Вогнестійкість будівель і споруд. Класифікація виробництв за вибухо- і пожежонебезпекою

Відповідно до чинних будівельних норм і правил (БНіП) будівлі й споруди за вогнестійкістю поділяються на п’ять ступенів.

Ступінь вогнестійкості будівель і споруд визначається границями вогнестійкості основних будівельних конструкцій, границями поширення вогню по цих конструкціях, а також відповідними їм групами займання.

Границя вогнестійкості елементів і будівельних конструкцій – це проміжок часу (в годинах або хвилинах) від початку вогневого стандартного випробування зразків до виникнення одного з граничних станів елементів і конструкцій. Стандартне випробування виконують відповідно до стандарту.

Для того щоб перевірити, чи відповідає вогнестійкість будівлі або споруди” що проектується, протипожежним вимогам, необхідно зробити розрахунок вогнестійкості конкретних будівельних конструкцій, який зводиться до визначення розрахункової тривалості горіння і потрібної границі вогнестійкості. Розрахунок вогнестійкості завершується порівнянням фактичної і потрібної границі вогнестійкості.

Границя поширення вогню – це проміжок часу (в годинах або хвилинах) від початку вогневого стандартного випробування зразків до настання будь-якої з ознак, які характеризують поширення вогню по конструкціях.

Ступінь вогнестійкості будівель і споруд характеризується групою займання будівельних матеріалів, з яких виготовлена споруда і вогнестійкості несучих будівельних конструкцій та їхніх частин. Відповідно до цього всі об’єкти поділяються на п’ять ступенів займистості. Нормований ступінь вогнестійкості будівель за вимогами СНІП залежить від категорії пожежної безпеки виробництва, висотності будівель тощо. Із зростанням номера категорії приміщення збільшується ступінь займання конструкції і зменшується границя їхньої вогнестійкості.

За ступенем вогнестійкості вибирають матеріал для стін, перекриттів і колон та визначають необхідні границі між будівлями або спорудами. Необхідну кількість води для зовнішнього гасіння пожеж можна визначити, знаючи категорію пожежної безпеки виробничої будівлі, ступінь її вогнестійкості і об’єм. Вибір необхідних систем вентиляції, опалення, водопостачання, освітлення і електропроводки, електрообладнання і засобів для гасіння пожеж здійснюють залежно від категорії пожежної безпеки будівель або споруд.

Категорія А (вибухопожежонебезпечна). Горючі гази, легкозаймисті рідини з температурою спалаху t < 28°С в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні парогазоповітряні суміші, під час займання яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск ∆Рф >5 кПа у фронті ударної хвилі вибуху в приміщенні. Речовини і матеріали, здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним в такій кількості, що розрахунковий тиск ∆Рф > 5 кПа у фронті ударної хвилі у приміщенні. До них відносяться водневі станції, склади балонів для зріджених газів, приміщення стаціонарних кислотних і лужних акумуляторних установок, насосні станції з перекачування рідин з температурою спалаху до t = 28°С та склади цих рідин, приміщення малярних цехів, де застосовують нітрофарби, лаки і нітроемалі, ацетиленові станції і приміщення ацетиленових генераторів та ін.

Категорія Б (вибухопожежонебезпечна). Горючі порохи або волокна, легкозаймисті рідини з температурою спалаху t > 28°С, горючі рідини в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні порохоповітряні або пароповітряні суміші, під час займання яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху у приміщенні ∆Рф = 5 кПа. До них відносяться, наприклад, виробництва із застосуванням аміаку, пального для ТГД і ТРДД, а також складські приміщення, в яких зберігаються дизельне пальне, мінеральні мастила, закриті склади вугілля, пакгаузи змішаних вантажів, гаражі тощо.

Категорія В (пожежонебезпечна). Легкозаймисті, горючі й важкозаймисті рідини, тверді горючі й важкозаймисті речовини і матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним горіти тільки за умови, що приміщення, в якому вони знаходяться (обертаються), не відносяться до категорії А або Б.

Категорія Г. Негорючі речовини і матеріали в горючому, розжареному або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променевого тепла, Іскор та полум’я; горючі гази, рідини й тверді речовини, що спалюються або утилізуються як паливо (ливарні цехи, станції випробування двигунів, котельні і т. ін.).

Категорія Д Негорючі речовини і матеріали в холодному стані. Це – цехи холодної обробки металів (крім магнієвих сплавів), повітродувки, інструментальні цехи, насосні станції для перекачування негорючих рідин тощо.

Категорію виробництва вибирають за нормами технологічного проектування або за спеціальним переліком виробництв.

Відповідно до ПУЕ існує також класифікація виробничих приміщень і зовнішніх установок з вибухової і пожежної небезпеки. Віднесення приміщень і зовнішніх установок до вибухо- або пожежонебезпечних залежить від умов створення можливих вибухо- і пожежонебезпечних середовищ.

