Анализ пожарной опасности сейсмозащитных деформационных швов

Полный текст

Введение В статье преимущественно рассматриваются деформационные швы, используемые при установке алюмопанелей для дизайна зданий и сооружений, однако основные выводы по результатам исследования в достаточной степени подходят и для других деформационных швов1, используемых в строительстве. При сейсмической нагрузке деформационные швы достаточно часто рассыпаются (разрушаются), что позволяет в последующем вторичным пожарам свободно добираться до горючего наполнителя и основы строительной конструкции. В связи с этим пожарная опасность деформационных швов, прежде всего, состоит в том, что пространство, открытое из-за технологии шва, доступно огню, так как часто технологически жесткость, прочность и огнестойкость деформационного шва ниже, чем у материала конструкции, который он должен защищать. В Узбекистане пока не разработаны отечественные стандарты, и в деформационные швы чего только не закладывают [1-2; 4]: от доски, обмазанной битумом, до пенопласта или пенополистирола, поэтому пожарная опасность деформационных швов очень высокая. На рисунках, расположенных ниже, видны отверстия, через которые пламя может добраться до горючих материалов. Рис. 1. Исполнение сейсмических деформационных швов [Figure 1. Execution of seismic expansion joints] Конструктивно деформационный шов состоит из алюминиевых направляющих с плотно вставленным уплотнительным профилем (рис. 1). Данный вид шва специально разработан и исполнен для районов с повышенной сейсмической активностью. Он рассчитан на высокие показатели деформационных перемещений во всех плоскостях. Также данная конструкция подходит для широких швов - до 500 мм[8]. В зависимости от ширины шва меняется лишь пластина, жестко соединяющая два профиля конструкции между собой. Испытания профилей сейсмических швов на сейсмопожароопасный фактор Конструкция шва препятствует попаданию внутрь него грязи и обеспечивает водонепроницаемость и устойчивость к износу при тяжелых эксплуатационных условиях. Результаты испытания профилей сейсмических швов на сейсмопожароопасный фактор сведены в таблице. Швы технологически не требуют проведения профилактических работ и устойчивы к старению [3]. Уплотнительный профиль изготовлен из плотной термо-, свето-, озоно-, морозостойкой резины на основе этиленпропиленового каучука (EPDM) и устойчив к воздействию озона, ультрафиолета, маслам, бензину и антиобледенительным солям. Однако этот тип деформационного шва является достаточно пожароопасным, так как сейсмонагрузка способна быстро разрушить его и образовать в строительной конструкции композиции здания значительные отверстия. Кроме того, в ходе горения разрушаются (деструктивное разложение наполнителя) и слои между основными металлическими конструкциями, создавая еще большие отверстия, дающие возможность распространению неконтролируемого горения. На рис. 3 показан результат пожара в многоэтажном здании. Поскольку в технологии возведения здания использовались конструктивно-технологические швы, горение получило возможность распространяться не только снизу вверх, но и по горизонтали, а также внутрь здания. Через эти швы и отверстия, образовавшиеся в ходе вторичных пожаров (после землетрясения), пламя начинает разрушать основные несущие конструкции, в результате чего происходит разрушение всего здания. Эта версия подкрепляется следующей информацией. Маджидов И.У., Ибрагимов Б.Т., Сулейманов А.А. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15. № 1. С. 75-80 Таблица Испытание профилей сейсмических швов на сейсмопожароопасный фактор [Table. Test profiles of seismic joints on the seismic/fire factor] Т/Н Термическая нагрузка, °С [Thermal load, °С] Балльность сейсмонагрузки [Earthquake intensity degree] Разрывная машина Р100 [Pull test machine Р100] 1 Без термической нагрузки [Thermal load free] 4-6 7-9 σсм = 200 МПа τср = 60 МПа σсм = 180 МПа τср = 50 МПа 2 100 4-6 7-9 σсм = 180 МПа τср = 56 МПа σсм = 140 МПа τср = 48 МПа 3 200 4-6 7-9 σсм = 150 МПа τср = 52 МПа σсм = 120 МПа τср = 42 МПа 4 300 4-6 7-9 σсм = 130 МПа τср = 45 МПа σсм = 100 МПа τср = 34 МПа 5 400 4-6 7-9 σсм = 110 МПа τср = 36 МПа σсм = 87 МПа τср = 26 МПа 6 500 4-6 7-9 σсм = 90 МПа τср = 32 МПа σсм = 78 МПа τср = 22 МПа 7 600 4-6 7-9 σсм = 84 МПа τср = 18 МПа σсм = 61 МПа τср = 16 МПа Рис. 2. Схемы применения сейсмического деформационного шва в конструкции [Figure 