ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПОЖАРЕ

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ
ОБОРОНЫ, ЧЕРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ
СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ
ПОЖАРЕ
Рабочая программа.
Срок обучения 3 года – очно
Москва 2009 г.
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ
ОБОРОНЫ, ЧЕРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ
СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
«Утверждаю»
ИО начальника Академии ГПС
МЧС России
генерал-майор внутренней службы
А.А.Федосеев
«___» ________________200_ г.
РАБОЧАЯ
ПРОГРАММА
ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ
ПОЖАРЕ
Срок обучения 3 года очно
Специальность 280104.65 - «Пожарная безопасность»
Одобрена
Решением Ученого Совета
Академии ГПС МЧС России
Протокол № 8 от 10.09.2009 г.
Москва 2009 г.
2
Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. Рабочая программа. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. – с.
Программа подготовлена доцентом Ю.Г.Шевкуненко , к.т.н., доцентом М.М. Казиевым; к.т.н., доцентом В.М. Бубновым, старшим преподавателем Е.Л.Бариновой .
Под редакцией д.т.н., профессора Б.Б. Серкова.
Рецензенты:
профессор кафедры «Строительные конструкции» Военнотехнического университета при Федеральном Агенстве Специального
строительства России к.т.н., доцент Фролов А.Ю.;
начальник кафедры инженерной теплофизики и гидравлики д.т.н.,
доцент Пузач С.В.
Академия ГПС МЧС России, 2009 г.
3
Пояснительная записка.
Рабочая программа дисциплины «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» федерального цикла ГСЭ (СД) составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования второго поколения по специальности 280104.65
«Пожарная безопасность» и определяет содержание и структуру дисциплины.
1. Целью изучения дисциплины «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» является приобретение слушателями знаний, касающихся поведения строительных материалов, конструкций, зданий и сооружений при пожаре.
2. Задачи дисциплины: слушатели должны получить знания в области оценки пожарной опасности строительных материалов и конструкций, противопожарного нормирования их применения, а также устойчивости при пожаре здания в целом.
3. Место дисциплины в профессиональной подготовке выпускника:
дисциплина занимает ключевое место в системе подготовки квалифицированного инженера пожарной безопасности для органов Государственной
противопожарной службы МЧС России , базируется на таких дисциплинах, как : Высшая математика, Физика, Химия, Физико-химические основы
развития и тушения пожара, Механика, Прикладная механика, Теплотехника, Материаловедение и технология материалов, Теория горения и взрыва, и является основой для изучения ряда дисциплин таких как: Метрология, стандартизация и сертификация, Организация и ведение аварийноспасательных работ, Тактика сил РСЧС и ГО, Организация защиты населения и территории от ЧС, Пожарная безопасность в строительстве, Пожарная тактика, Надзорная деятельность МЧС, Государственный пожарный надзор, Расследование и экспертиза пожаров.
4. Организационно-методические указания: на изучение данной
дисциплины отводится 127 часов, из которых лекции составляют 32 часа,
практические занятия – 38 часов ( включая упражнения и контрольные работы по металлическим, деревянным, железобетонным конструкциям), лабораторные работы – 14 часов, самостоятельная работа – 46 часов.
При составлении рабочей программы учитывалось, что слушатели,
закончившие средние пожарно-технические училища, имеют общее представление о поведении строительных материалов и конструкций в условиях пожар, а также навыки по оценке их пожарной опасности.
5. Требования к уровню освоения дисциплины. В результате изучения
дисциплины слушатель должен :
4
иметь представление о видах строительных материалов и типах конструкций, технологических процессах их производства, основных свойствах строительных материалов;
знать факторы и параметры, определяющие поведение строительных
материалов и конструкций при пожаре в зданиях и сооружениях, а также
при чрезвычайных ситуациях (ЧС); стандартные методы экспериментальной оценки параметров, характеризующих пожарную опасность строительных материалов, а также огнестойкость строительных конструкций,
методы расчетной оценки строительных конструкций;
уметь анализировать и оценивать соответствие строительных материалов, конструкций и зданий требованиям Федерального Закона №123ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»; разрабатывать квалифицированные рекомендации и технические решения по
снижению пожарной опасности строительных материалов и повышению
огнестойкости конструкций;
иметь навыки по оценке и прогнозированию потенциальной пожарной опасности и поведения новых видов строительных материалов и конструкций в условиях пожара.
