Оценка и расчет пожарных рисков административного здания (на примере МДОУ № 126 "Солнечный зайчик" городского округа Тольятти)
0,61·10-7< 10-6
Индивидуальный пожарный риск
отвечает требуемому [1, ст.79]
В настоящее время требования
пожарной безопасности содержатся в более 2000 нормативных документах. При этом
многие из них полностью или частично посвящены вопросам пожарной безопасности.
Так, практически каждое второе
требование в нормах проектирования производственных, складских, жилых и
общественных зданий является противопожарным, на 100 процентов строительные
нормы и правила проектирования складов нефти и нефтепродуктов и целого ряда
других объектов состоят из вопросов пожарной безопасности.
Вследствие недостаточной
проработки вопросов пожарной безопасности, без анализа положения дел с пожарами
и недостаточного учета зарубежного опыта в нормах проектирования и использования
тех или иных материалов и строительных конструкций из них, накопился ряд
существенных недостатков, повышающих пожарные риски.
Известно, что в нормальных
условиях эксплуатации совмещенные покрытия с основой из стального
профилированного листа толщиной 0,8-1,0 мм, легким утеплителем из
пенополистирольных (1111С) плит толщиной не менее 50 мм и рубероидной кровлей
на битумной мастике имеют некоторые преимущества в сравнении с традиционно
используемыми покрытиями по сборным железобетонным плитам.
Применение пенополистирольных
плит (ПСБ, ПСБ-С и их модификаций) в покрытиях обуславливается их малой
плотностью и водопоглощением, технологичностью, высокими теплоизоляционными и
прочностными свойствами.
Такие конструкции имеют в
несколько раз меньшую массу, что позволяет снизить расход стали на основные
несущие элементы (колонны, балки, фермы, прогоны и т.п.) и уменьшить общую
стоимость строительства. Кроме того, применение облегченных покрытий давало
возможность сократить сроки возведения, например, промышленных зданий, за счет
использования блочных и конвейерных методов сборки непосредственно на
строительной площадке.
Массовое строительство
общественных зданий и сооружений, объектов энергетики (атомных и тепловых
электростанций), металлургии, машиностроения, в покрытиях которых
использовались пенополистирольные плиты, началось фактически с введением в
действие СНиП П-А.5-70 "Противопожарные нормы проектирования зданий и
сооружений".
Уже на стадии согласования этих
норм между представителями Госстроя и специалистами пожарной охраны (ГУПО и
ВНИИПО) возникли существенные разногласия по вопросу применения в строительстве
утеплителей из полимерных материалов и, в частности, ПСБ-С. Специалисты
пожарной охраны настаивали на исключении из приложения 1 проекта указанного
СНиПа пенопласта ПСБ-С, классифицированного как трудносгораемый материал, и
предлагали считать конструкции с этим утеплителем и тонкими металлическими
обшивками сгораемыми.
Однако предложения ГУПО и ВНИИПО
при составлении окончательной редакции СНиП П-А.5-70 учтены не были.
По этим нормам
пенополистирольный утеплитель ПСБ-С был классифицирован как трудносгораемый
материал, а конструкции с его применением, и, в частности, совмещенные покрытия
по стальному профнастилу, отнесены к трудносгораемым с пределом огнестойкости
0,25 ч, что фактически разрешило массовое строительство производственных и
других зданий с такими конструкциями независимо от их размеров, высоты, степени
огнестойкости и категории размещаемых в них производств.
За счет широкого использования
сгораемых полимерных утеплителей в ограждениях был снижен ряд требований по
противопожарной защите зданий и сооружений. Единственным аргументом Госстроя,
как основного разработчика этих противопожарных норм, по вопросу более широкого
использования полимерных утеплителей в конструкциях являлась лишь стоимость
строительства, а условия безопасности людей, производства и материальных
ценностей во внимание не принимались.
Плиты ПСБ (без добавки
антипирена) и ПСБ-С (так называемый "самозатухающий"), имеющий в
своем составе антипирен - тетрабромпараксилол (4-5% к весу самого полистирола),
освоены производством в начале 60-х годов. В соответствии с ГОСТ 15588 плиты
предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций и промышленного
оборудования при температуре изолируемых поверхностей не выше + 70 °С и имеют
следующие физико-механические характеристики:
толщина выпускаемых плит от 20
до 100 мм;
плотность от 20 до 40 кг/м3,
причем плиты марки 20 выпускаются без антипиреновой добавки;
температура плавления полистирола
около 200 °С;
температура воспламенения
полистирола 310 °С;
коэффициент теплопроводности в
сухом состоянии при 20 °С 0,035 Вт/мхград;
предел прочности при статическом
изгибе и сжатии соответственно около 0,7 и 0,8 МПа;
низшая теплота сгорания около
39,8 МДж/кг (9500 ккал/кг).
