних актах визначені поняття, сутність, умови використання, кількісні параметри решти способів та засобів попередження розповсюдження і розвитку пожежі

Одним із найпоширеніших у будівництві заходів для запобігання можливості розповсюдження пожежі на сусідні будівлі та споруди є протипожежні відстані, які, крім того, створюють сприятливі умови для забезпечення маневрування, встановлення, розгортання пожежної техніки та підрозділів пожежної охорони. Норми протипожежних відстаней між будівлями і спорудами залежать від ступеня вогнестійкості, а також вибухопожежної небезпеки будівлі і наводяться у додатку 3.1 до ДБН 360-92

5. Система попередження пожеж

Аналіз великих пожеж на виробництвах (організаціях) показує, що під час пожежі створюється складна обставина пожежогасіння, тому необхідно розробити комплекс заходів з пожежної безпеки і протипожежного захисту.

Системи пожежної безпеки - це комплекс організаційних заходів і технічних засобів, спрямованих на запобігання пожежі та збитків від неї. Відповідно до ГОСТ 12.1.004-91 пожежна безпека об'єкта повинна забезпечуватися системою запобігання пожежі, системою протипожежного захисту і системою організаційно-технічних заходів. Системи пожежної безпеки мають запобігти виникненню пожежі і впливу на людей небезпечних факторів пожежі на необхідному рівні. Потрібний рівень пожежної безпеки людей за допомогою зазначених систем, згідно з ГОСТ 12.1.004-91, не повинен бути меншим за 0,999999 відвернення впливу на кожну людину, а допустимий рівень пожежної небезпеки для людей не може перевищувати 10^-6 впливу небезпечних факторів пожежі, що перевищують гранично допустимі значення на рік у розрахунку на кожну людину

Система запобігання пожежі – це комплекс організаційних заходів, спрямованих на унеможливлення умов виникнення пожежі.

Вихідні положення системи попередження пожежі (вибухів):

- Горіння (пожежа) можливе при збігу трьох умов: наявність горючої речовини, наявність окисника (кисню або іншого) і наявність джерела запалюванння. Причому необхідно, щоб горюча речовина та окисник були у відповідному співвідношенні, щоб горюча речовина була нагріта до необхідної температури та щоб джерело запалювання мало необхідну енергію для початкового імпульсу. З допомогою сірника можна підпалити папір, але не колоду.;

- за відсутності будь-якого зі згаданих чинників, або обмеженні його визначального параметра безпечною величиною, пожежа неможлива.

Тому основними напрямками забезпечення системи запобігання пожежі є:

- усунення умов утворення горючого середовища

- запобігання утворенню чи появі у горючому середовищі джерел запалювання.

Горючі речовини- це речовини, які під дією високої температури, відкритого вогню чи іншого джерела здатні займатися і далі горіти з виділенням тепла і світла.

До окисників належать галогени (хлор, бром, йод, фтор), оксиди азоту, селітра, сполуки марганцю, пероксид водню і т.п., але найважливішим окисником є кисень повітря.

Джерела запалювання – це джерела відкритого вогню (сірник, іскра, дуга, багаття), теплові прояви променів високої енергії (мазер, лазер), конденсованих сонячних променів, джерел високої температури (розжарені поверхні апаратів), механічної енергії (тертя), електричні розряди (блискавки), потужність яких змінюється від 20 до 500 і більше Дж/с. Джерелом запалювання може бути нагріте тіло чи екзотермічний процес, здатні нагріти деякий об'єм горючої суміші до температури, коли швидкість тепловиділення ініційованого нагрівом процесу окислення перевищує швидкість тепловідводу із зони реакції

Пожежна небезпека відкритого вогню зумовлена інтенсивністю теплового впливу, площею впливу, орієнтацією у просторі, періодичністю і тривалістю його впливу на горючі речовини. Відкрите полум'я небезпечне не тільки при безпосередньому контакті з горючим середовищем, але і як джерело опромінювання горючого середовища. Воно має достатню температуру та запас теплової енергії, спроможні викликати горіння усіх видів горючих речовин і матеріалів як при безпосередньому контакті, так і в результаті опромінення.

