В статье анализируются современные способы повышения огнестойкости железобетонных несущих конструкций. Обоснованы факторы повышения огнестойкости железобетонных несущих конструкций здания МФЦ «Балтия Молл».
Ключевые слова: пожарная безопасность, огнестойкость, несущие конструкции, здания, обнаружение, технологии, объект защиты.
Железобетонные конструкции широко используются в зданиях и сооружениях различного назначения, в том числе общественного. По требованиям противопожарной безопасности они нуждаются в эффективной огнезащите. «Благодаря соблюдению требований бетонные стены, перекрытия, элементы каркаса дольше сопротивляются термическому воздействию, не деформируясь и, соответственно, не превращаясь в источник угрозы для людей. Под воздействием высоких температур конструкции становятся хрупкими, от них откалываются куски, что может привести к полному разрушению объекта. Это объясняется свойствами бетона» 7.
При температуре выше 250–300 °C разрушается цементная структура, а когда она достигает 550°C, зерна кварца, содержащиеся в песке и щебне, переходят в другую модификацию, и их объем увеличивается. Термическое воздействие изменяет размеры арматуры внутри бетона; влага, содержащаяся в материале, под действием огня закипает и провоцирует взрывные откалывания отдельных кусков. При тушении пожара водой образуются большие трещины, вызванные разницей в тепловой деформации того или иного элемента. Негативных последствий можно избежать, пользуясь огнезащитными покрытиями.
«Выделяют две разновидности огнезащиты: пассивный и конструктивный. Пассивная защита предполагает использование тонкослойных защитных составов (водные, органорастворимые и эпоксидные краски). При нагревании тонкослойные покрытия вспучиваются и увеличиваются в объеме, в результате образуется плотный пористый защитный слой, который имеет очень низкую теплопроводность. Такие покрытия не утяжеляют конструкцию, легко наносятся, не выделяют токсичных веществ под действием высоких температур. Лучшие смеси способны обеспечить защиту бетона от воздействия открытого пламени в течение 150 минут. Они эффективно препятствуют распространению огня и дыма и помогают локализовать возгорание» 4.
Под конструктивной огнезащитой понимают повышение огнестойкости конструкций, изготовленных из бетона, с помощью облицовки огнеупорными панелями, специальной штукатуркой и бетонированием. Облицовка огнезащитными плитами-эффективный метод огнезащиты ж / б конструкций. Предел огнестойкости повышается до 360 минут. Плиты изготавливают с применением наполнителей: вспучиваемых веществ (вермикулита и перлита), огнестойких материалов и минеральных волокон.
Оштукатуривание обеспечивает эффективную огнезащиту железобетона (до 240 минут). Главный недостаток метода-пониженная влагостойкость материала. Эту технологию огнезащиты допустимо применять только внутри сухих помещений. Бетонирование предполагает нанесение дополнительного слоя бетона. Это приводит к увеличению веса, размеров и прочности защищаемых элементов. Этот способ огнезащиты железобетона обычно применяют во время реконструкции при необходимости укрепить старые, частично разрушенные конструкции.
«В зависимости от температур, которым будет противодействовать железобетон, существует ряд методов и средств для повышения пределов огнестойкости конструкций. В практике строительства применяется несколько способов пассивной огнезащиты, а именно: увеличения толщины бетона, применение штукатурных покрытий, установка экранов и облицовки, нанесения тонкослойных покрытий» 8. У каждого из приведенных способов огнезащиты несущих конструкций существуют свои положительные и отрицательные моменты.
Рис. 1. Современные способы повышения огнестойкости железобетонных несущих конструкций 5
Пользуясь данными рекомендациями, в целях повышения предела огнестойкости несущих конструкций в условиях внутреннего пожара МФЦ «Балтия Молл» была выбрана краску на водной основе с огнезащитными свойствами «ТЕРМИОН ОГНЕЗАЩИТА 01» [4]. Данная краска специально разработана для увеличения порога огнестойкости конструкций и сооружений жилого и промышленного назначения до 2-х часов.
Здание МФЦ «Балтия Молл» располагается в Калининградской области, Гурьевский муниципальный округ, Приморское кольцо, 2.
Многофункциональный центр предназначен для размещения торговых площадей, развлекательного центра и предприятий общественного питания.
Расположение здания на участке учитывает особенности работы многофункциональных центров. Покупатели в основном приезжают на собственном автотранспорте, поэтому основная площадь участка занята парковкой, а здание расположено в северо-восточной части участка, что минимизирует путь грузового транспорта в зону разгрузки.