Проведенные во ВНИИПО в середине
60-х годов исследования, показали что, ППС плиты марок ПСБ и ПСБ-С обладают
повышенной пожароопасностью. Было установлено, что при плотности около 20 кг/м3
они относятся к сгораемым легковоспламеняемым материалам, при плотности более
20 кг/м к сгораемым. При действии пламени газовой горелки (метод огневой трубы)
эти материалы легко загораются, плавятся, плав в свою очередь загорается и,
растекаясь, вызывает интенсивное распространение огня по испытываемым образцам.
К тому же при своем горении плиты ПСБ, ПСБ-С и другие обладают высокими
дымообразующей способностью и токсичностью продуктов горения.
Одновременно с исследованиями
пожароопасных свойств самих материалов из ППС, во ВНИИПО в конце 60-х годов проводилась
серия стандартных испытаний образцов наружных ограждений (покрытий по
штампованному профлисту, а также фрагментов стен из трехслойных панелей со
стальными, алюминиевыми, асбестоцементными обшивками и утеплителем из ПСБ-С
плотностью 30-35 кг/м3) с целью определения их пожарно-технических
характеристик.
Испытаниями фрагментов стен с
различными типами обшивок и утеплителем из ПСБ-С было установлено, что такой
утеплитель воспламеняется, как правило, уже через 3-4 мин от начала
одностороннего теплового воздействия по режиму "стандартного" пожара,
после чего имеет место скрытое распространение огня по утеплителю внутри
конструкций. Горение и разложение полистирола в панелях стен сопровождалось
образованием плава, обильным выделением дыма и токсичных продуктов горения и
продолжалось практически до полного выгорания утеплителя даже при удалении
источника теплового воздействия на конструкции.
По результатам проведенных
исследований навесные стены с обшивками из тонких стальных, алюминиевых или
асбестоцементных листов при толщине соответственно 0,8 мм и 10 мм и утеплителем
из ПСБ-С независимо от его толщины отнесены к группе сгораемых
конструкций с пределом огнестойкости 0,1-0,2 ч.
Испытанные образцы покрытий с
утеплителем из ПСБ-С по штампованному профнастилу (при толщине листа 0,8-1,0 мм)
также обладают высокой пожароопасностью. Конструкция совмещенного покрытия (несущий
элемент - штампованный профнастил толщиной 0,8 мм; пароизоляция один слой
рубероида на битумной мастике, утеплитель плиты из ПСБ-С толщиной 50 мм; кровля
2-3 слоя рубероида на битумной мастике) отнесена к группе сгораемых, предел
огнестойкости такого покрытия под нагрузкой 100 кг/м2 составляет 0,2-0,25 ч.
Наличие незаполненных пустот в
гофрах несущего профнастила, а также ненормируемый расход битумной мастики для
крепления элементов конструкции между собой, существенно повышает способность
ПСБ-С к скрытому распространению огня по таким покрытиям. Этот процесс также
сопровождается образованием и вытеканием горящего плава полистирола и битума через
стыки между деформированными листами профнастила в условиях одностороннего
нагрева.
Использование ПСБ-С и других
подобных полимерных материалов в покрытиях по штампованному профнастилу без
надлежащей огнезащиты со стороны возможного теплового воздействия привело на
отдельных объектах к катастрофическим последствиям.
С начала 70-х годов и в
последующем произошли крупные пожары на Бухарском хлопчато-бумажном комбинате,
Капчагайском фарфоровом заводе, Чернобыльской АЭС, а также пожары в городах
Житомире, Челябинске, Надыме, Жлобине, Ленинграде.
Эти пожары в отдельных случаях
явились следствием неосторожного обращения с огнем при проведении газосварочных
работ, халатности обслуживающего персонала, нарушений технологического
процесса, неисправности электрооборудования и других причин, и
характеризовались:
быстрым распространением огня по
покрытиям на значительные площади (до 100-150 тыс. м2);
значительными деформациями
настилов покрытий и основных несущих элементов (стальных ферм, балок, прогонов
и т.п.), что приводило к их преждевременному обрушению уже на 12-18 мин от
начала развитой стадии пожара;
образованием горящего плава ППС
и битумных материалов, стекающих внутрь горящих помещений, что существенно
увеличивало пожарную нагрузку;
значительной продолжительностью
(2 ч и более) и сложностью тушения, малой эффективностью применяемых средств
пожаротушения вследствие скрытого распространения огня по утеплителю;
выделением большого количества
дыма и токсичных продуктов термического разложения и горения полимерных
материалов.
Обрушение несущих элементов
покрытий и профнастила довершали уничтожение технологического оборудования и
материальных ценностей, находящихся в зданиях на момент возникновения пожаров.
