система огневзрывозащиты конструкций зданий и сооружений

Формула изобретения

1. Система огневзрывозащиты объектов, в частности конструкций зданий и сооружений, состоящая из обладающего демпфирующими свойствами металлического слоя наружной облицовки, присоединенного к защищаемому объекту с помощью гибкого каркаса, и из слоя вспучивающегося покрытия, нанесенного на поверхность защищаемого объекта таким образом, что между упомянутым слоем наружной облицовки и слоем вспучивающегося покрытия образуется воздушная прослойка, размеры которой выбраны из условия полного распрямления деформированного в случае взрывного воздействия слоя наружной облицовки вспучивающимся покрытием, вспученным под действием теплового потока при огневом воздействии.

2. Система по п.1, в которой металлический слой наружной облицовки выполнен из пластичной стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты конструкций зданий и сооружений от взрыва, а также предохранения их в течение заданного по техническим требованиям промежутка времени от повреждений при воздействии высоких температур.

Известно большое количество решений в области защиты сооружений от высоких температур в случае пожаров.

Известен предложенный ранее заявителем способ ослабления воздействия потока энергии в виде света, тепла и конвективных газовых потоков на защищаемые объекты по пат. RU №2284202. Способ заключается в формировании покрывающей защищаемый объект слоистой композиционной огнезащиты, определении ее оптимального состава и структуры за счет моделирования процессов тепломассопереноса в огнезащитной конструкции и защищаемом объекте.

Кроме того, заявителем была предложена разборная защитная конструкция и способ хранения резервуаров с огнеопасными веществами (заявка RU № 2004134118, опубл. 10.05.2006). Характерной особенностью способа является то, что в конструктивной композиционной огнезащите имеется зазор между наружным защитно-декоративной облицовкой и термостойким теплоизолирующим слоем. Причем в условиях пожара этот зазор заполняется пенококсом вспучивающегося покрытия, нанесенного на поверхность термостойкого теплоизолирующего слоя. Наружная облицовка защищает пенококс, являющийся идеальным высокотемпературным теплоизолятором, от выгорания и осыпания при продолжительном огневом воздействии. Благодаря удачному сочетанию свойств отдельных слоев данной композиции удается значительно повысить ее эффективность.

Известны также устройства для защиты от взрывов (например, патенты US № 3969563 и № 6200664), которые представляют собой преграду, имеющую жесткую, например, ячеистую структуру.

Однако данные и другие известные решения не предусматривают защиты от комбинированных воздействий типа "удар-взрыв-пожар" или "взрыв-пожар" на защищаемые объекты. Соответственно в них не предполагается использование конструкции, способной восстанавливать свою форму после ударного воздействия.

Вместе с тем, в условиях существующей в настоящее время реальной угрозы террористических проявлений (например, взрывов) по отношению к потенциально опасным зданиям и сооружениям типа высотных зданий и подземных транспортных развязок, возрастает актуальность проблемы пассивной огне- и взрывозащиты несущих, ограждающих конструкций и элементов инженерных систем указанных объектов.

Технической задачей, положенной в основу настоящего изобретения, является обеспечение защиты от комбинированных воздействий типа "удар-взрыв-пожар" или "взрыв-пожар" на защищаемые объекты.

Техническим результатом предложенного изобретения является комплексная огневзрывозащита объектов за счет использования конструкции, способной восстанавливать свою форму после ударного воздействия (взрыва) при активировании механизмов защиты от огневого воздействия.

Указанный технический результат обеспечивается в предложенной системе огневзрывозащиты объектов, в частности конструкций зданий и сооружений, состоящей из обладающего демпфирующими свойствами металлического слоя наружной облицовки, присоединенного к защищаемому объекту с помощью гибкого каркаса, и из слоя вспучивающегося покрытия, нанесенного на поверхность защищаемого объекта таким образом, что между упомянутым слоем наружной облицовки и слоем вспучивающегося покрытия образуется воздушная прослойка, размеры которой выбраны из условия полного распрямления деформированного в случае взрывного воздействия слоя наружной облицовки вспучивающимся покрытием, вспученным под действием теплового потока при огневом воздействии.

Предпочтительно металлический слой наружной облицовки выполнен из пластичной стали.

Предложенная система огневзрывозащиты объектов поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг.1а-1б - схема работы конструктивной композиционной огневзрывозащиты при комбинации особых воздействий типа «взрыв-пожар» под действием взрыва,

на фиг.2в-2г - схема работы конструктивной композиционной огневзрывозащиты при комбинации особых воздействий типа «взрыв-пожар» под действием пожара.

Предложенная система огревзрывозащиты состоит из нанесенного на защищаемый объект 1 слоя вспучивающегося покрытия 2 и закрепленного элементами крепления 3 наружного металлического слоя 5 наружной облицовки, между которыми образована воздушная прослойка 4.