2. Scheme of application of the seismic expansion joint in the structure] Рис. 3. Результат пожара в многоэтажном здании (охват пламени со всех сторон) [Figure 3. The result of a fire on a multi-storey building (flame coverage on all sides)] В результате проникновения пламени к горючей основе в здании возникают крупные и опасные пожары. На рис. 4 видно, что для улучшения дизайна здания использовались алюмопанели. На стыках конструкций таких типов панелей используются деформационные швы. В результате горение получило возможность для быстрого распространения, когда согласно Боевому уставу пожарной охраны (БУПО) необходимо предпринимать оперативные действия с применением специальных технических средств, а также привлекать дополнительные силы [6]. Рис. 4 иллюстрирует переход горения на верхние этажи, отрезающий путь для эвакуации и спасения пострадавших. Если же пожар произойдет на самом верхнем этаже (рис. 4, справа), то отвалившиеся конструкции покрытия, установленные с целью улучшения дизайна здания, не только сгорят сами, но создадут угрозу полного выгорания материальных ценностей внутри здания. Данное обстоятельство подтверждает статистика пожаров в республике Узбекистан, где при возведении зданий и сооружений использовались деформационные швы. Рис. 4. Пожар в многоэтажном здании [Figure 4. Fire in a multi-storey building] Даже заполнение деформационных швов минеральной ватой, вопреки ожиданиям, не защищает деформационные швы при пожаре. Большая часть противопожарных материалов (например, та же минеральная вата) относятся к классу строительных материалов КМ0, группа «негорючие» (НГ), но для эффективной противопожарной защиты только этого факта недостаточно. Хорошей защитой в таких случаях может являться использование защитной строительной конструкции из слоя негорючих и эластичных материалов на основе волластонита и базальтового волокна. Высокая огнестойкость и достаточная эластичность позволяет им препятствовать разрушению строительной конструкции при сейсмических нагрузках [5; 8]. Подводя итог, можно сказать, что правильное использование деформационных швов для защиты сооружений с точки зрения пожарной безопасности - это достаточно актуальная задача. К сожалению, в Узбекистане это направление только развивается [10]. В Европе теме противопожарной защите деформационных швов посвящено 2 стандарта: EN 1366-4:2006+A1:2010. Fire resistance tests for service installations. Linear joint seals [Инженерное оборудование зданий. Испытания на огнестойкость. Линейные уплотнения швов] и EN 13501-2:2007. EN 13501-2:2007. Fire classification of construction products and building elements. Part 2. Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilation services, NEQ [Пожарная классификация строительных изделий и элементов зданий. Классификация с использованием результатов испытаний на огнестойкость, за исключением вентиляционных систем]. Еще одним видом защиты является покрытие сейсмических деформационных швов специальными огнезащитными термопокрытиями (являющимися достаточно эластичными при эксплуатации). Обязательной является защита строительной конструкции и здания в целом, а также огнезащита всех транзитных трубопроводов и коммуникаций [7; 9; 11]. Выводы Деформационные швы, исполняемые как специальные антисейсмические защитные конструкции, обладают повышенной пожарной опасностью из-за нарушений элементарных требований противопожарной безопасности. В связи с этим в республике Узбекистан крайне важна разработка специальных нормативных документов, вносящих конкретные правила исполнения деформационных швов, особенно предназначенных для повышения сейсмобезопасности зданий и сооружений.

Об авторах

Иномжон Урушевич Маджидов

Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

Автор, ответственный за переписку.
Email: vazir@edu.uz

доктор технических наук, профессор

Республика Узбекистан, 100100, Ташкент, ул. 2-я Чимбайская, 96

Бахром Ташмуратович Ибрагимов

Институт пожарной безопасности МВД Республики Узбекистан

Email: ibragimov-dem@yandex.com

кандидат технических наук, докторант

Республика Узбекистан, 100123, Ташкент, ул. Сергели, д. 4, корп. 1А

Адылжан Арифджанович Сулейманов

Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова

Email: baxa332@gmail.com

доктор технических наук, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности

Республика Узбекистан, 100100, Ташкент, ул. Университетская, 1-3

Список литературы