Так как характер развития
указанных пожаров в зданиях и размер ущерба от них, в основном, определялись
поведением облегченных конструкций покрытий, возникла необходимость путем
экспериментов в условиях, максимально приближенных к натурным, произвести
дополнительную проверку огнестойкости и горючести покрытий со стальным
профнастилом и сгораемыми изоляционными слоями (пароизоляцией, полимерным
утеплителем, 3-4-х слойной кровлей из рулонных материалов с использованием
битумных связующих), а также разработать мероприятия по повышению огнестойкости
и снижению пожарной опасности таких конструкций.
Натурные огневые испытания
различных вариантов покрытий проводились при участии ВНИИПО, ГУПО и организаций
Госстроя СССР на фрагментах зданий размерами:
6*12 м и высотой 3 м (2
фрагмента, ТЭЦ-25 Мосэнерго, г. Москва, 1973 г);
24*24 м и высотой 6 м (1
фрагмент со световым фонарем, КамАЗ, г. Набережные Челны, 1974 г);
24*18 м и высотой 6 м до низа
несущих ферм (2 фрагмента, каждый из двух блоков размером по 12*18 м, ЖБК г. Бухара,
1974 г);
12*12 м и высотой 6 м (2
фрагмента, АвтоВАЗ, г. Тольятти, 1989-90 г. г).
В процессе натурных огневых
испытаний покрытий проверялись различные виды теплоизоляционных материалов (утеплителей),
конструктивных решений фрагментов покрытия, а также противопожарных преград и
дополнительной изоляции со стороны возможного теплового воздействия на
конструкции (наличие гравийной посыпки толщиной 20-25 мм на кровле, или
использование дополнительной негорючей изоляции, уложенной непосредственно на
профнастил, а также устройство подвесного потолка).
Натурными испытаниями покрытия
площадью 576 м2, проведенными на КамАЗе (г. Набережные Челны) в июле
1974 г., было установлено следующее:
1. При возникновении пожара на
кровле предложенные дополнительные мероприятия (посыпка из гравия при толщине
слоя 15-20 мм, заполнение пустот гофр несущего профнастила негорючей
минеральной ватой с торцев на длину 250 мм), независимо от типа и марки
полимерного утеплителя, практически исключили возможность распространения
горения по кровле по всем вариантам конструкций покрытия даже при наличии ветра
скоростью до 10 м/с и температуре окружающего воздуха + 25 °С.
2. При пожаре внутри помещения
температура на стальном профнастиле достигала 250-300 °С (при которой возможно
воспламенение ПСБ-С) к 12-й минуте эксперимента.
В результате продолжающегося
горения изобутилового спирта в противнях (использованного в качестве горючей
нагрузки) температура на профнастиле, изоляционных слоях и незащищенных несущих
стальных конструкциях к 18-й минуте эксперимента превысила в некоторых точках
900°С [43].
На 19-й минуте опыта обрушились
основные несущие элементы фрагмента, что вызвало обрушение самого покрытия на
всей его площади.
Таким образом, при локальном
пожаре внутри помещения и площади горения, составляющей около 10% общей площади
испытываемого фрагмента, обрушение всех незащищенных металлических конструкций
происходит через 0,3 ч от начала огневого воздействия, а зона горения и
повреждения огнем изоляционных слоев покрытия распространилась на площадь,
значительно превышающую площадь локального пожара.
В целом, с учетом результатов
проведенных натурных испытаний, для снижения пожарной опасности эксплуатируемых
покрытий с утеплителем из ПСБ-С были рекомендованы следующие основные
мероприятия:
замена ПСБ-С на негорючий
утеплитель;
обязательное наличие гравийной
посыпки толщиной не менее 20 мм на кровле или устройство цементной стяжки;
нормируемый расход битумных
материалов в изоляционных слоях конструкций;
устройство противопожарных
поясов в покрытиях путем замены в этих поясах горючего материала на негорючий;
забивка пустот гофр профнастила
по всей площади покрытия негорючим материалом;
дополнительная защита сгораемых
теплоизоляционных слоев со стороны профнастила негорючими листовыми и плитными
материалами (комбинированное покрытие);
устройство огнезащитных
подвесных потолков в межферменном пространстве.
Однако эти рекомендации были
реализованы на объектах с покрытиями из ПСБ-С не в полном объеме.
В соответствии с требованиями
СНиП 21-01-97* строительные материалы, в т. ч. утеплители конструкций, характеризуются
только пожарной опасностью.
Пожарная опасность строительных
материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью,
воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей
способностью и токсичностью продуктов горения.
По горючести строительные
материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г).
Горючие строительные материалы
подразделяются на:
слабогорючие (Г1),
умеренногорючие (Г2),
нормальногорючие (ГЗ),
сильногорючие (Г4).
Горючесть строительных
материалов устанавливают по ГОСТ 30244.