Нагріти поверхню стінок апаратів вище за температуру самозаймання речовин, що обертаються у виробництві, здатні газоподібні продукти горіння, які виникають при горінні твердих, рідких та газоподібних речовин і мають температуру 800-1200 °С. Джерелом запалювання можуть бути також іскри, які виникають при роботі двигунів внутрішнього згоряння та електричних. Вони являють собою розжарені частинки палива або окалини у газовому потоці, які виникають внаслідок неповного загоряння, чи механічного винесення горючих речовин та продуктів корозії. Температура такої частинки досить висока, але запас теплової енергії є невеликим, тому що іскра має малу масу. Іскри здатні запалити тільки речовини, які достатньо підготовлені для горіння, наприклад, газо- та пароповітряні суміші, осілий пил, волокнисті матеріали. До джерел відкритого вогню належить і полум'я сірників, необережне поводження з якими може призвести до пожежі.

Серед теплових проявів електричної енергії найбільш поширеними та небезпечними є коротке замикання в електричних мережах, струмові перевантаження проводів та електричних машин, великий перехідний опір, розряди статичної та атмосферної електрики, електричні іскри. При короткому замиканні величина струму в провідниках і струмопровідних частинах електричних апаратів та машин досягає дуже великих значень, внаслідок чого можливе не тільки перегрівання, але і займання ізоляції, розплавлення струмопровідних частин, жил кабелів та проводів.

Струм, що тривалий час перевищує нормативне значення при перевантаженнях електричних мереж, також є причиною перегрівів струмовідних елементів та електропроводки. Основними причинами перевантаження електричних мереж є ввімкнення в електричну мережу споживачів підвищеної потужності, а також невідповідність площі поперечного перерізу жил проводів робочим струмам. Причиною пожежі може також стати великий перехідний опір, який виникає в місцях з'єднання проводів та в електричних контактах електрообладнання. Тому у цих місцях може виділятися значна кількість тепла, здатна призвести до загоряння ізоляції, а також горючих речовин, що знаходяться поруч. Перехідний опір буде меншим при збільшенні площі торкання контактів, використанні для їх виготовлення м'яких металів з малим електричним опором, з'єднуванні провідників та проводів встановленими ПУЭ способами: зварюванням, паянням, зпресуванням, за допомогою гвинтових та болтових з'єднань (але ні в якому разі так званою "скруткою").

Розряди статичної електрики виникають при деформації, подрібненні речовин, відносному переміщенні двох тіл, що знаходяться в контакті, перемішуванні рідких та сипких матеріалів тощо. Іскрові розряди статичної електрики здатні запалити паро-, газо-та пилоповітряні суміші. Накопиченню і формуванню зарядів статичної електрики сприяє відсутність або неефективність спеціальних заходів захисту, створення електроізоляційного шару відкладень на поверхні заземлення, порушення режиму робочих апаратів.

Пожежі, вибухи, механічні руйнування, перенапруги на проводах електричних мереж можуть бути наслідками ураження будівлі чи устаткування блискавкою. Блискавка, яка є електричним розрядом в атмосфері, маючи високу температуру і запас теплової енергії, при прямому ударі може проплавляти металеві поверхні, перегрівати і руйнувати стіни будівель та надвірного устаткування, безпосередньо запалювати горюче середовище. Небезпека вторинної дії блискавки полягає в іскрових розрядах, що виникають як результат індукційної та електромагнітної дії атмосферної електрики на виробниче обладнання, трубопроводи і будівельні конструкції.

Ще одним тепловим проявом електричної енергії є електрична дуга та електричні іскри у вигляді крапель металу, що утворюються при короткому замиканні електропроводки, електрозварюванні та при плавленні ниток розжарювання електричних ламп загального призначення. Температура таких електричних іскор становить 1500-2500 °С, а температура дуги може перевищувати 40 000 °С. Тому природньо, що вони можуть бути джерелом запалювання горючих речовин. В цілому, частка пожеж, які викликані наслідками теплових проявів електричної енергії, складає 20-25% і має тенденцію до зростання.