Вибухонебезпечними називаються приміщення і зовнішні установки, в яких згідно з умовами технологічного процесу можуть створюватися вибухонебезпечні суміші: горючих газів або пари з повітрям чи киснем та іншими газами-окислювачами (наприклад, з хлором), горючих пилу або волокна з повітрям у разі переходу їх у завислий стан. Усі вибухонебезпечні виробничі приміщення і установки відповідно до ПУЕ поділяються на такі класи: В-1, В-1а, В-1б – приміщення з небезпекою вибуху пари і газів, В-1 г – зовнішні установки з небезпекою вибуху горючого пилу або волокна. Наприклад, в приміщеннях класу В-1 виділяються горючі гази або пара в об’ємі, що створює з повітрям або іншими окислювачами вибухонебезпечні суміші не тільки при аварійних, але й при нормальних режимах роботи, невеликих за тривалістю (при зберіганні або зливанні, наливанні, переливанні легкозаймистих і горючих речовин, які знаходяться у відкритих посудинах, тощо).

У приміщеннях класу В-1а при нормальній експлуатації вибухонебезпечні суміші горючих газів і пари з повітрям та іншими окислювачами не виникають, а створюються тільки в результаті аварій або несправностей. У приміщеннях класу В-1б на відміну від класу В-1а є такі особливості: горючі гази мають високу нижню границю вибуховості (15 % і більшу) і різкий запах при граничнодопустимих за санітарними нормами концентраціях (наприклад, машинні зали аміачних і холодильних абсорбційних установок); створення вибухонебезпечної концентрації для всього приміщення за умов технологічного процесу виключається, можливе створення місцевої вибухонебезпечної концентрації; легкозаймисті і горючі речовини є в приміщеннях в невеликих кількостях і роботу з ними проводять у витяжних шафах або під витяжними зонтами (приміщення для зберігання проб легкозаймистих і горючих речовин, лабораторії і т. ін.).

До класу В-1г відносяться зовнішні установки, які містять у собі вибухонебезпечні гази, пару, легкозаймисті речовини (газгольдери, зливно-наливні естакади для легкозаймистих речовин та ін.).

У приміщеннях класу В-ІІ виділяються горючі пил або волокна, які переходять у завислий стан і здатні створювати з повітрям та іншими окислювачами вибухонебезпечні суміші не тільки при випадкових, але й при нормальних, недовгочасних режимах роботи (наприклад, при завантажуванні технологічних апаратів).

У приміщеннях класу В-ІІа, на відміну від В-ІІ, небезпечні стани не виникають під час нормальної експлуатації, вони можливі тільки в результаті аварій або несправностей.

Найбільш вибухонебезпечними є приміщення класів В-І і В-ІІ, найменш вибухонебезпечними — приміщення класів В-1б, установки класу В-1г.

Пожежонебезпечними називаються приміщення і установки, в яких використовують або зберігають горючі речовини. Відповідно до ПУЕ вони поділяються на класи ІІ-І, ІІ-ІІ, ІІ-ІІа, ІІ-ІІІ.

До класу ІІ-І відносяться приміщення, в яких використовують або зберігають горючі рідини з температурою спалаху пари вище 45°С (склади мінеральних мастил, регенераційні установки для них тощо).

До класу ІІ-II відносяться приміщення, в яких небезпека виникає внаслідок виділення горючих пилу або волокна, які переходять у завислий стан. Виникаюча при цьому небезпека призводить до пожежі (але не до вибуху).

До класу ІІ-ІІа відносяться виробничі й складські приміщення, в яких знаходяться тверді або волокнисті горючі речовини (дерево, тканини тощо) і в яких горючих пилу або волокна, що переходять у завислий стан, немає.

До класу ІІ-ІІІ відносяться зовнішні установки, в яких використовують або зберігають горючі рідини з температурою спалаху пари вищою 45°С, наприклад, відкриті склади мінеральних масел, а також тверді горючі речовини.

Пожежна безпека будівель та споруд

Поширення пожежі у будівлях та спорудах значною мірою залежить від вогнестійкості будівельних конструкцій.

Вогнестійкість конструкції – здатність конструкції зберігати несучі та (або) огороджу вальні функції в умовах пожежі.

За вогнестійкістю всі будівлі та споруди поділяють на вісім ступенів (п’ять основних та три додаткових), які характеризуються межами вогнестійкості основних будівельних конструкцій та межами поширення вогню по цих конструкціях (табл. 4.9):

Таблиця 4.9. Межі вогнестійкості конструкцій та поширення вогню по них залежно від ступеня вогнестійкості будівель

Найвищу вогнестійкість мають будівлі та споруди І ступеня, будівельні конструкції в яких виготовлені з негорючих матеріалів відповідної товщини (наприклад, цегляний будинок), а найнижчу – V ступеня, виготовлені з горючих матеріалів (наприклад, дерев’яний будинок).

