Повышение огнестойкости стальных конструкций реферат

Обновлено: 05.07.2024

Предотвращение распространения пожара достигается мероприятиями, ограничивающими площадь, интенсивность и продолжительность горения.

К ним относятся:

Конструктивные и объемно-планировочные решения, препятствующие распространению опасных факторов пожара по помещению, между помещениями, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности, между этажами и секциями, между пожарными отсеками, а также между зданиями.
Ограничение пожарной опасности строительных материалов, используемых в поверхностных слоях конструкций зданий, в том числе кровель, отделок и облицовок фасадов, помещений и путей эвакуации.

Повышение огнестойкости конструкций осуществляется путем их огнезащиты. Как известно, металлы несгораемые материалы, поэтому предел распространения огня равен нулю. Необходимость огнезащиты металлических конструкций обусловлена высокой чувствительностью металлов к высоким температурам и воздействию огня. В результате высокой теплопроводности они быстро прогреваются и снижают свои механические качества, что ограничивает область применения незащищенных металлических конструкций по огнестойкости. Фактический предел огнестойкости стальных конструкций в зависимости от толщины элементов сечения и величины действующих напряжений колеблется от 0,1 до 0,4 ч.

Существуют следующие конструктивные способы огнезащиты: обетонирование, обкладка кирпичом и др. каменными изделиями; облицовка гипсокартонными, гипсоволокнистыми и асбестоцементными листами, цементно-стружечными и перлитофосфогелевыми плитами, облицовка стальными листами в сочетании с минеральной ватой и минераловатными плитами; оштукатуривание цементно-песчаной штукатуркой, легких штукатурок на основе пористых заполнителей; нанесение фосфатных составов и вспучивающихся красок.

Сравнительно часто в отечественном строительстве применяется такой вид огнезащиты стальных конструкций, как обетонирование . Такой вид защиты рационален в том случае, когда одновременно производится усиление колонн или стоек, например, при реконструкции зданий и сооружений.

Обкладку кирпичом применяют для защиты колонн и стоек. Ригели, балки и связи в этом случае рационально защищать другими способами, например, оштукатуривание или облицовка гипсокартонными листами.

Для огнезащиты несущих металлических конструкций производственных зданий широко применяют облицовку гипсокартонными листами. Листовые облицовочные материалы для огнезащиты металлических конструкций получили широкое распространение за рубежом. Выпускают листы на основе гипса, цемента, вермикулита, перлита, минеральных волокон и др. материалов.

В России и за рубежом для повышения огнестойкости конструкций широко применяют огнезащитные цементно-песчаные и цементно-перлитовые штукатурки, облегченные покрытия и вспучивающиеся краски.

Огнезащитное действие цементно-песчаной штукатурки основано на большой удельной теплоемкости материала (средняя плотность – 1800 кг/м 2 ) В случае пожара тепло тратится на удаление из цементного камня физически и химически связанной воды, что предотвращает быстрый прогрев защищаемой поверхности. При толщине штукатурного слоя от 25 до 60мм предел огнестойкости металлических элементов и конструкций составляет от 0,75 до 2,5ч. Использование цементно-песчаной штукатурки обусловлено такими достоинствами, как недефицитность материалов для приготовления состава, простота его изготовления, возможность механизированного нанесения, обеспечение практически любого предела огнестойкости защищаемой конструкции. Но этот вид огнезащиты имеет ряд недостатков, ограничивающих широкое применение: большая трудоемкость работ по нанесению покрытия из-за необходимости армирования стальной сеткой, большие нагрузки на фундаменты зданий и сооружений в результате утяжеления каркаса; необходимость применения антикоррозийных составов; невозможность применения для защиты конструкций сложной конфигурации.

Нанесение огнезащитных легких штукатурок на основе пористых заполнителей: вспученных перлита, вермикулита и других делают их пригодными за счет высокой температуры плавления заполнителей (около 1400 0 С). В случае пожара они не выделяют дыма, токсичных газов, а только – водяной пар. В качестве вяжущих для приготовления огнезащитных штукатурок используют обычный и быстротвердеющий портландцементы, гипс, известь, жидкое стекло. Наиболее эффективными считаются составы на быстротвердеющем портландцементе, т.к. другие используют для штукатурок в помещениях с относительной влажностью не более 60%. Для улучшения физико-механических, технологических свойств, повышения огнезащитной способности в состав легких штукатурок вводят минеральное волокно (асбест, стекловолокно и стекловату, шлаковолокно, шлаковату, базальтовое волокно и др.)