Пожежонебезпечний прояв механічної енергії внаслідок її перетворення в теплову спостерігається в разі ударів твердих тіл (з виникненням або без виникнення іскор), поверхневого тертя тіл під час їх взаємного переміщення, стиснення газів та пересування пластмас, механічної обробки твердих матеріалів різальними інструментами. Ступінь нагрівання тіл та можливість появи при цьому джерел запалювання залежить від умов переходу механічної енергії в теплову. Досить часто пожежонебезпечні ситуації виникають внаслідок утворення іскор, що являють собою, в даному випадку, розпечені до світіння частинки металу або каміння. Від іскор при ударі у виробничих умовах можуть займатися ацетилен, етилен, водень, металоповітряні суміші, волокнисті матеріали, або відкладення дрібного горючого пилу (розмелювальні цехи млинів та круп'яних заводів, сортувально-розмотувальні цехи текстильних фабрик, бавовняно-очисні цехи тощо). Найчастіше іскри утворюються під час роботи ударними інструментами і при ударах рухомих елементів механізмів машин по їх нерухомих частинах. Пожежну небезпеку внаслідок тертя найчастіше створюють підшипники ковзання навантажених високооборотних валів, а також транспортні стрічки та привідні паси механізмів.

Проходження хімічних реакцій із значним виділенням теплової енергії містить у собі потенційну небезпеку виникнення пожежі або вибуху, тому що виникає можливість неконтрольованого розігрівання реагуючих, новоутворюваних чи тих, що знаходяться поряд, горючих речовин. Існує також велика кількість таких хімічних сполук, які в контакті з повітрям чи водою, а також в разі взаємодії можуть стати причиною виникнення пожежі. Найчастіше тепловий прояв хімічних реакцій стає причиною пожежі внаслідок дії окисників на органічні речовини, а також при займанні та вибуху деяких речовин під час нагрівання або механічної дії з порушенням технологічного регламенту.

Крім вищенаведених джерел запалювання, існують інші, які не слід виключати під час аналізу пожежної небезпеки.

Заходи і засоби попередження утворення горючого середовища в кожному конкретному випадку визначаються реальними умовами, що розглядаються, вибухопожежонебезпечними властивостями речовин і матеріалів, що використовуються у технологічному циклі. Усунення умов утворення горючого середовища здійснюється одним із наступних способів (за ГОСТ 12.1.007-91):

- максимально можливим застосуванням важкогорючих і негорючих речовин і матеріалів;

- максимально можливим з умов технології і будівництва обмеженням маси і (або) об’єму горючих речовин, матеріалів і найбільш безпечним способом їх розміщення;

Обмеження маси і (або) об’єму горючих речовин та матеріалів, а також найбільш безпечний спосіб їх розміщення досягаються застосуванням одного з наступних прийомів чи їх комбінації: зменшення маси речовин, що перебувають одночасно в приміщенні, на відкритих майданчиках чи апаратурі; облаштування аварійного зливу пожеженебезпечних рідин та аварійного стравлювання горючих газів з апаратури; облаштування систем противибухового захисту на технологічному обладнанні; періодична очистка території, на якій розміщений об’єкт, а також приміщень, комунікацій, апаратури від горючих відходів, відкладень пилу, пуху і т. п.; видалення пожежонебезпечних відходів виробництва; заміна легкозаймистих (ЛЗР) і горючих (ГР) рідин пожежобезпечними технічними мийними засобами.

- ізоляцією горючого середовища (застосуванням ізольованих відсіків, камер, кабін і т. п.);

- підтриманням безпечної концентрації середовища відповідно до норм і правил та інших нормативно-технічних, нормативних документів і правил безпеки;

- достатньою концентрацією флегматизатора в повітрі захищеного об’єму (його складової частини);

- застосуванням інгібувальних компонентів

- підтриманням температури і тиску середовища, при яких виключене розповсюдження полум’я;

- максимальною механізацією та автоматизацією технологічних процесів, повязаних з переробкою горючих речовин;

- встановленням пожежобезпечного обладнання по можливості в ізольованих приміщеннях або на відкритих майданчиках;

- застосуванням пристроїв захисту виробничого обладнання з горючими речовинами від пошкоджень та аварій

- встановленням пристроїв блокування, відсікання та інших.