Проведение практических занятий, а также выполнение лабораторных
и контрольных работ позволит слушателям закрепить теоретические знания, полученные на лекционных занятиях. Упражнение по проверке соответствия строительных материалов и конструкций требованиям пожарной
безопасности (экспертиза) выполняется с применением реальных проектов.
Слушатели представляют письменные отчеты по лабораторным и контрольным работам, упражнениям.
Изучение дисциплины завершается сдачей семестрового зачета за третий семестр и итогового экзамена по темам всех разделов дисциплины.
Распределение часов по разделам и темам представлено в тематическом плане.
5
Введение.
Предмет, задачи структура и содержание дисциплины, значение ее в
профессиональной подготовке выпускника Академии.
Основные тенденции развития производства строительных материалов, конструкций и их учет при проектировании и строительстве зданий и
сооружений.
Примеры эффективного использования знаний и навыков, приобретенных при изучении дисциплины, для решения вопросов противопожарной защиты зданий и сооружений.
Методические рекомендации по изучению дисциплины, ее связь с
другими дисциплинами учебного плана.
Раздел 1. Строительные материалы и их поведение в условиях пожара.
Тема 1. Основные процессы и параметры, характеризующие поведение материалов в условиях пожара.
Понятие о структуре материалов. Кристаллические и аморфные тела.
Дефекты кристаллической структуры. Модификационные превращения.
Химико–физические процессы. Понятие о физических, механических и теплофизических свойствах материалов. Статическая и кинетическая теория
разрушения.
Изменения теплофизических характеристик при нагревании материала. Ползучесть, температурные деформации, теплостойкость.
Изменения теплофизических характеристик при нагревании. Тепловая
инерция материала. Тепловлагоперенос в капиллярно-пористых телах.
Пожарно-технические характеристики материалов. Критические условия воспламенения и распространения горения. Характеристики тепловыделения, дымовыделения и газовыделения. Понятие об опасных факторах
пожара.
Тема 2. Методы исследования поведения материалов в условиях пожара.
Экспериментальные методы исследования механических свойств
строительных материалов. Методы термического анализа. Кислородный
индекс. Определение показателей воспламеняемости и распространения
пламени, тепловыделения, токсичности продуктов горения. Аттестационные методы исследований и огневых испытаний. Классификация строи-
6
тельных материалов по пожарной опасности в соответствии с Федеральным Законом №123-ФЗ.
Тема 3. Поведение каменных (минеральных) материалов в условиях
пожара.
Основные виды и характерные свойства каменных материалов, применяемых в строительстве. Основные процессы и особенности поведения
при нагреве. Модификационные превращения минеральных составляющих. Роль кварца в композициях. Процессы дегидратации и диссоциации
минеральных составляющих. Влияние температурных деформаций (напряжений). Особенности влагопереноса и влияние физически и химически
связанной воды.
Роль безводных соединений, образующихся при обжиге керамических
материалов.
Изменение механических и теплофизических свойств каменных материалов в процессе нагревания. Совместное влияние тепловлагопереноса и
механических нагрузок на поведение каменных материалов в условиях
пожара.
Сравнительная оценка поведения различных видов каменных материалов в условиях пожара.
Тема 4. Поведение строительных металлов и сплавов в условиях пожара.
Основные виды и особенности металлов и сплавов, применяемых в
строительстве. Процессы, происходящие в металлах и сплавах при нагревании и определяющие изменение механических и теплофизических
свойств.