Количество людей, находящихся на объекте, в дневное и ночное время может меняться. Одномоментное нахождение людей в комплексе в будний день «в час пик» — 870 человек, в выходной день «в час пик» — 1440 чел
Количество посадочных мест (для общепита) чел. 150. Служба эксплуатации здания чел. 30 в ночное время 13. Кинозалы имеют 335 посадочных мест: 1 зал на 136 человек; 2 зал — 39 человек; 3 зал — 39 человек; 4 зал — 43 человек; 5 зал — 39 человек; 6 зал -39 человек.
Характеристика здания:
— класс функциональной пожарной опасности: кинотеатры — Ф 2.1; организации торговли — Ф 3.1; организации общественного питания — Ф 3.2; офисы — Ф 4.3; складские помещения — Ф 5.2.
— этажность здания — одноэтажное со встроенным 2-х этажным корпусом АБК, высота — 9–14,6 м.;
— размеры здания в плане — 336 х 165 м.;
— категория помещений по взрывопожарной опасности — нет;
— степень огнестойкости здания — II.
— класс конструктивной пожарной опасности здания — С 0.
Далее рассмотрим влияние тонкослойного покрытия на обеспечение прочности и противодействия взрывном разрушении в условиях внутреннего пожара МФЦ «Балтия Молл».
В молекулярном составе бетона находится вода, которая закипает до 250 °C, что приводит к частичному отламыванию кусков бетона за счет его взрыва. Это вызвано тем, что пар заполняет все полости железобетона. В основном взрыв в подобных конструкциях фиксируется при повышении температуры до 470–550 °C.
В исследуемой расчетной модели из конечных элементов такие показатели фиксировались два раза. На высоте 2,83 и 2,9 м по центру незащищенного перекрытия — это 538 и 517 °C соответственно.
После проведения оценки огнестойкости несущих конструкций в условиях внутреннего пожара МФЦ «Балтия Молл» с учетом защитного слоя с малой теплопроводностью показания датчиков изменились на 200 и 193 °C. Из этого следует, что в этой плоскости прогрева все же необходимо будет вносить коррективы в работу конструкции и ее элементов. Но при этом последствия пожара будут менее значительными. Восстановить прочность железобетона несущих конструкций МФЦ «Балтия Молл» можно будет до 90 %. Тушение пожара МФЦ «Балтия Молл» с более охлажденными стенами, арками, колоннами, балками и перекрытиями тоже будет происходить быстрее и эффективнее. Также использование тонкослойных покрытий является конструктивной необходимостью для несущих конструкций с большой теплопроводностью.
Литература:
- Абашкин А. А., Карпов А. В., Ушаков Д. В., Фомин М. В., Гилетич А. Н., Комков П. М., Самошин Д. А. Пособие по применению «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» — М.: ВНИИПО, 2014. — 226 с.
- Бубнов, В.М., Карпов А. С. «Огнестойкость железобетонных конструкций»: учеб. пособие / В. М. Бубнов, А. С. Карпов. — Москва: Академия ГПС МЧС России, 2009. — 76 с.
- Газдиев А. М., Кузьмин А. А., Романов Н. Н. Автоматизация определения предела огнестойкости металлических конструкций по потере несущей способности // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2022. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/ (дата обращения: 21.03.2023).
- Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: учебник / В. Н. Демехин, И. Л. Мосалков, Г. Ф. Плюснина [и др.]. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. — 656 с.
- Методика расчета режимов прогрева строительных конструкций в условиях внутреннего пожара / Н. Н. Романов [и др.] // Вестник международной академии холода. 2021. № 1. С. 84–93.
- Надежность железобетонных плит перекрытий в условиях пожаров / И. В. Костерин, С. В. Муслакова, В. И. Присадков [и др.] // Пожарная безопасность. — 2016.– № 3. — С. 94–97.
- Соломонов, В. В. Обеспечение огнестойкости и огнесохранности при проектировании монолитных железобетонных перекрытий высотных зданий / В. В. Соломонов, И. С. Кузнецова // Пожарная безопасность в строительстве — 2011 — № 1 — С. 32–34.
- Федоров А. В., Кузьмин А. А., Романов Н. Н., Минкин Д. А. Метод оценки эффективности огнезащиты стальных конструкций на объектах нефтегазового комплекса в условиях открытого пожара // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2017. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/ (дата обращения: 04.05.2023).
- Яковлев, А. И. Расчет огнестойкости строительных конструкций / А. И. Яковлев. — Москва: Стройиздат, 1988. — 143 с.