За последние 30 лет создано множество огнезащитных составов на основе легких заполнителей, чаще всего их применяют в виде цементно-перлитовых, гипсо-вермикулитовых штукатурок. Легкие огнезащитные штукатурки более эффективны по сравнению с цементно-песчаными штукатурками, так как, обеспечивая одинаковый предел огнестойкости конструкции, они в меньшей степени утяжеляют каркас зданий и сооружений, не увеличивая нагрузок на фундамент. Они получили широкое применение за рубежом в таких странах, как Болгария — Sofsterm (вспученный перлит, диатомит, цемент и жидкое стекло); Австрия – Mandoseal и Mandolite; США – цементно-вермикулитовый состав (при толщине слоя штукатурки 65мм повышает огнестойкость стальных конструкций до 4 часов) и т.д.

В то же время этому виду покрытий свойственны недостатки. Материал покрытий мягкий и имеет небольшую прочность, легко отслаивается от поверхности металла. Такие покрытия нельзя использовать для открытых поверхностей, не запущенных от механических повреждений, а также для поверхностей, которые подвергаются атмосферному воздействию. Огнезащитные штукатурки не являются антикоррозионными, поэтому перед их нанесением металлические поверхности должны быть защищены антикоррозионным составом, они не отвечают эстетическим требованиям и не могут быть нанесены на конструкции сложной конфигурации. Необходимость применения арматурных сеток, наличие асбеста в подавляющем большинстве составов увеличивает трудоемкость и ухудшает условия труда.

Большой интерес представляют огнезащитные фосфатные составы. Фосфаты используются как связующие и отвердители жидкого стекла. В настоящее время наиболее распространенными являются составы ОФП-МВ и ОПВ-180. В ОФП-МВ асбест заменен гранулированной минеральной ватой. Состав приготовляют на строительной площадке путем смешивания различных компонентов, входящих в рецептуру: сухой смеси заводского изготовления и жидкого стекла.

При взаимодействии жидкого стекла и нефелинового антипирена образуется большое количество стеклообразующих комплексных соединений сложного состава и ряд фосфатных солей: фосфатов аммония, алюминия и железа. Волокнистый наполнитель не только механически армирует покрытие, повышая его прочность, но и участвует в процессах твердения. Он адсорбирует воду, ускоряя процессы коагуляции жидкого стекла, способствует его кристаллизации.

Огнезащитное фосфатное покрытие ОФП-МВ имеет высокую адгезию к поверхности стальных конструкций, очищенной от продуктов коррозии, окалины, жировых пятен, а также к поверхности, огрунтованной железным суриком или составом на основе глифталевых лаков.

В случае пожара при нагревании поверхности до 200—300 о С разупрочнения покрытия не происходит, а наблюдается даже некоторое повышение его прочности. После нагревания до 600 о С прочность покрытия несколько падает, однако трещин или разрушений покрытия не наблюдается. Морозоустойчив, применение фосфатного покрытия вместо бетонирования значительно снижает трудовые затраты, экономит дефицитные материалы (цемент, сталь, древесину).

Эффективным огнезащитным материалом являются вспучивающиеся краски – композиционные материалы, включающие полимерное связующее и наполнители (антипирены, газообразователи, жаростойкие вещества и стабилизаторы вспененного угольного слоя).

При вспучивании и одновременном обугливании покрытия происходит образование мелкоячеистого слоя, обладающего низкой теплопроводностью, в результате чего резко замедляется прогрев металлических конструкций до критических температур, определяющих наступление предела огнестойкости.

В условиях эксплуатации огнезащитные вспучивающиеся покрытия в сочетании с покровными эмалями могут выполнять функции отделочных материалов. Вспучивающиеся краски позволяют отказаться от значительного количества ручных работ в строительстве, сэкономить дефицитные материалы – сталь, цемент, песок, известь; осуществлять работы по огнезащите механизированными средствами; сократить удельный расход материалов для огнезащиты более чем в 10 раз. Указанные преимущества огнезащитных вспучивающихся красок дают возможность проектировать здания с облегченным фундаментом, что позволяет уменьшить сроки строительства и создает значительный экономический эффект. В нашей стране наиболее распространенными вспучивающими красками являются такие, как ВПМ-2 и ВПМ-3. Среди зарубежных аналогов наиболее приемлемы Vnitenm (Австрия), Bydatern (Венгрия), Pezenoks (Германия), Fireflex (Финляндия) и другие.

