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 4 года –заочно
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 4 года заочно
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 12 часа,
практические занятия – 8 часов, лабораторные работы – 4 часа, самостоятельная работа – 103 часа.
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»и
Сводов правил ; 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. Слушатели представляют письменные отчеты по лабораторным и контрольным работам.
Изучение дисциплины завершается сдачей 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. Метод 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 строительных материалов по пожарной опасности в соответствии с Федеральным Законом №123-ФЗ и требования, предъявляемые к ним.
6
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.
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.
7
Полимеры и пластмассы, используемые в строительстве, особенности их
строения. Поведение пластмасс при нагревании: термопластичность, термоактивность 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.
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.
8
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.
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.
9
Лабораторные работы
№
п/п
1.
4.
Наименование работы
Оценка изменения прочности бетона при нагревании
Испытание эффективности
огнезащиты древесины
Итого
Время самостоятельВремя на выполнение ной работы, необходимое на подготовку,
и защиту, ч
ч
2
10
2
10
4
20
Семинары и практические занятия
Номер
учебной
темы
Темы семинаров (с) и практических занятий (п)
Время на
практические
занятия, ч
9
Решение практических задач по оценке критической температуры и пределов огнестойкости незащищенных и защищенных металлических конструкций и их элементов (п)
2
2.
10
Решение практических задач по оценке пределов огнестойкости деревянных конструкций и их элементов (п)
2
3.
11
4.
11
№
п/п
1.
Огнестойкость изгибаемых железобетонных
элементов (п)
Огнестойкость сжатых железобетонных
элементов (п)
Итого
2
2
8
Время на
самостоятельную работу, ч
21
21
21
20
83
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.
Казиев М.М., Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Шевкуненко Ю.Г. Методические указания и
контрольные задания по курсу «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» - М.:
Академия ГПС МЧС России, 2008.
Федеральный Закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
10
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».
Зенков Н.И. Строительные материалы и их поведение в условиях пожара. – М.:ВИПТШ
МВД СССР, 1974. – 176 с.
Домокеев А.Г. Строительные материалы: Учебник для строительных вузов. 2-ое изд.
перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 495 с.
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 8-13). 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.
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.
Федеральный Закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
СП 2.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости
объектов защиты».
СП 4.13130.2009 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».
11
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».
Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания. М.: Высшая
школа, 1987. – 351 с.
Маклакова Т.Г. Архитектура . – М.: Издательство АСВ, 2004. – 464 с.
Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. – М.: Стройиздат,
1988. – 143 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.
12