4.5,3. Ступінь вогнестійкості будівель та споруд

Виробничі будівлі та споруди повинні бути міцними не тільки за умов їх нормальної експлуатації, а й за умов пожежі.

Пожежна безпека будівель і споруд залежить від якості буді­вельних матеріалів, з яких виготовлено конструкції. Під час пожежі на конструкції, крім статичних та динамічних навантажень, діють ще й високі температури. У результаті вони прогріваються до висо­ких температур, деформуються чи руйнуються. Тому для будівель­них конструкцій важливим чинником є вогнестійкість, від якої зале­жить правильний добір її основних конструкцій.

Вогнестійкість — це здатність будівельних конструкцій зберіга­ти свої робочі функції під дією високих температур за умов пожежі.

Будівельні конструкції виконують загороджувальну, теплоізо-люючу та несучу функції.

Втрата несучої здатності конструкції призводить до того, що _вона — залежно від її типу — обвалюється або прогинається.

До основних будівельних конструкцій належать зовнішні та внутрішні несучі стіни (перегородки), колони, балки, плити, насти­ли та ін.

Для несучих конструкцій — таких, як зовнішні стіни, перекрит­тя, балки, ферми, колони — вогнестійкість визначається тільки за втратою несучої здатності.

Загороджувальна здатність будівельних конструкцій характери­зує можливість утворення в самих конструкціях або на стиках між ними наскрізних отворів або тріщин, через які в сусідні приміщення проникає полум'я або продукти горіння.

Теплоізолююча функція конструкцій залежить від здатності їх до прогрівання. Вогнестійкість за теплоізолюючою здатністю визна­чається підвищенням температури в будь-якій точці необігрітого бо­ку поверхні більше ніж на 190 °С порівняно з температурою конс­трукції до нагріву.

Вогнестійкість будівельних конструкцій характеризується ме­жею вогнестійкості.

Межа вогнестійкості — це час, після якого будівельна конструк­ція втрачає свої несучі, загороджувальні або теплоізоляційні функції.

Отже, втрата несучості будівельною конструкцією означає її обвалення, втрата загороджувальної здатності — появу тріщин, а те-плоізолюючої — прогрівання конструкції під час пожежі до темпе­ратури, коли при її підвищенні можливе самоспалахування речовин у сусідніх приміщеннях.

Для всіх будівельних конструкцій межа вогнестійкості встанов­люється експериментальним або розрахунковим шляхом.

Будівельні конструкції в натуральну величину випробовуються у вертикальних або горизонтальних печах, що працюють на рідкому чи газовому паливі. При цьому створюються умови близькі до тих, що виникають під час пожежі, коли на конструкцію діють такі руй­нівні чинники, як висока температура, різкі коливання температур від дії води на розігріту поверхню при гасінні пожежі та ін.

Ступінь вогнестійкості виробничих приміщень і споруд харак­теризується групою займистості і межею вогнестійкості їхніх еле­ментів. Прийнято виділяти п'ять ступенів вогнестійкості об'єктів.

До об'єктів І ступеня вогнестійкості належать будівлі, у яких несучі й загороджувальні конструкції виготовлено з негорючих ма­теріалів з межею вогнестійкості 2,5 год.

До об'єктів II ступеня належатьті ж будівлі, що і до І ступеня, але в покриттях цих будівель допускається використання незахище-них стальних конструкцій; межа вогнестійкості цих будівель стано­вить 2 год.

До будівель III ступеня вогнестійкості належать ті ж будівлі, що і до І та II ступеня, тільки для перекриття допускається викорис­тання дерев'яних конструкцій, захищених штукатуркою чи важкого-рючими листовими або плитними матеріалами. Елементи горищного покриття з деревини піддаються вогнезахисній обробці з такою ж межею вогнестійкості, як і для будівель II ступеня (2 год.).

Будівлі III а ступеня вогнестійкості мають переважно таку кар­касну схему, у якій елементи каркасу виготовлено із стальних неза­хищених конструкцій з важкогорючим утеплювачем (межа вогне­стійкості 1 год.).

До об'єктів III б ступеня вогнестійкості належать будівлі пере­важно одноповерхові, виконані з використанням деревини, яка під­давалася вогнезахисній обробці, щоб забезпечити межу вогнестійко­сті не менше 1 год.

До об'єктів IV ступеня вогнестійкості належать будівлі з несу­чими й загороджувальними конструкціями з деревини, захищеної від дії вогню й високих температур штукатуркою чи іншими плит­ними матеріалами. Межа вогнестійкості — 0,5 год.

До об'єктів IV а ступеня вогнестійкості належать переважно одноповерхові будівлі, елементи каркасу яких мають незахищені конструкції зі сталі чи негорючі матеріали з горючим утеплювачем (0,5 год).

До об'єктів V ступеня вогнестійкості належать будівлі, до несу­чих і загороджувальних конструкцій яких не висуваються вимоги щодо вогнестійкості й поширення вогню. Межа вогнестійкості буді­вель V ступеня не нормується.

Найбільшу межу вогнестійкості в будівлях будь-якого ступеня мають несучі конструкції (стіни, колони), а найменшу — внутрішні стіни (перегородки). Тому вогнестійкість будівель визначається в певному діапазоні: будівлі І ступеня мають діапазон вогнестійкості 2,5-0,5, II — 2,0-0,25; III — 2,00-0,25; Ша — 1,00-0,25; IV та ГУа — 0,25-0,50 год.

Якщо мінімальну межу вогнестійкості встановлено на рівні 0,25 год., допускається використання незахищених стальних конс­трукцій. У будівлях усіх ступенів вогнестійкості допускається вико­ристання гіпсокартонних листів для облицювання металевих конс­трукцій з метою підвищення межі їх вогнестійкості.