- відведенням горючого середовища в безпечні місця

Проте горючі речовини, матеріали, вироби з них реально присутні в абсолютній більшості існуючих житлових, громадських, виробничих та інших приміщеннях, будівлях і спорудах, а їх повна заміна майже неможлива. Тому попередження виникнення в горючому середовищі або внесення до нього джерел запалювання є головним стратегічним пріоритетом у роботі щодо запобігання пожежам.

Запобігання утворенню чи появі у горючому середовищі джерел запалювання досягається такими заходами:

• застосуванням машин, механізмів, обладнання, пристроїв, при експлуатації яких не утворюються джерела запалювання;

• використанням електроустаткування, що відповідає за своїм виконанням пожежонебез-печним та вибухонебезпечним зонам, групам та категоріям вибухонебезпечних сумішей відповідно до вимог ГОСТ 12.1.011 і ДНАОП 0.00-1.32-01 "Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних електроустановок";

• застосуванням в конструкції швидкодіючих засобів захисного відключення можливих джерел запалення

• застосуванням технологічних процесів і обладнання, що виконує вимоги електростатичної іскробезпеки за ГОСТ 12.1.018;

• облаштуванням блискавкозахисту споруд, будівель і обладнання;

• підтриманням температури нагріву поверхонь машин, механізмів, обладнання, пристроїв, речовин і матеріалів, що можуть ввійти в контакт з горючим середовищем, нижчою від гранично допустимої, що складає 80% найнижчої температури самозапалення пального;

• виключення можливості виникнення іскрового розряду в горючому середовищі з енергією, рівною чи вищою від мінімальної енергії запалення;

• застосуванням безіскрового інструменту при роботі з легкозаймистими рідинами та горючими газами;

• ліквідацією умов для теплового, хімічного та (або) мікробіологічного самозаймання застосовуваних речовин, матеріалів, виробів і конструкцій. Порядок спільного збереження речовин і матеріалів визначено у ГОСТ 12.1.011 , додаток 7

• усуненням контакту з повітрям пірофорних речовин;

• зменшенням визначального розміру горючого середовища нижче гранично допустимого за горючістю;

• виконанням діючих будівельних норм, правил та стандартів.

6. Система протипожежного захисту

Система протипожежного та противибухового захисту являє собою, так би мовити, другий ешелон забезпечення пожежної безпеки, яка починає діяти з виникненням перших ознак пожежі. Система спрямована на створення умов обмеження розповсюдження і розвитку пожеж і вибухів за межі осередку при їх виникненні, на виявлення та ліквідацію пожежі, на захист людей та матеріальних цінностей від дії шкідливих та небезпечних факторів пожеж і вибухів.

Система протипожежного захисту - це сукупність організаційних заходів, а також технічних засобів, спрямованих на запобігання впливу на людей небезпечних чинників пожежі та обмеження матеріальних збитків від неї (ДСТУ 2272-93)

Протипожежний захист повинен досягатися застосуванням одного з наступних способів чи їх комбінацією:

1. Обмеження розмірів та поширення пожежі

2. Обмеження розвитку пожежі

3. Забезпечення безпечної евакуації людей та майна

4. Створення умов для успішного гасіння пожежі:

6.1. Обмеження розмірів та поширення пожежі, загалом, забезпечується:

- потрібною вогнестійкістю будівель та споруд, вибір будівельних конструкцій необхідних ступенів вогнестійкості;

- влаштуванням протипожежних перешкод у будівлях, системах вентиляції, паливних та кабельних комунікаціях;

- улаштуванням протипожежних відстаней між будівлями та спорудами, розміщення будівель та споруд на території об'єкта із дотриманням протипожежних розривів та інших вимог пожежної безпеки;

- встановленням граничнодопустимих за техніко-економічними розрахунками площ і поверхів виробничих будівель та поверховості будівель і споруд,

- правильним плануванням та розміщенням виробничих цехів, приміщень, дільниць у межах будівлі;,

- улаштуванням протипожежних відсіків та секцій, розміщенням пожежонебезпечних процесів та устаткування в ізольованих приміщеннях, відсіках, камерах;

- улаштуванням аварійного відключення та перемикання установок та комунікацій;

- використанням засобів, що запобігають або обмежують розлив і розтікання пожежонебезпечної рідини під час пожежі;

- використанням вогнеперешкоджуючих пристроїв в устаткуванні;