Особенности поведения горячекатаной, холоднотянутой, термически
упрочненной и легированной сталей в условиях пожара. Особенности поведения алюминиевых сплавов.
Тема 5. Поведение древесины и материалов на ее основе в условиях
пожара.
Область использования древесины и материалов на ее основе в современном строительстве. Особенности физического и химического строения
древесины. Влияние строения древесины и ряда внешних факторов на физические, механические и теплофизические свойства древесных материалов.
7
Поведение древесных материалов при нагревании. Особенности термоокислительной деструкции. Изменение механических характеристик.
Воспламенение, горение, тление древесины и материалов на ее основе.
Параметры, характеризующие пожарную опасность древесины и древесных материалов. Скорость обугливания, массовая скорость выгорания и
скорость распространения пламени. Теплота сгорания. Дымообразующая
способность. Токсичность продуктов терморазложения и горения.
Тема 6. Поведение полимерных строительных материалов в условиях
пожара.
Полимеры и пластмассы, используемые в строительстве, особенности
их строения. Поведение пластмасс при нагревании: термопластичность,
термореактивность, изменение механических характеристик, теплостойкость, термоокислительная деструкция. Предельные условия воспламенения и горения пластмасс.
Критический тепловой поток воспламенения и распространения пламени. Тепловыделение при горении. Дымообразование. Состав продуктов
термического разложения и горения. Синергизм при воздействии опасных
факторов пожара на человека. Требования Технического регламента и
Сводов правил.
Тема 7. Способы снижения пожарной опасности строительных материалов.
Способы повышения стойкости каменных материалов к нагреву. Рациональный подбор компонентов. Введение специальных добавок. Способы повышения стойкости металлов и сплавов к нагреву. Легирование. Теоретические основы огнезащиты древесины, древесных материалов и пластмасс. Химические способы огнезащиты древесины и пластмасс. Антипирены, дымо- и токсидепрессанты. Физические (поверхностные) способы
защиты. Сравнительная эффективность различных видов огнезащиты.
Экономические и экологические аспекты огнезащиты.
Раздел 2. Здания, сооружения, строительные конструкции, их огнестойкость и пожарная опасность.
Тема 8. Поведение зданий и сооружений в условиях пожара, обеспечение их степени огнестойкости и конструктивной пожарной безопасности.
8
Поведение зданий и сооружений при пожарах, как в обычных условиях, так и при ЧС. Аналитический обзор отечественных и зарубежных результатов испытаний натурных фрагментов зданий с различными конструктивными схемами.
Огнестойкость зданий: степень огнестойкости, класс конструктивной
пожарной опасности в соответствии с Федеральным Законом №123-ФЗ и
Сводом правил. Классификация зданий по огнестойкости. Фактическая и
требуемая степень огнестойкости здания.
Огнестойкость строительных конструкций: предел огнестойкости,
класс пожарной опасности. Классификация конструкций по огнестойкости.
Фактическая и требуемая огнестойкость конструкций.
Современные системы нормирования огнестойкости зданий и строительных конструкций. Методы экспериментальной и теоретической оценки огнестойкости строительных конструкций. Методика экспертизы
строительных конструкций.
Основные задачи по обеспечению устойчивости зданий и сооружений
при ЧС. Методика прогнозирования последствий ЧС и оценка устойчивости объектов строительства.
Тема 9. Огнестойкость металлических конструкций.
Область применения металлических конструкций, их достоинства и
недостатки.
Поведение в условиях пожара несущих металлических конструкций:
балки, фермы, колонны, легкие металлические конструкции, структурные
и мембранные конструкции.
Ограждающие конструкции, содержащие металлические элементы, и
их поведение в условиях пожара. Оценка предела огнестойкости металлических конструкций: статическая и теплотехническая части расчета незащищенных конструкций и их элементов; особенности расчета предела огнестойкости защищенных конструкций. Способы повышения огнестойкости металлических конструкций и перспективы их совершенствования.