Межа вогнестійкості конструкції – показник вогнестійкості конструкцій, який визначається часом (як правило, в годинах) від початку вогневого випробовування за стандартного температурного режиму до настання одного з нормованих для цієї конструкції граничних станів з вогнестійкості. Такими граничними станами конструкції можуть бути:

• – втрата тримкості (несучої здатності), що характеризується обваленням або виникненням деформацій конструкцій, які виключають можливість подальшої її експлуатації;
• – втрата цілісності, що характеризується утворенням у конструкціях наскрізних тріщин або наскрізних отворів, через які проникають продукти горіння або полум’я;
• – втрата теплоізолювальної здатності, що характеризується підвищенням температури на поверхні, що не обігрівається, до встановлених граничних значень.

Межі вогнестійкості, будівельних конструкцій визначаються шляхом дослідження у спеціальних печах за відповідною методикою, згідно з ДСТУ Б В. 1.1-4-98 “Будівельні конструкції. Методи випробувань на вогнестійкість”.

Межа вогнестійкості окремих будівельних конструкцій залежить від їх товщини чи площі поперечного перерізу та фізико-хімічних властивостей матеріалів, з яких вони виготовлені. Наприклад, стіни з червоної цегли товщиною 38 см мають межу вогнестійкості близько 11 год, а з натурального каменю такої самої товщини – 7 год. Для перегородок із силікатної та червоної цегли товщиною 12 см межа вогнестійкості становить 2,5 год, гіпсових та гіпсошлакових товщиною 10 см – 1,7 год, дерев’яних (товщина 15 см), поштукатурених з обох сторін (товщина шару штукатурки 2 см) – 0,75 год.

Межа поширення вогню по будівельній конструкції – це розмір пошкодженої зони зразка (у сантиметрах) в площині конструкції від межі зони нагрівання, перпендикулярно їй, до найвіддаленішої точки пошкодження (для вертикальних конструкцій – вгору, для горизонтальних – у кожен бік).

Підвищення вогнестійкості будівельних конструкцій

Підвищення вогнестійкості будівельних конструкцій можна досягти шляхом:

• – збільшення товщини та площі поперечного перерізу конструктивних елементів;
• – збільшення товщини шару бетону в залізобетонних конструкціях, що працюють на прогин та розтяг;
• – зменшення навантажень та вибору арматури з більш високими критичними температурами;
• – нанесення штукатурних та облицювальних матеріалів з низькою теплопровідністю.

Як показали досліди та спостереження на пожежах, вогнестійкість металевих несучих конструкцій є невеликою (близько 0,2-0,4 год); під дією високих температур вони швидко втрачають стійкість та міцність. Збільшення вогнестійкості металевих будівельних конструкцій здійснюється за допомогою технічних та проектних рішень. До технічних рішень, що уповільнюють нагрівання, належать: встановлення захисного шару шляхом бетонування, штукатурення, обкладання цеглою; виконання теплоізоляційних екранів; нанесення вогнезахисного покриття. Застосування того чи іншого способу вогнезахисту залежить: від величини необхідної межі вогнестійкості; типу конструкції, що підлягає захисту, та її положення в просторі (вертикальні, горизонтальні, похилі); виду навантажень, що діють на конструкцію (статичні, динамічні); температури, вологості та агресивності навколишнього середовища; від збільшення навантаження на конструкцію внаслідок ваги вогнезахисних матеріалів; естетичних вимог. Приклади різних способів вогнезахисту металевої колони, що знаходиться біля стіни будівлі, наведені на рис. 4.20:

Рис. 4.20. Вогнезахист колони, що знаходиться біля стіни будівлі:

а – цегляною кладкою; б – облицюванням гіпсокартонними листами; в – облицюванням штукатуркою; 1 – стіна будівлі; 2 – колона; З – цегляна кладка; 4 – арматура; 5 – гіпсокартонна обшивка; 6 – кутник; 7 – арматурні решітки; 8 – штукатурка

Для захисту горючих будівельних матеріалів від займання застосовують такі способи: термоізоляцію, вогнезахисне просочування, нанесення вогнезахисного покриття. Термоізоляція досягається при обштукатурюванні дерев’яних конструкцій, обшивці стальними листами по азбесту чи повсті з глиною.

Обробляння горючих матеріалів вогнезахисним покриттям полягає в тому, що на їх поверхню наносять густий шар спеціальної фарби, що складається з речовин, які самі по собі не горять, досить довго не руйнуються у вогні й мають низьку теплопровідність. Вогнезахисне просочування здійснюється антипіренами та їх водними розчинами (рідке скло, фтористий натрій, хлористий кальцій тощо). Цей спосіб обробляння деревини ефективніший, ніж покриття вогнезахисною фарбою, однак дорожчий та більш трудомісткий.