Вогнезахист будівельних конструкцій

Межа вогнестійкості будівельних конструкцій не завжди відпо­відає вимогам пожежної безпеки, і її треба підвищувати. Щоб підви-

щити межі вогнестійкості конструкцій, у будівництві використову­ють різні методи вогнезахисту.

Сфера використання того чи іншого методу вогнезахисту за­лежить від необхідної межі вогнестійкості; типу конструкції та її положення в просторі (горизонтальне, вертикальне, похиле); виду навантажень, що діють на конструкцію (статичні, динамічні); температурно-вологісних умов експлуатації; агресивності оточу­ючого середовища; естетичних вимог, що висуваються стосовно конструкцій та ін.

Згідно з протипожежними нормами основні будівельні констру­кції повинні мати межу вогнестійкості 0,25-2,50 год.

Найменшу межу вогнестійкості мають незахищені металеві конструкції: під дією температур вони втрачають стійкість. Межа їх вогнестійкості обмежується кількома хвилинами (0,1-0,3 год., за­лежно від температурного режиму пожежі).

Збільшення товщини металевих конструкцій не дає ефекту, оскільки вони мають велику теплопровідність, швидко прогрівають­ся і втрачають несучу здатність. Для підвищення межі вогнестійкос­ті металевих конструкцій до нормованих значень використовують різноманітні засоби вогнезахисту: бетонування, облицювання чи во-гнезахисне покриття, що має здатність спучуватися. Покриття мета­левих конструкцій звичайним бетоном, цеглою, керамічними плита­ми забезпечує необхідний вогнезахист. За рахунок такого покриття збільшується товщина конструкції і змінюються її теплофізичні властивості.

Найпоширенішим засобом вогнезахисту металевих конструкцій є цементно-піщана й перлітова штукатурка, які підвищують межу вогнестійкості від 0,5 до 2,5 год. залежно від товщини штукатурного шару (20-45 мм) і потрібної межі вогнестійкості.

Для захисту металевих конструкцій використовують порошки, до складу яких входять азбест і рідке скло (0,5-3 год.). Накладання в кілька шарів вогнезахисного покриття, що має здатність спучувати­ся, забезпечує межу вогнестійкості до 0,7 год. Під час пожежі під ді­єю високих температур покриття спучується, утворюючи пористі за­хисні прошарки, що мають високі теплоізоляційні властивості. Така обмазка товщиною 4 мм рівноцінна штукатурці або облицювальним плитам товщиною 3 см, а маса конструкції при цьому значно змен­шується.

Дерев'яні конструкції мають незначну теплопровідність; їх вог­нестійкість втрачається внаслідок обгоряння конструкцій і зменшен­ня при цьому їх площини перетину. Дерев'яні конструкції піддають вогнезахисній обробці шляхом просочування деревини антипірена­ми й створення термоодягу у вигляді штукатурки, облицювання вог-незахисним покриттям та ін.

Найкращим облицювальним матеріалом є червона цегла й пус­тотілі керамічні блоки. Дерев'яні конструкції захищають листовим азбестоцементом, сухою гіпсовою та звичайною штукатуркою. Суха штукатурка протистоїть пожежі 10 хв., оскільки в процесі гасіння руйнується водою, а звичайна затримує нагрівання дерев'яних конс­трукцій до температури самоспалахування на 15-20 хв.

Найбільш досконалий та ефективний спосіб вогнезахисту де­рев'яних конструкцій — це просочування їх вогнезахисним розчином під тиском або гарячо-холодним методом солями антипіренів, а також поверхнева обробка деревини емаллю в 4 шари. Вогнезахисні покрит­тя наносять на конструкції, вологість яких не перевищує 20 %.

Обробка деревини антипіренами більш ефективно захищає від займання, ніж емалеве покриття, але цей спосіб порівняно з антипі-ренним просочуванням недорогий і нетрудомісткий.

Деревина, яку обробили в такий спосіб, набуває властивостей важкогорючих матеріалів і не займається від малопотужних джерел.

Вогнестійкість кам'яних конструкцій залежить від товщини їх конструктивного виконання, теплофізичних властивостей і способу обігріву. Завдяки своїй масивності й теплофізичним властивостям кам'яні конструкції чинять великий опір вогню в умовах пожежі. Цегляні конструкції в умовах пожежі витримують нагрівання до 700-900 °С, не зменшуючи своєї міцності й не виявляючи ознак руй-

нування. При нагріванні до температури 800 °С спостерігається ли­ше поверхневе пошкодження кладки у вигляді тріщин. Межа вогне­стійкості цегляних стін товщиною 25 см становить 5 год., а стін з пустотілої цегли — 5,5 год.

Залізобетонні конструкції завдяки негорючості й порівняно не­великій теплопровідності досить стійкі до дії агресивних чинників в умовах пожежі. Вони виконують свої функції в умовах пожежі до 1 год., іноді менше. Дія води в умовах пожежі може спричинити ви­бух бетону й швидке руйнування конструкції. Щоб підвищити межу вогнестійкості колон, рекомендується збільшити площу їх перетину або вибрати бетон з меншим коефіцієнтом теплопровідності, або ж знизити навантаження. Це досягається добором в'яжучих матеріалів і відповідних заповнювачів. Підвищення межі вогнестійкості плит і балок можна досягнути збільшенням товщини захисного шару бето­ну, зниженням його теплопровідності, нанесенням штукатурок чи облицювання, зменшенням навантаження й добором арматури з більш високою критичною температурою.