Тема 10. Огнестойкость деревянных конструкций.
Область применения деревянных конструкций. Ограждающие конструкции с применением древесины и их поведение в условиях пожара. Соединения элементов деревянных конструкций и их поведение в условиях
пожара. Несущие деревянные конструкции и их поведение в условиях пожара: балки, арки, рамы. Способы повышения огнестойкости и снижения
пожарной опасности деревянных конструкций.
9
Оценка предела огнестойкости деревянных конструкций по критическим размерам сечения их элементов при растяжении, сжатии, поперечном
изгибе, а также элементов, работающих в условиях сложного сопротивления.
Тема 11. Огнестойкость железобетонных конструкций.
Виды железобетонных конструкций и область их применения. Особенности работы железобетонных конструкций в процессе нормальной
эксплуатации. Особенности поведения несущих и ограждающих железобетонных конструкций в условиях пожара.
Методы расчета огнестойкости железобетонных конструкций. Оценка предела огнестойкости железобетонных конструкций и их элементов.
Особенности расчета предела огнестойкости статически неопределимых
конструкций. Расчеты несущей способности сечений конструкций со случайным эксцентриситетом и с эксцентриситетом большим случайного.
Первый и второй случаи внецентренного сжатия.
Способы повышения огнестойкости железобетонных конструкций и
огнезащита узловых соединений.
Лабораторные работы
№
п/п
Номер
учебной
темы
1.
1, 3
2.
1, 4
3.
2, 6
4.
5, 7
5.
9
6.
10
7.
11
Наименование работы
Время на Время самостоявыполнение тельной работы,
на
и защиту, ч необходимое
подготовку, ч
Оценка изменения прочности бе2
1
тона при нагревании
Оценка изменений механических
2
1
свойств стали при нагревании
Определение горючести строи2
1
тельных пластмасс
Испытание эффективности огне2
1
защиты древесины
Огнестойкость
металлических
2
1
конструкций
2
1
Определение предела огнестойкости элемента деревянной конструкции
Определение предела огнестойко2
1
сти железобетонной плиты
Итого
14
7
10
Упражнения
№
п/п
1.
Номер
учебной
темы
8, 9
2.
8, 10
3.
8, 11
Наименование работы
Время на
Время на самовыполнение стоятельную раи защиту, ч боту, ч
4
1
Проверка соответствия металлических
конструкций
требованиям
пожарной
безопасности (упражнение 1)
4
1
Проверка соответствия деревянных конструкций требованиям пожарной безопасности (упражнение 2)
4
1
Проверка соответствия железобетонных
конструкций
требованиям
пожарной
безопасности (упражнение 3)
Итого
12
3
Семинары и практические занятия
№
п/п
Номер
учебной
темы
1.
4
2.
5
3.
8
4.
9
5.
10
6.
11
7.
11
8.
11
Темы семинаров (с) и практических занятий (п)
Поведение строительных металлов и сплавов в условиях пожара (с)
Поведение древесины и материалов на ее
основе в условиях пожара (с)
Теоретические основы разработки методов
расчета огнестойкости строительных конструкций (с)
Решение практических задач по оценке критической температуры и пределов огнестойкости незащищенных и защищенных металлических конструкций и их элементов (п)
Решение практических задач по оценке пределов огнестойкости деревянных конструкций и их элементов (п)
Огнестойкость изгибаемых железобетонных
элементов (п)
Огнестойкость сжатых железобетонных
элементов (п)
Огнестойкость статически неопределимых
железобетонных элементов (п)
Итого
Время на саВремя на семинары, пракмостоятельтические заняную работу,ч
тия, ч
5
2
2
4
8
2
4
4
2
2
2
20
2
1
1
1
1
23
11
Контрольные работы
№
п/п
Номер
учебной
темы
1
9
2
10
3
11
Наименование работы
Оценка предела огнестойкости элементов
металлической конструкции, находящейся в
условиях пожара
Расчет предела огнестойкости сжатоизгибаемого деревянного элемента
Расчет огнестойкости статически неопределимых железобетонных элементов
Итого
Время, ч, на
самостояаудитортельную
ные заняработу
тия
2
1
2
1
2
1
6
3
Литература.