Горючие строительные материалы
по воспламеняемости подразделяются на три группы:
В1 (трудновоспламеняемые);
В2 (умеренновоспламеняемые);
ВЗ (легковоспламеняемые).
Группы строительных материалов
по воспламеняемости устанавливают по ГОСТ 30402.
По дымообразующей способности
горючие строительные материалы подразделяются на три группы:
Д1 (с малой дымообразующей
способностью);
Д2 (с умеренной дымообразующей
способностью);
ДЗ (с высокой дымообразующей
способностью).
Группы строительных материалов
по дымообразующей способности устанавливают по 2.14.2 и 4.18 ГОСТ 12.1 044.
По токсичности продуктов горения
горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:
Т1 (малоопасные);
Т2 (умеренноопасные);
ТЗ (высокоопасные);
Т4 (чрезвычайноопасные).
Группы строительных материалов
по токсичности продуктов горения устанавливаются по 2.16.2 и 4.20 ГОСТ 12.1 044.
Утеплители конструкций подлежат
сертификации в области пожарной безопасности. Согласно НПБ 244 определяются для
утеплителей определяются следующие показатели пожарной опасности: группа
горючести по ГОСТ 30244, группа воспламеняемости по ГОСТ 30402 и группа
дымообразующей способности по ГОСТ 12.1 044 (п.4.18).
Пределы огнестойкости
строительных конструкций устанавливаются по ГОСТ 30247, а классы пожарной
опасности по ГОСТ 30403.
По пожарной опасности
строительные конструкции подразделяются на четыре класса:
непожароопасные (КО),
малопожароопасные (К1),
умереннопожароопасные (К2),
пожароопасные (КЗ).
Минимальные значения пределов
огнестойкости для основных строительных конструкций зданий (сооружений),
которыми определяется их степень огнестойкости, приведены в таблице 4*СНиП
21-01-97*.
Для бесчердачных покрытий (настилов,
в т. ч. с утеплителем) зданий II-IV степеней огнестойкости предел огнестойкости
должен составлять не менее RE 15 [43].
В этом случае в качестве несущих
допускается применять незащищенные от огня стальные конструкции независимо от
их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел
огнестойкости несущих элементов по результатам испытаний составляет менее R 8
см. п.5.18* СНиП 21-01-97*.
Для покрытий зданий I степени
огнестойкости минимальный предел огнестойкости должен составлять RE 30 и в этом
случае все несущие элементы подлежат дополнительной огнезащите, обеспечивающей
указанный показатель.
Степень участия строительных
конструкций в развитии пожара и образовании его опасных факторов определяет
класс конструктивной пожарной опасности здания (сооружения).
Для зданий класса СО класс
пожарной опасности бесчердачных покрытий должен быть не ниже КО; для зданий
класса С1 - не ниже К1; для зданий класса С2 не ниже К2; для зданий класса СЗ
не нормируется (табл.5* СНиП 21-01-97*).
В соответствии с требованиями
ГОСТ 30403 пожарную опасность конструкций (в т. ч. покрытий) характеризуют:
наличием теплового эффекта (но
не его величиной) от горения материалов испытываемого образца;
наличием пламенного горения
газов, выделяющихся при термическом разложении материалов образца,
продолжительностью более 5 с;
наличием горящего расплава при
продолжительности его горения более 5 с;
размером повреждения образца в
контрольной зоне;
пожарной опасностью материалов,
из которых выполнена конструкция.
При оценке результатов испытаний
повреждение (обугливание, оплавление и выгорание) слоев пароизоляции толщиной
не более 2,0 мм не учитывается.
В настоящее время, наряду с
утеплителем из ГШС в качестве утеплителей в совмещенных покрытиях зданий
различного функционального назначения предполагается использование плит
полистирольных вспененных экструзионных (ЭГШС), представленных на Российском
рынке марками STYROFOAM, URSA, ПЕНОПЛЭКС и т.п., выпускаемых различными
производителями.
Результаты проведенных
исследований пожароопасных свойств различных типов пенополистирольных плит
приведены в таблице 1. Приложения 5.
Анализ результатов оценки
горючести и теплоты сгорания пенополисторолов позволяет сделать вывод о том,
что все они относятся к горючим материалам, имеют высокую теплоту сгорания (>39
МДж/кг) и низкое значение кислородного индекса (<20%).
При испытании по методу ГОСТ 12.1
044-89 (п.4.3) они практически теряют 100% массы (Am), имеют высокую
температуру газообразных продуктов горения и сравнительно небольшое значение
времени ее достижения Образцы пенополистиролов.
В таблице 2 (Приложение 5) сведены
критерии отнесения к группам горючести по результатам стандартных испытаний.
В таблице 3 (Приложение 5) представлены
численные результаты исследований характеристик пожарной опасности некоторых
марок пенополистиролов, проведенных ФГУ ВНИИПО МЧС России.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|