Тема 1.2 Конструкційні елементи та частини будівель.

Мета: Вивчити конструкційні елементи та частини будівель, їх

властивості та застосування.

ПЛАН

1. Основні вимоги до будівель та їх елементів.

2. Спеціальні вимоги до будівель та споруд.

3. Функціональна пожежна небезпека.

4. Горючі будівельні матеріали.

5. Капітальність, Санітарно – технічні вимоги. Архітектурно – художні вимоги. Економічні вимоги.

Питання 1. Основні вимоги до будівель та їх елементів.

Будь – яка будівля та інженерна споруда повинна відповідати вимогам:

функціональної доцільності, конструкційної надійності, санітарно – технічним вимогам з урахуванням природно – кліматичних та місцевих умов, архітектурно – художньої виразності й економічної будівництва та експлуатації.

Вимоги функціональної доцільності проектного рішення – це

максимальна відповідність приміщень будівлі тим функціональним процесам, для яких вона призначена. Будь – яка будівля є матеріально – організованим середовищем перебування людини для здійснення нею різноманітних процесів: життєдіяльності, побуту, праці, відпочинку тощо.

Конструктивна надійність будівлі забезпечується її міцністю,

вертикальною стійкістю, просторовою жорсткістю, довговічністю та вогнестійкістю. Будівля повинна надійно захищати людей та обладнання від несприятливих силових та несилових випадків.

Надійність – це здатність конструкцій, будівель та споруд безвідмовно

виконувати задані функції упродовж розрахункового періоду експлуатації: гарантувати безпеку та комфортабельність людей, що проживають або працюють в будівлях та спорудах, забезпечувати заданий технологічний процес, нормальну роботу машин та обладнання протягом запроектованого строку служби. В даний час надійність характеризується двома коефіцієнтами: відношенням фактичного строку служби будівель без капітального ремонту до запроектованого строку служби; відношенням теоретичних експлуатаційних витрат до фактичних за період до капітального ремонту.

Надійність конструкцій, будівель та споруд забезпечується якістю вихідних матеріалів, виготовлення конструкцій, виконання проектних і будівельно – монтажних робіт, здійснення захисних заходів у відповідності зі ступенем агресивності середовища, культурою експлуатації будівель, своєчасним проведенням ремонтних робіт. Надійність будівель підвищується за умови забезпечення загальної міцності, просторової жорсткості та стійкості будівель, з підвищенням міцності з’єднання конструкцій та їх елементів.

Міцність – це здатність сприймати силові навантаження та впливи без руйнування й істотних залишкових деформацій.

Стійкість – це здатність зберігати рівновагу від перекидання або зсуву при силових навантаженнях і впливах.

Жорсткість – це здатність зберігати незмінну геометричну форму, виконувати свої статичні функції з незначними деформаціями (нормативними).

Крім забезпечення міцності, стійкості та жорсткості будівель всі окремі конструкції повинні бути довговічними.

Довговічність – це здатність будівель, споруд та їх конструкцій за встановленого режиму експлуатації зберігати задану якість без руйнування, надмірних деформацій та втрати зовнішнього вигляду. Довговічність будівель і споруд визначають строком служби їх основних конструкцій, а довговічність конструкцій та їх елементів залежить від матеріалу, умов експлуатації, конструктивних рішень, використання захисних матеріалів та заходів. На сьогодні час немає інженерних розрахунків, які визначили б довговічність. Встановлена нормами довговічність будівельних конструкцій, будівель та споруд є умовною та прийнята на основі багатолітнього досвіду їх експлуатації. Ступінь довговічності – необхідний термін служби, що вимірюється в роках. Встановлено три ступені довговічності конструкцій: І ступінь – при терміні служби не менше 100 років; ІІ ступінь – не менше 50 років; ІІІ ступінь – не менше 20 років.

Необхідний ступінь довговічності забезпечують підбором будівельних матеріалів. Вони повинні бути морозостійкими, вологостійкими, біостійкими, стійкими проти корозії тощо. Вимоги довговічності конструкції поширюються на її деталі, стики і вузли. Однією із умов забезпечення довговічності будівельного об’єкту є його здатність протидіяти впливу пожеж за визначений період.

Питання 2. Спеціальні вимоги до будівель та споруд.

Вогнестійкість – це спроможність будівель, будівельних конструкцій

та їх елементів зберігати свою здатність, а також чинити опір виникненню наскрізних опорів чи прогріванню до критичних температур, що сприятиме поширенню вогню.