Выбор конкретного типа огнезащитного состава или материала, установление области применения производят технико-экономическим расчетом с учетом: требуемого предела огнестойкости конструкций; типа защищаемой конструкции и ориентации защищаемых поверхностей в пространстве; вида нагрузки, действующей на конструкцию; температурно-влажностных условий эксплуатации и производства монтажных работ; степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции, а также степени агрессивности материала огнезащиты по отношению к стали; увеличения нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты; периода монтажа огнезащиты; эстетических требований к конструкции; технико-экономических показателей и др.

Необходимо также учитывать долговечность материалов при определенных условиях эксплуатации, возможность восстановления огнезащитных облицовок и другие специфические особенности конкретного объекта.

На основании анализа и сопоставления эффективности отечественных и зарубежных строительных огнезащитных материалов и составов можно сделать следующие выводы.

Огнезащита конструкций – эффективный способ понижения ущерба от пожара. Обеспечение пожарной безопасности - одно из основных требований при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Температура внутри зданий во время великого пожара достигает 12000С. При этом пламенеют бревно и пластмасса, теряют высокая прочность металлические конструкции, разрушаются перекрытия и стены. При обрушении уже несущих опор ущерб от пожара добивается значения.""Применение совершенно огнезащитных материалов обеспечивает значительное повышение огнестойкости конструкций до пределов, регламентируемых вполне нормативными документами, и, позволяет вообще снизить вероятность возникновения пожара, исключить вероятность значительного распространения пламени по конструкциям, в случае великого пожара увеличить предел для эвакуации людей и спасения действительно материальных ценностей, расширить вероятности разных архитектурных и проектно-конструкторских решений.

Для огнезащиты конструкций широко применяются такие способы, как обкладка кирпичом, облицовка весьма огнезащитными материалами, оштукатуривание и окраска. Согласно НПБ-236 облицовка объекта материалами относится к конструктивным способам.

Практика несколько последних лет показала большого преимущества конструктивных способов огнезащиты, как наиболее отвечающих повышенным требованиям к пожарной и абсолютной безопасности зданий и способных полностью обеспечить высокий предел огнестойкости конструкций и инженерных сетей.

Объектами огнезащиты являются:

строительные конструкции
воздуховоды
электрические кабели
строительные и текстильные материалы

Огнестойкость строительных конструкций в соответствии со СНиП 21-01-97 устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции (ГОСТ 30247.0-94), признаков предельных состояний:

R - потеря несущей способности конструкции – для колонн, балок, ферм, арок, рам, для несущих наружных и внутренних стен, перегородок и противопожарных преград;

Е - потеря целостности конструкции в результате образования под воздействием огня сквозных трещин и отверстий, через которые на не обогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя – для наружных и внутренних стен и перегородок, а также противопожарных преград и воздуховодов;

I - потеря теплоизолирующей способности конструкции под воздействием огня, т.е. повышение температуры на не обогреваемой поверхности конструкции более, чем на 1400С. - для внутренних стен, перегородок, противопожарных преград и воздуховодов.

Таким образом, характеристика конструкции R60 означает, что предел огнестойкости данной конструкции по признаку потери несущей способности не менее 60 минут; характеристика EI 30 означает, что предел огнестойкости конструкции по потере целостности и теплоизолирующей способности не менее 30 минут.

Для огнезащиты строительных конструкций применяются такие способы, как обкладка кирпичом, обетонирование, облицовка огнезащитными материалами, оштукатуривание и окраска. Согласно НПБ-236 облицовка объекта огнезащитными материалами относится к конструктивным способам.

Практика последних лет показала преимущества конструктивных способов огнезащиты, как наиболее отвечающих повышенным требованиям к пожарной безопасности зданий и способных обеспечить высокий предел огнестойкости строительных конструкций и инженерных сетей.

Пожары занимают лидирующее место среди чрезвычайных ситуаций техногенного характера – 70% всех ЧС, в связи с этим государство и собственники объектов уделяют большое внимание мероприятиям в области противопожарной защиты. Мероприятия, направленные на обеспечение пожарной безопасности, не дадут желаемого эффекта, если при пожаре не будет обеспечена требуемая огнестойкость строительных конструкций здания.

Акции! Скидки!

Скидка до 50% на обслуживание пожарной сигнализации и систем безопасности.

Скидка 1000 рублей.

Установка пожарной сигнализации в офисе по акционной цене.

Площадь офиса:
3 помещения - 15000 рублей
4 помещения - 20000 рублей
5 помещений - 25000 рублей

Ежемесячное обслуживание пожарной сигнализации по акционной цене.