Схемы работы конструктивной композиционной огневзрывозащиты при комбинированных особых воздействиях типа «взрыв-пожар» показана на Фиг.1-2. На схемах можно видеть, что на первой стадии под действием ударной волны 6 взрыва деформируется наружный слой 5 конструктивной композиционной огневзрывозащиты. Наличие пластически деформирующейся или частично разрушающейся огневзрывозащиты (наружной облицовки) способно уменьшить силу ударного воздействия взрывной волны на защищаемый элемент, благодаря диссипации ее механической энергии. В этом заключается взрывозащитный эффект предложенной системы огневзрывозащиты.

На второй стадии под действием теплового потока 8 от пламени происходит вспучивание покрытия 7. На третьей стадии под действием давления газов пиролиза вспучивающегося покрытия 7 распрямляется деформировавшийся ранее наружный слой 5 композиции, после чего она выполняет огнезащитную функцию в течение заданного времени. Продолжительность работы конструкции данного типа в режиме огнезащиты в основном зависит от толщины исходного слоя вспучивающегося покрытия.

Таким образом, при выборе рациональных способов и средств огнезащиты строительных конструкций и элементов инженерных систем в новых условиях следует учитывать не только предъявляемые к ним традиционные требования [Страхов В.Л., Кругов A.M., Давыдкин Н.Ф. Огнезащита строительных конструкций, - М.: Информационный центр «ТИМР», 2000, - 433 с.], но и принимать во внимание особенности их поведения при комбинированных воздействиях типа «удар-взрыв-пожар» или «взрыв-пожар».

При комбинированных воздействиях типа «удар-взрыв-пожар» или «взрыв-пожар» возможно:

- частичное механическое повреждение огнезащиты при динамических воздействиях до наступления стадии пожара (например, пластическая деформация или обрушение наружного слоя композиционной огнезащиты);

- полное механическое разрушения огнезащиты при динамических воздействиях до наступления стадии пожара на части поверхности защищаемого объекта;

- большие деформации огнезащиты в зонах соединения элементов защищаемых конструкций, расположенных вне зоны интенсивного воздействия взрывной волны, вследствие деформации каркаса здания и (или) соответствующих элементов инженерных систем;

- расплавление или выгорание (в случае материалов на органической основе) наружных слоев огнезащиты вследствие более высокого уровня температуры и продолжительности огневого воздействия на нее при реальном пожаре по сравнению со стандартным пожаром.

Исходя из изложенного, представляется целесообразным для обеспечения конструктивной безопасности высотных зданий и подземных сооружений использовать в предложенной системе огневзрывозащиты объектов, в частности конструкций зданий и сооружений, рассмотренные выше, принципиально новые подходы и решения заявителя в области огнезащиты элементов обделки и инженерных систем транспортных тоннелей, а также пожароопасного технологического оборудования нефтегазового комплекса.

Так, например, гибкая огнезащитная конструкция в рассматриваемом случае может найти применение для зон соединения элементов несущего каркаса здания между собой. Т.е. могут быть предусмотрены дополнительные средства для защиты фланцевых соединений, выполненные в виде компенсаторов линейных тепловых расширений коробчатой конструкции из гибкого тонколистового огнестойкого материала.

В этих случаях вся конструкция способна выдерживать большие деформации при ударных (взрывных) воздействиях на здание или сооружение, сохраняя при этом свою работоспособность в условиях пожара, который может последовать за взрывом.

Кроме того, как показали проведенные огневые испытания, гибкая огнезащита незаменима в зонах компенсаторов теплового расширения венткоробов системы дымоудаления тоннелей. В этих случаях она обеспечивает надежную огнезащиту при относительных смещениях в условиях пожара секций венткороба на расстояние до 150 мм. Аналогичную роль гибкая огнезащита может выполнять в случаях, когда секции венткороба смещаются друг относительно друга, а также относительно элементов строительной конструкции здания или сооружения, при ударном или взрывном воздействии на него. В этих случаях гибкую огнезащиту следует устанавливать в зонах присоединения венткоробов к строительным конструкциям.

Таким образом, система конструкционной композиционной огневзрывозащиты с воздушной прослойкой между наружной облицовкой из пластичной стали, присоединенной к защищаемому объекту с помощью гибкого каркаса, и вспучивающимся покрытием, нанесенным на поверхность объекта, принципиально позволяет решить следующие задачи:

- при взрывном воздействии на объект за счет демпфирующих свойств облицовки уменьшается нагрузка на защищаемый объект (при этом огнезащитой реализуется функция взрывозащиты);

- при огневом воздействии, следующим после взрыва, воздушная полость под деформированным наружным слоем заполняется термостойким пенококсом вспучивающегося покрытия, который является идеальным теплоизолятором при высоких температурах (при этом эффективно реализуется огнезащитная функция рассматриваемой системы);

- наружный металлический слой композиционной огневзрывозащиты предохраняет также пенококс от преждевременного выгорания и осыпания под действием повышенных температур, характерных для пожара в высотных зданиях и подземных сооружениях, что дает возможность использовать указанную композицию при большом уровне требуемых пределов огнестойкости.