У порівнянні з розвинутими і заможними країнами в Україні більш

жорсткі нормативи вогнестійкості будівель та споруд. Це пояснюється відсутністю досконалих систем пожежної сигналізації та засобів гасінням пожеж.

Засоби і способи пожежного захисту будівель та споруд

регламентують норми і правила, що базуються на набутому досвіді, наукових дослідженнях, технічних і економічних можливостях державної системи. Обов’язковими є вимоги: із забезпечення безпеки життя і здоров’я громадян, з охорони навколишнього природного середовища, надійності та довговічності будівель і споруд. Будівельні норми і правила регламентують протипожежні вимоги, виконання яких забезпечує визначений рівень пожежної безпеки.

У будівлях необхідно передбачати конструктивні, об’ємно –

планувальні та інженерно – технічні рішення, що мають забезпечити при пожежі: можливість евакуації людей незалежно від їхнього віку і фізичного стану назовні на прилеглу до будівлі територію; можливість врятувати людей; можливість доступу особистого складу пожежних підрозділів до осередку пожежі, а також проведення заходів з урятування людей і матеріальних цінностей; нерозповсюдження пожежі на поряд розташовані будівлі, в тому числі при обваленні будівлі, що горить; обмеження матеріальних збитків, включаючи будівлю та її обладнання, при економічно обґрунтованому співвідношенні величини збитків і втрат на протипожежні заходи, пожежну охорону та її технічне оснащення.

Основними нормативними показниками є: ступінь вогнестійкості будівель; мінімальна межа вогнестійкості конструкцій; максимальна межа поширення вогню по будівельних конструкціях; група горючості будівельного матеріалу; методи випробування вогнестійкості, горючості та розповсюдження вогню; висота, площа і ширина будівлі та протипожежних відсіків; влаштування протипожежних перешкод; розміщення приміщень; влаштування і протяжність шляхів евакуації, кількість, розміри і розташування евакуаційних виходів; протипожежні розриви між будівлями і спорудами; протипожежний водопровід і аварійна проти димна вентиляція; первинні та автоматичні системи оповіщення, сигналізація та гасіння пожеж тощо.

Пожежно – технічна класифікація будівельних матеріалів, конструкцій, приміщень, будівель, елементів і частин будівель ґрунтується на їх класифікації за властивостями, які сприяють виникненню небезпечних факторів пожежі та її розвитку, - пожежна небезпека, і за властивостями опору впливу пожежі та розповсюдження її шкідливих факторів – вогнестійкість. Пожежно – технічна класифікація призначається для установки необхідних вимог з протипожежного захисту конструкцій, приміщень, будівель, елементів і частин будівель в залежності від їх вогнестійкості та пожежної безпеки.

Питання 3. Функціональна пожежна небезпека.

Будівлі та їх приміщення з функціональної пожежної небезпеки

поділяють на класи в залежності від способу їх використання та ступеня вогнестійкості на випадок виникнення пожежі, безпека людей, які перебувають у них, буде під загрозою.

Ф 1 – для постійного проживання і тимчасового перебування людей.

Приміщення в таких будівлях, як правило, використовують цілодобово, контингент людей у них може мати різний вік і фізичний стан, для цих будівель характерна наявність спальних приміщень;

Ф 2 – будівлі для публічних виступів, музеїв, виставок і бібліотек,

основні приміщення яких характеризуються масовим перебуванням відвідувачів у визначений час;

Ф 3 – підприємства з обслуговування населення, торгівельні будівлі,

вокзали, поліклініки тощо, приміщення яких характеризуються більшою кількістю відвідувачів, ніж обслуговуючого персоналу;

Ф 4 – навчальні заклади, наукові та проектні організації, офісні будівлі,

приміщення яких використовують упродовж доби деякий час. У цих будівлях перебувають, як правило, постійно люди визначеного віку та фізичного стану, звиклі до місцевих умов;

Ф 5 – виробничі та складські будівлі, в тому числі сількогосподарські,

для приміщень яких характерна наявність постійного контингенту працюючих, у тому числі цілодобово.

За вогнестійкістю для будівель і споруд установлено п’ять основних –

І.....V і три додаткових – ІІІа, ІІІб, і ІV ступенів. Ступень вогнестійкості – ценормативна характеристика вогнестійкості будівель та споруд, яку визначають межею вогнестійкості основних будівельних конструкцій. Вимоги ступеня вогнестійкості будівель установлюють на стадії проектування за нормами вогнестійкості основних конструктивних елементів. Кожному ступеню вогнестійкості будівель відповідають: мінімальна межа вогнестійкості – час у годинах, упродовж якого конструкція чинить опір дії вогню; максимальна межа поширення вогню по будівельних конструкціях – встановлює допустимий розмір пошкодження конструкції в сантиметрах; група горючості будівельних матеріалів. Державний стандарт України [ДСТУ 3855 – 99. Визначення пожежної небезпеки матеріалів та конструкцій] дає такі визначення: межа вогнестійкості конструкції – це показник її вогнестійкості за часом від початку вогневого випробування, за стандартного температурного режиму до настання одного з нормативних для цієї конструкції граничних станів із вогнестійкості(втрати несучої здатності, втрати несучої здатності, втрати цілісності та втрати теплоізоляційної здатності); межа поширення вогню по будівельних конструкціях – це розмір пошкодженої зони нагрівання перпендикулярно їй до найвіддаленішої точки пошкодження (для вертикальних конструкцій – вгору, для горизонтальних конструкцій – у кожний бік); горючість – здатність матеріалу до розвитку горіння; група горючості – класифікаційна характеристика матеріалів за горючістю, що визначається встановленими умовами випробування. Державний стандарт України [ДСТУ Б 1.2.7-19-95. Матеріали будівельні. Методи випробування на горючість] всі будівельні матеріали поділяє на дві групи: негорючі (НГ) – під впливом вогню або високої температури на поверхні матеріалу не з’являється полум’я, вони не тліють і не обвуглюються (камінь, бетон, залізобетон); горючі (Г) – під впливом вогню на поверхні матеріалу з’являється полум’я або тління, яке продовжується після знищення джерела вогню, виділяються задушливі, токсичні гази (деревина, руберойди, утеплювачі, пластмаси). Будівельні матеріали належать до негорючих при таких значеннях параметрів горючості: приріст температури в печі не більше 50^оС; втрата маси зразка не більше 50%; тривалість стійкого полум’яного горіння не більше 10 секунд. Будівельні матеріали, що не відповідають хоча б одному із вказаних значень параметрів, належать до горючих.

Питання 4. Горючі будівельні матеріали.

Горючі будівельні матеріали, в залежності від значень параметрів

горючості, підрозділяють на чотири групи горючості: Г1, Г2, Г3, Г4 (згідно таблиці 1), наведеної нижче

Таблиця – 1 Групи горючості

Група горючості матеріалів	Параметри горючості
	Температура димових газів	Ступінь пошкодження за довжиною	Ступень пошкодження за масою	Тривалість самостійного горіння
Г1	135	65	20	0
Г2	235	85	50	30
Г3	250	85	80	60
Г4	250	85	80	60

Пошкодження конструкції при пожежах відбуваються в результаті впливів високих температур. При цьому погіршуються експлуатаційні властивості конструкцій, знижується міцність матеріалу, зменшуються розміри робочого перерізу погіршується зчеплення арматури з бетоном. Через нерівномірне температурне нагрівання може змінюватися розрахункова схема конструкційних елементів, які працюють у складі нерозрізних систем.

При пожежах невеликої інтенсивності та тривалості дерев’яні та металеві конструкції, як правило, повністю руйнуються, в той час як залізобетонні та кам’яні конструкції частково зберігають експлуатаційні властивості. Бетон є негорючим матеріалом, але при впливах температур знижується його міцність і захисні властивості щодо робочої арматури. При тривалих пожежах арматура сильно нагрівається і в ній з’являються значні пластичні деформації. В результаті цього конструкції, які працюють на згин, отримують недопустимі прогини і надмірне розкриття тріщин, а позацентрово стиснуті елементи втрачають стійкість. Так, при температурі пожежі 1000.....1100^оС протягом однієї години арматура, яка розташована в бетоні на глибині 25мм, нагрівається до температури 550^оС. При цьому модуль пружності знижується на 40...60%.

У будівельних нормах, які діють на території України, всі будівельні конструкції характеризуються вогнестійкістю і пожежною небезпекою. Показником вогнестійкості є межа вогнестійкості, а пожежну небезпеку конструкцій характеризує клас її пожежної небезпеки.

Межу вогнестійкості будівельних конструкцій установлюють за часом (у хвилинах) настання одного або послідовно декількох, нормативних для цієї конструкції, ознак граничних станів: втрати несучої здатності (R), втрати цільності (Е), втрати теплоізоляційної здатності (І). При цьому межу вогнестійкості вікон установлюють лише за часом настання втрат цілісності (Е).

За пожежною небезпекою будівельні конструкції поділяють на чотири класи: К0 – непожежонебезпечні, К1 – малопожежонебезпечні,

К2 – помірно пожежонебезпечні, К3 – пожежонебезпечні. При встановленні класу пожежної небезпеки конструкції враховують: наявність теплового ефекту від горіння; наявність полум’яного горіння; розміри пошкодження конструкцій; характеристики пожежної небезпеки матеріалів, з яких складається конструкція.

Питання 5. Капітальність, Санітарно – технічні вимоги.

Архітектурно – художні вимоги. Економічні вимоги.

Вимоги до вогнестійкості будівель і довговічності їх конструкцій

залежать також від класу будівель за капітальністю.

Капітальність – це сукупність властивостей будівлі та її елементів у

цілому, її народногосподарське та містобудівельне значення, яке визначають рівнем основних вимог до будівлі та її елементів, складом та розмірами приміщень, ступенем благоустрою, якістю оздоблення, довговічністю та вогнестійкістю. Встановлено чотири класи будівель за капітальністю:

І клас – будівлі висотою більше 30 м, які будують за індивідуальними

проектами. Вогнестійкість таких будівель повинна бути не нижче І ступеня вогнестійкості з конструкціями не нижче І степеня довговічності;

ІІ клас - будівлі масового будівництва в містах висотою 18…..30 м, які

можуть будуватися за типовими проектами. Вогнестійкість таких будівель – не нижче ІІ ступеня вогнестійкості з конструкціями не нижче ІІ ступеня довговічності;

ІІІ клас – житлові будівлі не більше п’яти поверхів, нежитлові будівлі

невеликих розмірів для малих міст. Вогнестійкість таких будівель – не нижче ІІІ ступеня вогнестійкості з конструкціями не нижче ІІ ступеня довговічності;

ІV клас – тимчасові будівлі, виробничі будівлі з коротким терміном

експлуатації будівель сількогосподорського призначення. Вогнестійкість таких будівель не нормуються, а конструкції не нижче ІІІ ступеня довговічності.

Санітарно – технічні вимоги – це вимоги до фізичних якостей середовища, в якому перебуває людина: необхідна температура та вологість повітря в приміщеннях; забезпечення звукового та зорового комфорту; забезпечення інсоляції та природного освітлення в приміщеннях; ступень обладнання інженерними і санітарно – технічними пристроями.

Архітектурно – художні вимоги: будівлі та споруди повинні мати привабливий і виразний вигляд, задовольняти художньо – естетичні запити людей, бути гармонійно пов’язаними з існуючою забудовою та природним оточенням.

Економічні вимоги полягають у забезпеченні мінімально необхідних витрат на будівництво і експлуатацію будівлі. Слід вибирати найбільш доцільні об’ємно планувальні, конструктивні та архітектурно – композиційні рішення будівель з урахуванням забезпечення оптимальної організації функціональних і технологічних процесів у них.

Питання для контролю знань:

1. Які основні вимоги до будівель та споруд Вам відомі?

2. Як можна забезпечити надійність будь якої конструкції?

3. Що Ви можете сказати про довговічність, як її досягти?

4. Які спеціальні вимоги до будівель та споруд Вам відомі? Чим вони відрізняються від основних?

5. Які основні нормативні показники Вам відомі, поясніть їх?

6. Що Ви можете сказати про пожежно – технічну класифікацію будівель та споруд?

7. Як поділяються будівлі та їх приміщення з функціональної пожежної небезпеки?

8. Що Ви можете сказати про ступінь вогнестійкості?

9. Які методи випробування на горючість Вам відомі?

10. Як поділяються горючі будівельні матеріали, в залежності від параметрів горючості?

11. Що відбуваються при пошкодження в конструкції при пожежах?

12. Що Ви можете сказати про пожежі невеликої інтенсивності?

13. Що Вам відомо про будівельні норма, які діють на території України?

14. Що Ви можете сказати про межу вогнестійкості будівельних конструкцій?

15. Дайте визначення капітальності, які класи капітальності Вам відомі?

16. Що Ви можете сказати про санітарно – технічні вимоги, економічні та архітектурно – художні вимоги до будівель та споруд?