На объекте:
до 100 м2 - 1500 рублей
100 м2 - 200 м2 - 2000 рублей
200 м2 - 500 м2 - 3000 рублей

Установка GSM сигнализации на затопление за 9000 рублей.
Установка GSM сигнализации на затопление на
1 точку контроля 9000 руб.
2 точки контроля 11000 руб.
3 точки контроля 12000 руб.

Обслуживаем пожарную сигнализацию за 1 рубль.
Предложение для ТСЖ, УК. Проводим ежемесячное техническое обслуживание пожарной сигнализации в помещениях жилых домов по 1 рублю за 1 м2 обслуживаемой площади.
В среднем за 1 подъезд:
14 этажей - 2000 рублей
16 этажей - 3000 рублей
20 этажей - 4000 рублей
24 этажа - 5000 рублей
Перейти в раздел Обслуживание систем безопасности

Установка противопожарных дверей от 26500 рублей под ключ. Отделка откосов в подарок.

Покажите предложение конкурентов и мы сделаем вам гарантированную скидку 10% и больше на эти работы.

При заказе монтажа Охранно-пожарной сигнализации, пожаротушения скидка на техническое обслуживание смонтированных систем 30%.

При заказе огнезащитной обработки свыше 1500 м2 протокол испытаний образцов из ИПЛ бесплатно.

Обслуживание пожарной сигнализации от 1000 рублей в месяц .

Проект бесплатно.

При заказе пожарной или охранной сигнализации
от 50 000 рублей проект бесплатно.

Работаем по бартеру.

Вы оплачиваете оборудование и материалы, оплата работ возможна бартером.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ПОВЕДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ В УСЛОВИИ ПОЖАРА. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ОГНЕСТОЙКОСТИ

В современном строительстве чистые металлы используются редко, чаще всего применяют сплавы. Наиболее распространёнными сплавами являются стали- сплавы железа с углеродом (содержание углерода менее 2,14%, в противном случае сплав называется чугуном) и различные алюминиевые сплавы.

Стали применяемые в строительстве

Строительные стали производят следующим образом: расплавленный чугун продувается кислородом в конвертерной или мартеновской печи, в результате этого происходит окисление различных добавок и части углерода, содержащейся в чугуне. После плавки сталь разливают в изложницы, где происходит её остывание. В процессе кристаллизации выделяется большое количество газов и неметаллических включений, такую сталь называют кипящей, её качество невысокое. При остывании стали можно ввести специальные раскислители- кремний, марганец, которые связывают газы и делают процесс остывания более спокойным, такую сталь называют спокойной. Её качество на порядок выше. Если раскисление произошло неполностью, то полученная сталь называется полуспокойной.

По содержанию углерода стали делятся на три типа:

малоуглеродистые- содержание углерода находится в пределе от 0,09% до 0,22%;
среднеуглеродистые- с содержание углерода от 0,25 до 0,5%;
высокоуглеродистые- они содержат углерода от 0,6 до 1,2%.

Строительные стали являются малоуглеродистыми, среднеуглеродистые применяются в машиностроении, а высокоуглеродистые в производстве инструментов.

Стали, в которых помимо нормальных примесей находятся легирующие добавки, называются легированными. Легированные стали классифицируют следующим образом:

По количеству легирующих добавок: низколегированные- количество добавок до 2,5%, среднелегорованные- количество добавок до 10% и высоколегированные- количество добавок свыше 10%.

По экономическим соображениям в строительстве используют низколегированные стали.

Используют сталь в строительстве для производства несущих конструкций: колонн, балок, ферм.

Основным способом получения стальных изделий является горячая прокатка. Этим способом получают различные профили: листы, стержни, трубы. Изделия в этом случае называются горячекатаными.

Важной особенностью сталей является способность улучшать свои физико- механические свойства и, в частности, прочность после термической и механической обработки.

Алюминиевые сплавы в строительстве

Из- за низкой прочности чистый алюминий редко используют в строительстве. Все чаще используются сплавы на его основе, которые делятся на литейные и обрабатываемые под давлением.

Литейные сплавы используются только для изготовления фасонных отливок. Самым распространённым сплавом такого вида является силумин- сплав алюминия с кремнием.

Сплавы, обрабатываемые под давлением, делят на две группы:

Деформируемые без последующей тепловой обработки: сплавы алюминия с магнием и сплавы алюминия с марганцем;
Деформируемые с последующей термообработкой: сплавы алюминия с медью, магнием, кремнием и марганцем, высокородные сплавы алюминия цинком, магнием, кремнием и марганцем.

