Привет, дорогие друзья, сегодня я расскажу вам о легкосбрасываемых конструкциях. Вы узнаете, что это, как это работает и как помогает зданию пережить взрыв.

При проектировании любого здания огромную роль играет его назначение. Назначение влияет на то, какие помещения будут в здании, какие у него будут несущие конструкции, как люди будут убегать из здания, когда начнется пожар или произойдет взрыв. Иногда в зданиях складируют материалы, которые могут загореться, если условия содержания были нарушены. А некоторые материалы могут и еще и бада-бум устроить, то есть взорваться. 

Взрыв. Защита здания от взрыва
Примерно так… [7]

Вероятность пожара и взрыва в таких зданиях учтена в законах и нормах России. Так в Федеральном законе N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» указаны категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. Например, при наличии в помещении воспламеняемых материалов, которые способны при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, помещение относят к категориям В1–В4. Если же вещества могут взорваться, то помещение должно иметь категорию А или Б. Естественно, эта классификация влияет на требования к зданиям и сооружениям. Как именно, вы узнаете ниже, а пока перейдём к понятию взрыва.

Самое простое определение взрыва — это «быстрое горение». Если при горении энергия сгораемого тела главным образом переходит в тепло, то при взрыве, помимо тепла выделяется и большое количество кинетической энергии в виде ударной волны. Эта волна представляет собой область повышенного давления воздуха, и именно она ответственна за разрушения, причиняемые взрывом. Люди, машины и другие объекты буквально уничтожаются и ломаются от этого резкого воздействия. 

Внутри здания ударная волна опаснее, так как избыточному давлению некуда выйти. Это приводит к повышенному воздействию на конструкции здания. В этом случае повышается вероятность обрушения. Все, кто выжил при взрыве, могут оказаться погребены под обломками, не успев убежать, а пожарным будет уже некого спасать и нечего тушить. Но даже если здание не рухнет, повреждения несущих элементов может осложнить или сделать невозможной дальнейшую эксплуатацию.

Защита здания от взрыва. Взрыв
Такой объект уже не подлежит эксплуатации [8]

Казалось бы, можно просто усилить несущие конструкции здания — и проблем нет. Но такое решение полностью убьёт всю экономию, которой смогли добиться проектировщики: цена здания возрастет, его, скорее всего, будет труднее возводить, кроме того, из-за утяжеления конструкций здание может получиться даже менее прочным, чем было до «усиления». 

Кроме того, взрыв настолько сильно воздействует на несущие конструкции, что даже усиленное здание не будет являться безопасным после взрыва. 

Поэтому самым оптимальным способом является использование легкосбрасываемых конструкций, далее — ЛСК. 

Что отличает ЛСК от обычной ограждающей конструкции? Такая конструкция не только изолирует внутреннюю часть здания от окружающей среды. В случае взрыва ЛСК должна бодро и весело вылететь из своего положения, чтобы снизить давление внутри здания.

Примерно как на этом видео [4]

По сути, ЛСК — это ослабленные зоны во внешней обшивке здания. Они легче, чем остальные ограждающие конструкции, а их крепления разрушаются при достижении определённого давления. Благодаря этому, взрыв воздействует на на все конструкции здания, а вышибает ЛСК и выходит из объема здания. Так все остальные элементы здания остаются относительно целыми.

Обычно в качестве ЛСК выступают конструкции остекления, двери, зенитные фонари. Но в ряде случаев ЛСК могут быть и в виде обычных стеновых панелей, состоящих из асбестоцементных плит, или сэндвич-панелей с лёгким утеплителем. 

Защита здания от взрыва
В промышленных объектах ЛСК часто являются частью остекления [9]

Наличие ЛСК во взрывоопасных зданиях заложено требованиями российских норм. Например, ГОСТ Р 56288-2014 «Конструкции оконные со стеклопакетами легкосбрасываемые для зданий. Технические условия» и ГОСТ Р 56289-2014 «Конструкции светопрозрачные легкосбрасываемые для зданий. Методы испытаний на воздействие внутреннего аварийного взрыва». В них установлены требования к легкосбрасываемым конструкциям.

В другом документе, СП 56.13330.2011 «Производственные здания» (частично отменен), установлены требования к площади ЛСК для промышленных зданий. Как мы говорили, взрывоопасные помещения в зданиях имеют категории А и Б. Так вот, в помещениях категории А должно быть не менее 0,05 м2 ЛСК на 1 м3 объёма помещения, а для категории Б — не менее 0,03 м2 ЛСК на 1 м3 [5].
Но не всё так просто, нужно еще определить, какое давление будет действовать на конструкции здания до начала действия ЛСК. Формулы для такого расчета приведены в СП 296.1325800.2017 «Особые воздействия». Давайте посмотрим на эти формулы [6]. 

p_d=0,3+0,1p_v
p_d=0,3+0,05p_v+0,004/(A_v/V)^2

где pd — статическое давление взрыва (давление, которое можно принять как статическое нагружение и не учитывать его динамический характер);
Av — площадь вентилируемых проемов (для нашего случая — легкосбрасываемых конструкций), м2;
V — объем помещения, м3;
pv — давление активации вентилируемого элемента, при котором срабатывает механизм предустановленных легкосбрасываемых элементов, МПа.

Как видно, давление, которое будет воздействовать на конструкции, зависит от давления, при котором срабатывают ЛСК (а также от их площади). При этом из двух значений, полученных при расчёте, выбирается наибольшее. 

Конечно, это только инженерные формулы, и реальная зависимость выглядит гораздо сложнее. Однако взрыв и распространение давления крайне сложно смоделировать, даже с современными технологиями.

Теперь вы знаете, как предотвращают разрушение здания при взрыве. Оставайтесь с нами и узнавайте больше. До скорого.

Автор: Сабуров Даниил
Эксперт: Марк Ершов
Редактор: Леонид Рогов

Список источников

[1] Поландов Ю.Х. Безопасность зданий, сооружений, объектов: Результаты испытаний легкосбрасываемых конструкций / Поландов Ю.Х., Добриков С.А., Кукин Д.А. — 2017

[2] Попов А.П. Современные проблемы легкосбрасываемых конструкций на взрывоопасных объектах / Попов А.П., Мороз А.Ю., Кувшинов Д.С. — 2016

[3] Легкосбрасываемые конструкции: [Электронный ресурс] // Портал по пожарной безопасности. — 2018. — URL: https://pozhproekt.ru/enciklopediya/legkosbrasyvaemye-konstrukcii

[4] Легкосбрасываемые конструкции: [Электронный ресурс] // СВД Завод-производитель — 2019. — URL: https://svd-omsk.ru/production/legkosbrasyvaemye-konstruktsii/

[5] СП 56.13330.2011 «Производственные здания»

[6] СП 296.1325800.2017 «Особые воздействия

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *