Материал: Анализ реальных пожаров и их воздействия на строительные конструкции. Зайцев А.М

6 Госпитализированы, среди пострадавших находилось 6 детей)

Взрыв прогремел 27.02.12г

Необходимо подчеркнуть, что квартиры где используется природный газ, с точки зрения взрывопожаробезопасности относится к категории Б[3]. На промышленные предприятиях для защиты от взрывов уже при проектировании предусматриваются взрывозащитные клапана, легкосбрасываемая кровля и специальное остекление, которое легко разрушается при взрывах.

Что касается защиты квартир от взрывов, то окна можно рассматривать как своего рода предохранительный клапан для сброса избыточного давления и защиты здания от разрушения.

Этот вопрос заслуживает более подробного рассмотрения.

Возможные пути решения проблем

С точки зрения физики то, что происходит при воспламенении газа на кухне от спички или от искры, при взрывоопасной концентрации (5-14%)это быстрое сгорание гозовоздушной смеси. Это приводит к моментальному повышению давления в помещении. Например, если кухня размером 3×3×2,5 м будет вся заполнена стехиометрической смесью природного газа с воздухом и произойдет зажигание этой смеси, то давление в таком замкнутом объеме может достичь примерно 0,8 МПа, усилие на междуэтажные перекрытия может достичь максимального размера 7•106 Н (700 тс) [10]. Естественно, и перекрытия и стены будут разрушены, вышележащие строительные конструкции будут приподняты, а затем тоже обрушены, т.е. полностью разрушится некоторая часть многоэтажного дома как показано на рис.3.

А если на кухне будет окно с обычной деревянной рамой с крупными переплетами и стеклами толщиной 2 мм, которые разрушатся уже при избыточном давлении 0,005 МПа, и площадь открывшегося при этом отверстия будет не менее 1,5 м² , то горение газа и истечение продуктов сгорания будут компенсировать друг друга, давление на кухне выше 0,005 МПа не поднимется, и, следовательно, здание не получит никаких разрушений.

Однако, в настоящее время широко используется пластиковые стеклопакеты, которые разрушаются при гораздо более высоком давлении и таким образом не выполняют взрывозащитную функцию, что приводит в нарастанию отрицательных последствий взрывов природного газа в жилом секторе (рис.6.1).

Для того чтобы устройство сброса давления взрыва было эффективным, оно должно вскрываться при достаточно низком давлении и иметь достаточно большую площадь проходного сечения, чтобы после его вскрытия рост давления в защищаемом объеме был исключен.

Легкосбрасываемая кровля может быть установлена только на верхних этажах, поэтому вряд ли может быть рекомендована для широкого применения в жилых домах, а окна — это, пожалуй, основное средство взрывозащиты, причем вполне пригодное для взрывозащиты кухонь. Главное, чтобы окно разрушалось при минимальном давлении и чтобы вскрывшееся в результате этого отверстие было достаточно большим. Приведенное выше соотношение ( 0,05 м² на 1 м³ ) рекомендуется СНиП для взрывоопасных производственных зданий, а не для бытовых помещений жилых зданий [5].

Известно, что стекло легче разрушается если оно тоньше и больше по площади. СНиП прямо устанавливают, что стекло может выполнять роль взрывозащиты при толщине 3, 4 и 5 мм , при площади не менее (соответственно) 0,8; 1 и 1,5 м2 . Армированное стекло вообще не может использоваться для этих целей.

Проблема взрывозащиты кухонь в жилых домах в последнее время усложнилась тем, что в них стали устанавливать современные металлопластиковые окна с многослойными стеклопакетами. Такие окна обеспечивают лучшую тепло - и шумоизоляцию, они менее доступны для проникновения в квартиру злоумышленника, имеют ряд других бесспорных преимуществ. Но их также неоспоримый недостаток в том, что они слишком прочны. Для всех других бытовых помещений это не недостаток, а для кухни — да.

Возможно, именно по причине очень широкого распространения металлопластиковых окон и наблюдается всплеск количества катастрофических взрывов, связанных с бытовым газом. Если раньше при взрыве бытового газа на кухне с окном со слабой деревянной рамой и 2-миллиметровыми стеклами страдали (получали ожоги) только жильцы одной квартиры, то теперь прочные металлопластиковые окна со стеклопакетами превратили кухни всвоего рода «мины», угрожающие всему подъезду.

Но данный недостаток металлопластиковых окон вполне может быть устранен их разработчиками и изготовителями. Для этого достаточно лишь предусмотреть специальное слабое звено в конструкции их крепления в оконном проеме, например, в виде срезного штифта или другого ослабленного крепежного элемента. При этом не надо думать, что, если окно будет иметь специально ослабленное крепление, то через него легко будет проникнуть в квартиру. Для того чтобы вылетело окно площадью 1,2 м² при давлении 0,005 МПа, на него должна подействовать сила более, чем полтонны. Приложить такое усилие к окну снаружи злоумышленнику вряд ли удастся [11].

Крепление окна может быть даже шарнирным, чтобы оно не вылетало полностью из оконного проема, а, например, поворачивалось и после сброса давления взрыва возвращалось на место.

На наш взгляд, по вопросу устройства окон на кухнях и в других бытовых помещениях, где используется бытовой газ, необходимо разработать специальный технический регламент. Разработке такого регламента должны предшествовать серьезные научные исследования, включающие не только глубокие теоретические обоснования, но и натурные испытания в полигонных условиях[9-12].

Однако разработчикам и изготовителям металлопластиковых окон уже сейчас можно рекомендовать разработать типоряд специальных конструкций окон для кухонь разных размеров и провести их испытания, например, на зданиях, подлежащих сносу. Такие впечатляющие эксперименты с соответствующей киносъемкой будут не только достаточно обоснованным научным подтверждением их эффективности, но и хорошей рекламой.

Cледует отметить, что вышибные проемы и легкосбрасываемая кровля позволяют предотвратить разрушение основных несущих строительных конструкций и здания в целом, но ожоги и другие поражения людей, находящихся в данном помещении, при этом не исключаются.

При исследовании этой проблемы использовались результаты исследований сотрудников кафедры Пожарной и промышленной безопасности [19-38], [13-18], [39-45],

Выводы

На основе проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

--обеспечение взрывобезопасности в жилом секторе является актуальной проблемой, поскольку растет количество взрывов природного газа, человеческих жертв и материального ущерба, в том числе от разрушений строительных конструкций зданий;

-в средствах массовой информации не проводится пропагандистских мероприятий по обеспечению взрывопожаробезопасности в жилом секторе;

-усилить проведение профилактических работ по предупреждению пожаров и взрывов в жилом секторе соответствующими службами газового хозяйства и государственного пожарного надзора;

-необходимо повысить уровень государственного пожарного надзора по обеспечению взрывопожаробезопасности на объектах строительства;

-строительным, промышленным, научно-исследовательским организациям усилить работу по обеспечению за счет технических, технологических или иных методоввзрывозащитужилого сектора при возникновении взрывоопасной концентрации природного газа.

Контрольные вопросы

1. Что может быть причиной взрывов газа в жилом секторе?

2. Чем можно объяснить рост числа взрывов, материальных потерь и человеческих жертв?

3. Из-за чего происходит обрушение строительных конструкций?

4. Какие мероприятия можно рекомендовать с целью сокращения потерь от взрывов и пожаров?

Глава 7. Анализ просчетов по пожарной безопасности при проектировании строительстве и эксплуатации зданий и сооружений

В последние годы в России обстановка с пожарной безопасностью заметно улучшается. Об этом свидетельствуют показатели снижения количества пожаров, материальных потерь и человеческих жертв (в т.ч. травмированных и с летальным исходом). Однако вместе с этим прослеживается тенденция в просчетах по обеспечению пожарной безопасности зданий и сооружений при проектировании, строительстве и эксплуатации (в т.ч. реконструкции или перепрофилировании).

Рассмотрим это на примере пожаров на четырех объектах, которые вызвали большой резонанс общественности и специалистов в нашей и зарубежных странах.

Москва-Сити.

2 апреля 2012 года в 20:00 поступил звонок в МЧС о том, что произошел крупный пожар, тушение которого заняло почти 5 часов. Возгорание произошло на 66 этаже (264 м) недостроенного здания.

Площадь пожара составила около 300м².

Причиной пожара, установленной при участии ФГБУ "Судебно-экспертный центр ФПС по городу Москве", явилось самовозгорание укрывного материала при его тесном контакте с нагретой поверхностью прожектора. Возникновению и распространению пожара способствовали сильные порывы ветра.

Рис.7.1. Общий вид комплекса Москва-Сити

По словам одного из строителей сгорела опалубка и защитные экраны возводимой конструкции башни, а бетон очень прочный мог выдержать 4-5 часов прямого огня.

Сначала тушили порошковыми огнетушителями, потом доставили мотопомпы. Из-за сбоя электричества пожарным приходилось подниматься на последние этажи пешком. В конечном итоге пожар был ликвидирован при использовании авиации – 4 вертолета (3-К32 и 1-Ми26). Было задействовано 20 пожарных расчетов.

По результатам данного пожара можно сделать следующие выводы:

- были нарушены правила пожарной безопасности при проведении строительно-монтажных работ;

- были нарушены требования пожарной безопасности по ограничению горючих материалов на строящемся этаже;

- не была организована подача воды к очагу пожара по стационарным или временным схемам.

Для подачи воды можно было использовать многоступенчатую схему подачи воды с таким расчетом, чтобы пожарные рукава выдерживали нормируемое давление.

Рис. 7.2. Пожар в комплексе Москва-Сити

Грозный-Сити.

В ночь с 3 на 4 апреля 2013 года. в 18:15 поступила информация, что произошел пожар в 40 этажом здании комплекса Грозный – Сити, который длился больше 7 часов. Огонь сначала распространялся на уровне 4-10-го этажей а потом перешел практически на все этажи верх и вниз по внешней облицовке здания. Площадь пожара составила свыше 5000м². По предварительным данным, пожар произошёл в следствии поломки кондиционера. К развитию пожара привело использование дешёвого облицовочного композитного материала, состоящего из алюминиевых панелей и полимерных листов, которые пожароопасны и сложны для тушения. В результате прошедшего пожара выяснилось, что сгорела только внешняя облицовка и теплоизоляционный материал. Внутри здания очагов возгорания не было обнаружено.

Рис.3 Общий вид комплекса

В ликвидации пожара было задействовано 18 единиц техники МЧС, 106 человек личного состава подразделений. Для тушения пожара из Минеральных Вод вылетел вертолет Ми-8, который оказался впоследствии не эффективным, ввиду того, что пламя распространялось вертикально.

В целом используемая техника для тушения пожара оказалась малоэффективной. При строительстве многоэтажных зданий необходимо уделять особенное внимание системам вентиляции, кондиционирования и в целом энергообеспечения, чтобы это не приводило к пожару с большими материальными, психологическими и экономическими потерями. Трудно сказать по каким причинам облицовочные плиты и теплоизоляционные материалы были заменены на композитные полимерные листы, не отвечающие требованиям по пожарной безопасности. Данный просчет могли допустить как проектировщики так и строители. Работа пожарных также была недостаточно результативной, так как тушение пожара можно было организовать изнутри здания с подачей воды по временной схеме или непосредственно из система водоснабжения здания.

Рис. 7.4. Пожар в комплексе Грозный-Сити

Мост во Владивостоке.

Рис.7.5 .Общий вид моста

14 декабря 2011 года в 20.00 местного времени (13.00 мск) произошел пожар на строящемся мосту, который длился больше суток (26.5 часов). Огонь возник на высоте 64 метра, пламя охватило площадь в 500 квадратных метров. Причиной возгорания на мосту было нарушение правил пожарной безопасности при осуществлении газосварочных работ вблизи опалубки. Загорелась деревянная опалубка бетонного пролета на 12-й опоре эстакадной части моста на южном берегу бухты в районе полуострова Чуркин. Для тушения пожара было задействовано 167 человек и 38 единиц техники. Однако, как оказалось задействованные силы и средства были малоэффективны.

Из анализа произошедшего пожара следует:

-были грубо нарушены правила пожарной безопасности при проведении газосварочных работ на объекте;

- проектировщиками не были предусмотрены меры повышенной пожарной безопасности, т. к. на высоте 64 м. имеет место повышенная скорость ветрового потока, что увеличивает возможность горения материалов (скорость доставки кислорода;

- не была разработана тактика тушения пожаров на подобных объекта;

- использование пожарных автомобилей было не эффективно из-за трудностей подъезда непосредственно к очагу пожара, а подаваемая ими вода сносилось и распылялось ветром в следствии чего не обладало достаточной эффективностью для тушения опалубки.

- не были использованы пожарные судна, с возможностью применения лафетных стволов, которые позволяют подавать воду на большие расстоянии;

-проектировщиками не была разработана система пожаротушения в процессе строительства и эксплуатации моста.

Рис.7. 6. Пожар на мосту

Останкинская башня

Сообщение о пожаре в антенной части телебашни поступило в центр управления силами УГПС ГУВД г. Москвы в 15 часов 08 минут 27 августа 2000 года. 28 августа в 17:42 – пожар был ликвидирован. Боевые расчеты ГПС и спасатели МЧС России к этому времени уже проникли до отметки 357 м. Очаг возгорания находился на высоте 460 м. Площадь пожара составила около 200 м². Имевшая место скорость развития пожара на телебашне была о бусловлена как конструктивно-планировочными особенностями объекта (большая высота, наличие естественной вентиляционной тяги, отсутствие поэтажных перекрытий, малая площадь этажей и, как следствие, скученность оборудования и коммуникаций), а также и ее спецификой: использованием пожароопасного электрического оборудования, наличием большой протяженности вертикальных кабельных линий, и антенных фидеров (волноводов). Именно активное горение фидеров, имевших внешние горючие полиэтиленовые оболочки, отмечали все участвующие в тушении подразделения пожарной охраны. В дальнейшем, вероятно, горение незащищенных огнезащитными составами кабелей, а, в наибольшей степени, полиэтиленовых оболочек на фидерах, и обуславливало динамику развития пожара. Для тушения пожара было задействовано 2364 человек, 269 ед. техники и 4 вертолета. В результате пожара погибли 2 человека, которые находились в лифте. лифт сорвался в результате перегрева тросов от высокой температуры пожара. Пожар был ликвидирован после того как сотрудниками МЧС была вырезана часть фидеров и токоведущих шин и вставлена преграда в виде асбесто-цементной плиты.

Рис.7.7. Общий вид телебашни.

Из анализа произошедшего пожара следует:

- пожар произошел из-за того, что была увеличена мощность оборудования (передатчиков) с одновременной заменой не изолированных вертикальных кабельных линий на пожароопасные с горючей изоляцией;

- при эксплуатации башни не была разработана эффективная система пожаротушении;

- особенность пожара заключалась в том, что пламя распространялось сверху вниз вслед за расплавившейся изоляцией кабелей;

- для ликвидации пожара можно было использовать многоступенчатую схему подачу воды с учетом технических характеристик пожарных рукавов;

- не было противопожарных преград по высоте;

- существовавшая система пожаротушения оказалась не эффективно;

Рис.7. 8. Пожар на телебашне

Краткий обзор характеристик пожаров и используемая техники на пожаре представлены в сводной таблице 7.1

Таблица 7.1