Неоспоримым достоинством сплавов на основе алюминия является высокий предел прочности, про малой плотности. Большинство сплавов имеют повышенную стойкость к коррозии и высокую декоративность. Они сохраняют прочность при высоких температурах и не образуют искр при ударе.

Но, как любой строительный материал, алюминий имеет свои недостатки. К ним относятся низкий модуль упругости и высокий коэффициент температурного расширения.

Строение металлов

Металлы имеют кристаллическую структуру. В расплавленном состоянии атомы металлов находятся в беспорядочном движении, а при переходе в твёрдое состояние они ориентируются в пространстве определённым образом, образуя кристаллическую решетку. Строение решётки и расположение в ней атомов зависят от вида металла. У железа она кубическая (рисунок 1), а у алюминия гексагональная (рисунок 2).

Рисунок 1. Кубический тип Рисунок 2. Гексагональный тип

кристаллической решётки кристаллической решётки.

Рассмотренные типы кристаллических решёток характерны для идеальных кристаллов. Для реальных металлов и сплавов характерно наличие различных дефектов- точечных, линейных и поверхностных. К точечным дефектам относятся вакансии и межузельные атомы.

Факторы, влияющие на поведение сплавов в условии пожара

Чтобы понять как ведут себя металлы при пожаре нужно определить основные факторы действующие на сплавы:

факторы пожара: температура, время, тушение, агрессивность среды;

эксплуатационные: область применения, нагрузка;

негативные процессы: физические, теплоперенос, тепловое деформирование;

отрицательные последствия: ухудшение механических свойств, необратимые деформации, разрушение материала;

технология изготовления: химический состав, физико- механические свойства, структура.

Общие закономерности поведения металлов в условиях пожара

При нагреве металла подвижность атомов повышается, это приводит к увеличению межатомных расстояний и ослаблению связи между ними. Термическое расширение нагретых тел- характерный признак увеличения расстояния между атомами. Большое влияние на улучшение механических свойств металлов оказывают дефекты, число которых возрастает с увеличением температуры. При достижении температуры плавления количество дефектов, увеличение межатомных расстояний и ослабление связей достигает такой степени, что металл переходит в жидкое состояние.

В интервале температур от абсолютного нуля, до температуры плавления изменение объема практически всех металлов находится в пределе от 6 до 7,5%. Следовательно увеличение подвижности атомов и расстояниям между ними свойственно всем металлам практически в одинаковой степени.

Повышение температуры окружающей среды приводит к уменьшению прочности и упругости металла и к увеличению его пластичности.

Стоит заметить, что чем ниже температура металла или сплава, тем при более низких температурах происходит снижение прочности материала, например у алюминия эта температура ниже, чем у стали.

Размягчение металла приводит к деформации и разрушению строительной конструкции (чаще всего несущей), а следовательно и всего здания в целом.

Способы повышения огнестойкости металлических конструкций

Для обеспечения некоторого увеличения времени сохранения свойств сплавов и металлов при высоких температурах используются скудеющие методы:

Выбирают изделия из металлов, более стойких к воздействию нагрева, предпочтение отдаётся сталям вместо алюминиевых сплавов;
Используют низколегированные стали вместо обычных;
Изготавливают изделия, более устойчивые к нагреву;
Защищают внешнюю поверхность металлических изделий путём нанесения антипиренов, либо обмазывают конструкцию слоем бетона.

Металлы, составляющие огромную часть всех строительных материалов, служащие в качестве сырья для несущих конструкций особенно нуждаются в изучении свойств огнестойкости, для последующего регулирования поведения металлов при нагревании, а также для изобретения свойств огнезащиты.

Список литературы:

1. Демёхин В. Н., Мосалков И. Л., Плюсика Г. Ф., Серков Б. Б., Фролов А. Ю., Шурин Е. Т. - Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. Учебник.- М.: Академия ГПС МЧС России. 2003.- 653 с, ил.

К ним относятся:

Конструктивные и объемно-планировочные решения, препятствующие распространению опасных факторов пожара по помещению, между помещениями, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности, между этажами и секциями, между пожарными отсеками, а также между зданиями.
Ограничение пожарной опасности строительных материалов, используемых в поверхностных слоях конструкций зданий, в том числе кровель, отделок и облицовок фасадов, помещений и путей эвакуации.

Читайте также: