На протяжении многих столетий остро стоял вопрос защиты строительных конструкций в данном случае деревянных, от пожарной опасности. Всем известно, что древесина — материал, обладающий такими достоинствами, как прочность при малом объемном весе, легкость обработки и широкое распространение, в наибольшей степени склонен к возгоранию. Прекрасные деревянные конструкции, поражающие своей красотой и совершенством, нуждаются в дополнительной защите от огня.
Актуальность проблемы защиты деревянных конструкций от пожара заключается в том, чтобы узнать о противопожарных мерах, способах и используемых при этом средствах. На сегодняшний день разработаны всевозможные способы, методы и средства защиты от пожарной опасности. Все это позволит не только сохранить внешний вид данных конструкций и продлить срок их службы, но и повысить безопасность использования древесины в качестве строительного материала.
Цель исследования — средства и способы защиты деревянных конструкций от пожарной опасности.
Задачи исследования:
1. Выяснить причины возникновения пожара в деревянных конструкциях.
2. Изучить историю борьбы с пожарами и возникновения нормативных документов по пожарной безопасности.
3. Проанализировать существующие мероприятия по защите деревянных конструкций от пожарной опасности.
4. Описать современные меры защиты от пожарной опасности.
Поиск источников информации осуществлен по фондам библиотеки АСАСамГТУ и Интернет-ресурсам.
Глубина поиска информации охватывает период с Древней Руси и до наших дней. В эссе использовано 10источников информации.
1. Понятие «пожар» и причины его возникновения
Пожар- неконтролируемый процесс горения вне специального очага, который может причинить материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей.
Причинами возникновения пожаров в строительных конструкциях могут быть:
- Неосторожное обращение с огнем;
- Нарушение технологического регламента процесса производства;
- Разряд статического электричества;
- Разрушение движущихся узлов и деталей, попадание в движущиеся механизмы посторонних предметов;
- Нарушение правил эксплуатации электрооборудования:
- Грозовые разряды и другие причины.
Но основной причиной возникновения пожаров являются нарушение эксплуатация и некачественное строительство конструкций, а также пренебрежение правилами техники безопасности.
Пожарная безопасность зданий и сооружений
... такой конструкции бетон может быть полностью использован в работе на сжатие, арматура - на растяжение. Поведение изгибаемых железобетонных элементов в условиях пожара. Плиты Плиты в зданиях и сооружениях ... и арматуры сжатой зоны до высоких температур. В условиях пожара в статически неопределимых стержневых элементах при заделке их опор происходит перераспределение моментов за счет возникновения ...
Огонь быстро распространяется по отделке и облицовке, выполненным из сгораемых материалов, по сгораемым конструкциям, вентиляционным каналам.
Существует несколько путей распространения пожаров в здании:
- при переходе через дверные проемы, люки, оконные и технологические проемы между помещениями;
- в результате достижения пределов огнестойкости ограждающими и несущими конструкциями;
- по содержащимся в конструкциях пустотам;
- по местам некачественной заделки стыков и трещинам;
- по проемам в наружных стенах и фасаду здания.
деревянный химический конструкция пожар
2. История борьбы с пожарами, о способах защиты и первых нормативных документах
Первые упоминания о пожарах можно встретить в различных летописях. Большинство из них происходили по неосторожности самих москвичей. Каждые 25-30 лет деревянная Самара выгорала чуть ли не дотла. А узкие улицы города и деревянные настилы мостовых способствовали его распространению. Преградами были лишь незаселенные, болотистые места и большие пустыри.
Большинство строений Москвы XVI века были построены из дерева, поэтому она была легкой добычей огня. С годами плотность застроек увеличивалась, а меры пожаротушения все не усовершенствовались. Долгое время основными средствами пожаротушения были топоры. В основном при тушении огонь заливали водой из ведер. Деревянные и соломенные крыши домов покрывали мокрыми кожами, все время поливавшимися водой, запасы которой хранились в специальных бочках, стоявших на чердаках. Особые стражники растаскивали бревна горящих срубов крючьями, чтобы огонь не распространялся дальше, и без всякой пощады ломали ближайшие с подветренной стороны к пожару дома, пока не доходили до ближнего угла или площади. Обычно если при сильном пожаре две трети построек уничтожались огнем, то не менее одной трети разрушалась пожарными.
Рис.1. Процесс пожаротушения в Древней
В XV-XVI веках в Москве было принято несколько законодательных актов в области пожарной безопасности. Строить теперь разрешалось из кирпича и при проектировании зданий учитывались необходимые меры пожарной безопасности. Большой вклад в развитие пожарного дела внес Петр I. В период его царствования были введены новые правила пожарной безопасности, заимствованные из Голландии. На основе этого в 1701 году вышел указ. В Санкт-Петербурге строительство деревянных домов было запрещено с 1712 года. Кроме каменных разрешалось строить только глинобитные дома. Глина использовалась одновременно для снижения горючести древесины. После пожара 1812 года стали запрещать строить дома из древесины, особенно в центре Москвы.
В XVI веке в городе начинают появляться специальные пожарные команды.
Рис.2. Первые пожарные команды в России
На международной конференции, состоявшейся в России в 1903 году, был утвержден первый метод огневых испытаний строительных конструкций. Первые пособия по противопожарной профилактике в строительстве появились после создания курса лекций по противопожарной технике и безопасности в Ленинградском инженерно-строительном институте в 30-е годы.
Гражданские здания и их конструкции
... конструктивной схемы наиболее выгодно для строительства крупнопанельных высотных жилых и общественных зданий. Материалом для конструкций ... здания. Помещения, в которых располагаются лестницы, называются лестничными клетками. Конструкции лестниц в основном состоят из маршей (наклонных элементов со ступенями) и площадок. Для безопасности ... элементы на уровне каждого этажа. По характеру работы ...
В 1939 году были подготовлены «Общесоюзные противопожарные нормы строительного проектирования промышленных предприятий» (ОСТ 90015-39), содержащие основы современной классификации материалов по возгораемости, конструкций — по огнестойкости и распространению огня, зданий — по степеням огнестойкости. Уже на этой стадии отечественные противопожарные нормы устанавливали требования к минимальным пределам огнестойкости конструкций с учетом пожарной нагрузки. Были подготовлены «Противопожарные нормы строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест» (НСП 102-54), которые включали более широкий круг вопросов обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений различного назначения. В 60-70 годы в строительстве начали применяться различные виды полимерных материалов, внедряться новые формы металлических конструкций, расширяться применение клееных деревянных конструкций. В 1975-1980 годах был подготовлен целый ряд дополнений к нормам, направленным на расширение областей применения полимерных материалов. В частности, допускалось их применение при строительстве объектов в отдаленных и труднодоступных районах.
В настоящее время обеспечение пожарной безопасности зданий и сооружений различного назначения базируется на развернутой системе противопожарных норм строительного проектирования. Основные положения этих норм, включающие общие положения, огнестойкость зданий, сооружений и конструкций, необходимость применения огнезащитных средств, содержатся в СП 112.13330.2011 «Противопожарные нормы», СП 112.13330.2009 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», в техническом регламенте №123 «О требованиях пожарной безопасности» и др.
Но, несмотря на огромное количество пожаров, многие люди отдают предпочтение древесине, несмотря на разнообразие материалов, предлагаемых современным рынком. Древесина традиционно является одним из важнейших строительных материалов.
3. Деревянные конструкции и их свойства
Конструкции из дерева относятся к легким строительным конструкциям, применение которых в строительстве является одним из важных направлений в целяхповышения эффективности. Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными.
К механическим свойствам древесины относят прочность, твердость, ударную вязкость. Они зависят от средней плотности, влажности, наличия пороков, приложения нагрузки с учетом строения древесины. Главным показателем механических свойств древесины является ее прочность, способность противостоять расщеплению при воздействии внешних сил.
Плотность
При условии влажности не более 12% по показателям плотности (кг/м) древесину можно разделить на следующие группы:
1. Высокой плотности … 750 и выше;
2. Средней плотности … 550 — 740;
3. Малой плотности … 540 и ниже.
Влажность
Влажность — свойство древесины, характеризующее количество содержащейся в ней влаги. Структура древесных волокон такова, что влага лучше всего проникает через торцевые поверхности. Под относительной влажностью подразумевается соотношение массы заключенной в ней влаги к массе сухой древесины.
По степени влажности древесина может быть:
1. Абсолютно сухой (влажность равна 0%);
2. Комнатно-сухой (влажность от 8 до 15%);
3. Воздушно-сухой (влажность от 16 до 20%);
4. Полусухой (влажность от 21 до 23%);
5. Сырой (влаги более 23%);
6. Свежесрубленной (влажность от 40 до 75%);
7. Мокрой (влажность более 75%).
Теплопроводность
Теплопроводность — способность древесины проводить тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность зависит от ее влажности и объемного веса. Влажная древесина имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Превосходство по теплопроводности дерева над кирпичом очевидно, поскольку кирпичные стенки толщиной 510 мм обладают такими же термоизоляционными свойствами, как и стена из деревянного бруса толщиной 100 мм, а по стоимости эти материалы не сравнимы.
К тому же, деревянные стены «накапливают» тепло и распределяют его по всему помещению.
Звукопроводность
Звукопроводность — свойство дерева проводить звук. Звук в различных направлениях распространяется с неодинаковой интенсивностью. Звукопроводность древесины вдоль волокон в 4-5 раз выше, чем поперек волокон.
Усушка
Усушка — уменьшение общего объема древесины из-за испарения из нее влаги. Усушка прямо пропорциональна степени уменьшения влажности древесины. В различных направлениях древесина усыхает неодинаково. При уменьшении влажности от 30 до 0% усушка составляет следующие величины: вдоль волокон — 0,1%, по радиальному направлению — от 4 до 8%, по тангенциальному — от 8 до 12%.
Разбухание
Разбухание — процесс, обратный усушке. Высокая гигроскопичность является причиной того, что древесина хорошо впитывает влагу, при этом она разбухает, увеличивается в объеме, в результате чего небольшие трещины исчезают. Избыток влаги в древесине ухудшает ее физико-механические свойства. При сушке влага испаряется очень медленно. Повышенная влажность готового изделия приводит к изменению его геометрических размеров, короблению, что резко снижает ее качество.
Древесина — мало-твердый материал и легко обрабатывается, что облегчает и упрощает изготовление деревянных конструкций. Древесина стойко выдерживает ударные и циклические нагрузки, и поэтому деревянные конструкции достаточно стойки в мостах и при землетрясениях.
Однако современные деревянные конструкции из элементов крупных сечений имеют предел огнестойкости выше некоторых других, например, металлических конструкций. Они могут быть дополнительно защищены от возгорания специальными покрытиями.
Деревянные конструкции обладают повышенной пожарной опасностью. Но во время пожара деревянные конструкции, в отличие от металлических и железобетонных, медленно теряют свою несущую способность. Невысокая температура воспламенения древесины приводит к загоранию конструктивных элементов даже при незначительном очаге пожара. Время обрушения массивных деревянных конструкций сопоставляют в ряде случаев с пределом огнестойкости железобетонных конструкций.
Предел огнестойкости (по потере несущей способности) конструкций из древесины определяется временем, за которое рабочее напряжение в них достигает критического значения в результате уменьшения сечения от обугливания.
В таблице 1 приведены пределы огнестойкости для основных деревянных конструкций, установленные в результате огневых испытаний в специальных лабораторных печах с соблюдением стандартного нарастания температуры.
Таблица 1. Пределы огнестойкости деревянных конструкций
|
Основные деревянные конструкции |
Предел огнестойкости, ч |
|
|
Плиты, настилы, прогоны Балки, фермы, рамы, арки Колонны Наружные стены из навесных панелей |
0,5 0,75 2 0,5 |
|
При таких испытаниях температурное воздействие характеризуется зависимостью:
Т-Т0 = 345log10 (8t 1), (°С)
где t — время от начала испытания, (мин);
- Т — температура в печи за время t;
Т0 — температура до теплового воздействия
4. Проектирование мероприятий по защите деревянных конструкций от пожарной опасности
Итак, мы выяснили особенности возникновения и развития пожара, некоторые немаловажные свойства деревянных конструкций. На основе этого были разработаны способы и меры их защиты от пожарной опасности. При проектировании мероприятий по обеспечению пожарной безопасности зданий следует руководствоваться положениями и требованиями федеральных законов и нормативных документов в области пожарной безопасности. Одним из таких документов является Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». В соответствии с этим законом выявим некоторые меры защиты.
4.1 Мероприятия по защите от возгорания
При использовании деревянных конструкций следует соблюдать мероприятия по их защите от возгорания. С этой целью не рекомендуется применять конструкции из неклееной древесиныв условиях длительного нагрева, если температура окружающего воздуха превышает 50 °С и для конструкций из клееной древесины 35 °С.
В противопожарном отношении предпочтительнее деревянные конструкции массивного прямоугольного сечения с закруглениями, имеющие большие пределы огнестойкости, чем дощатые или клеефанерные. Опасны металлические накладки, болты и другие детали соединительных и опорных узлов деревянных элементов, так как они, являясь проводниками тепла, снижают предел огнестойкости деревянных конструкций, поэтому металлические узлы и соединения необходимо тщательно защищать огнезащитными покрытиями.
4.2 Химические меры защиты
К химическим средствам защиты относятся различные обмазки, пропиточные составы и огнестойкие краски. Обмазки предназначены для деревянных конструкций, не требующих окраски. Составы, обладая высоким огнезащитным эффектом, проявляют также свойства антисептиков. Они легко вымываются из древесины; поэтому рекомендуются для защиты конструкций, эксплуатируемых в среде с относительной влажностью воздуха не выше 80%, а также в условиях, исключающих контакт древесины с водой. Составы для глубокой пропитки препятствуют самостоятельному горению древесины, уменьшают распространение огня от внешних источников, повышают предел огнестойкости (для элементов сечением 120?120 мм — на 5 мин), переводят древесину в группу трудносгораемых материалов. И, наконец, огнезащитные краски. По эксплуатационным признакам они разделяются на атмосферостойкие, допустимые к применению на открытом воздухе и водостойкие, применяемые для обработки древесины в конструкциях закрытых помещений.
4.3 Конструктивные меры защиты
К конструктивным мерам защиты относятся рациональная планировка помещений и выбор оптимальных параметров здания. Ограничивается, например, число этажей и площадь зданий с конструкциями из древесины. Специальные противопожарные стены должны делить здания на отдельные помещения. Воздушные прослойки в конструкциях рекомендуется разделять на отсеки диафрагмами из асбестоцементных листови других негорючих материалов для снижения подсоса воздуха при пожаре. Конструктивные меры дополняют оштукатуриванием или прибиванием тонких листов асбестоцемента. Практикуется также наклейка на конструкции алюминиевой свето- и теплоотражающей фольги или негорючих полимерных пленок.
Оштукатуривание поверхности и облицовка древесины асбестоцементными листами — один из надежных способов получения трудно сгораемых конструкций. В частности, покрытие листами по огнезащитному эффекту не уступает цементной штукатурке.
Выводы
Таким образом, одним из основных недостатков древесины как конструкционного материала являются способность к возгоранию.
Однако она может быть существенно снижена или вообще исключена принятием ряда конструктивных и химических мер, применением различных антисептиков и других средств защиты.
Защита древесины от возгорания была и остаётся одним из важнейших вопросов при постройке помещений из деревянных конструкций и с деревянной отделкой.
Но несмотря на то что в России ежедневно подвергаются горению около 700 деревянных сооружений и конструкций, древесина — оптимальный строительный материал, экологически чистый, возобновляемый, с достаточно высокой прочностью. Поэтому в настоящее время значительно возрастают объемы строительства зданий различного назначения из древесины. Особенно много из древесины сооружается коттеджей, дач, бань и других объектов малоэтажного и малометражного строительства, наиболее опасных в пожарном отношении.
Основные термины и определения
Строительные конструкции — несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений.
Пожарная опасность — состояние, при котором возможно возникновение и развитие пожара.
Строительный материал — материал, предназначенный для создания строительных конструкций зданий и сооружений и изготовления строительных изделий.
Эксплуатация — стадия жизненного цикла объекта, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество (работоспособное состояние).
Облицовка — жесткий, полужесткий, часто готовый листовой материал, который обеспечивает механическую защиту и/или защиту от воздействия окружающей среды или применяется в качестве декоративной отделки теплоизоляции.
Проемы-отверстия для окон, дверей и т.п. в стенах или перегородках.
Пустоты — выемка, паз, полость.
Стыки — место, где соединяются два конца, края.
Наружные стены — стена, отделяющая внутреннее пространство здания или сооружения от внешней среды.
Фасад здания — наружная сторона здания или сооружения.
Глинобитные дома — строения, возводимые из глины или из земли, содержащей значительную примесь глины, частицы которой плотно соединяются между собой посредством уколачивания или утрамбовки.
Полимерные материалы — материалы на основе высокомол. соед.; обычно многокомпонентные и многофазные.
Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформирования и разрушения под действием ударной нагрузки.
Коробление — искривление, ссыхание.
Предел огнестойкости — показатель огнестойкости несущей и (или) ограждающей конструкции, определяемый временем (в минутах) от начала огневого испытания при стандартном температурном режиме до проявления одного или последовательно нескольких нормируемых для данной.
Несущая способность — максимальная нагрузка, которую могут нести строительные конструкции, их элементы, а также грунты оснований без потери их функциональных качеств.
Опорные узлы — узел фермы, устанавливаемый на опору.
Планировка помещений — изображение в определенном масштабе его объемно планировочной структуры в виде ортогональной проекции его горизонтального сечения на плоскость.
Асбестоцемент — строительный материал, получаемый при твердении водной смеси цемента и асбеста.
Полимерные пленки — сплошные слои полимеров толщиной, как правило, менее 0,5 мм.
Оштукатуривание — нанесение слоев штукатурных строительных растворов на различные поверхности.
Все термины взяты из Интернет-сайта https://dic.academic.ru/
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/esse/na-temu-ognezaschityi-derevyannyih-konstruktsiy/
1 Е.А. Попова, Расщепкина Е.А., Пожарная безопасность в строительстве[текст]: учебное пособие / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. — Издательство Кемерово, 2015. — 128 с.
2 Ю. Михайлов., Пожарная безопасность в строительстве[текст]. Издательство «Альфа-Пресс», 2012. — 144 с.
3 В.Ф. Иванов, Деревянные конструкции[текст]. Издательство Ленинград, 1956. -309 с.