К разделу 1 (Темы 1-7). Строительные материалы и их поведение в условиях пожара.
Основная.
Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре : Учебник – М.: Академия ГПС
МЧС России, 2003.-656с.
Демехин В.Н., Серков Б.Б. и др. Методические указания к проведению лабораторных
работ по дисциплине « Здания , сооружения и их устойчивость при пожаре». – М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. – 85 с.
Федеральный Закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
СП 2.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты.
Дополнительная.
ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть».
ГОСТ 30402-96 «Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость».
ГОСТ Р 51032-97 «Материалы строительные. Метод испытания на распространение
пламени».
ГОСТ 12.1.044-89 «Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность
веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».
ГОСТ 16363-98 «Средства огнезащитные для древесины. Методы определения огнезащитных свойств».
ГОСТ Р 53292-2009 «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов
на ее основе. Общие требования. Методы испытаний».
ГОСТ Р 53293-2009 «Пожарная опасность веществ и материалов. Материалы, вещества
и средства огнезащиты. Идентификация методами термического анализа».
ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности».
Домокеев А.Г. Строительные материалы: Учебник для строительных вузов. 2-ое изд.
перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 495 с.
12
Баратов А.Н. и др. Пожарная опасность строительных материалов. – М.: Стройиздат,
1988. – 380 с.
Романенко И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. – М.: Стройиздат, 1992. – 350 с.
К разделу 2 (Темы 8-11). Здания, сооружения, строительные конструкции, их огнестойкость и пожарная опасность.
Основная
Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре : Учебник – М.: Академия ГПС
МЧС России, 2003.-656с.
Пожарная профилактика в строительстве: Учебник для вузов МВД СССР. – М.:
ВИПТШ МВД СССР, 1985. – 452 с.
Мосалков И.Л., Мальцев Г.В., Фролов А.Ю. Методические указания к выполнению
контрольной работы № 2 по дисциплине «Здания, сооружения и их поведение в условиях
пожара». – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1991. – 96 с.
Бубнов В.М. Задачи и упражнения по огнестойкости металлических конструкций. Методическое пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2004, - 67 с.
Бубнов В.М. Пожарно-техническая экспертиза строительных конструкций. Методическое пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2004, - 168 с.
Федеральный Закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
СП 2.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты.
СП 4.13.130.2009 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения
пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям.
СНиП II-23-81* Стальные конструкции.
СП 53-102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций.
СНиП II-25-80 Деревянные конструкции.
СТО 36554501-002-2006 Деревянные клееные и цельнодеревянные конструкции. Методы проектирования и расчета.
СТО 36554501-006-2006 Стандарт организации. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций.
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции.
Дополнительная.
ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость.
Общие требования».
ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость.
Несущие и ограждающие конструкции».
ГОСТ 30403-96 «Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности».
ГОСТ 31251-2003 «Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности. Стены наружные с внешней стороны».
13
Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. – М.: Стройиздат,
1988. – 143 с.
Ройтман М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. – 2-е изд. перераб. и
доп. – М.: Стройиздат, 1985. – 590 с.
Милованов А.Ф. Огнестойкость железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1986.
– 224.
Романенков И.Г., Зигерн – Корн В.Н. Огнестойкость строительных конструкций и эффективных материалов. – М.: Стройиздат, 1984 г. – 240 с.
Бартелеми Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций / Пер. с франц.
Под редакцией В.В. Жукова. – М.: Стройиздат, 1985. – 216 с.
14