Введение к работе
Актуальность работы. Проблема обеспечения безопасности зданий и сооружений, с учетом террористической угрозы, является в нашей стране весьма актуальной, так как строительный комплекс является одним из самых уязвимых объектов для такого рода воздействий.
Трагические события 11 сентября 2001 года в городах Нью-Йорк и Вашингтон, США, связанные с атакой террористов зданий Всемирного торгового центра (из металлических конструкций) и здания Пентагона (из железобетонных конструкций), поставили перед человечеством ряд политических, социальных, технических проблем. Среди технических проблем основное место заняли проблемы защиты уникальных объектов от чрезвычайных ситуаций (ЧС), связанных с комбинированными особыми воздействиями (СНЕ - от англ. Combined Hazardous Effect), в том числе с участием пожара.
Под комбинированными особыми воздействиями понимаются чрезвычайные ситуации, связанные с возникновением и развитием нескольких видов особых воздействий на объект в различных сочетаниях и последовательностях, причем одним из таких воздействий является пожар. При комбинированных особых воздействиях с участием пожара возникают новые опасности и угрозы, которые могут ускорить наступление прогрессирующего обрушения объекта по сравнению с воздействием только пожара.
В связи с этим возникает необходимость в дальнейшем развитии методов оценки огнестойкости зданий при комбинированных особых воздействиях с учетом новых опасностей и угроз, в том числе для зданий, выполненных из железобетонных конструкций (ЖБК), а также влияния этих особенностей на обеспечение безопасности людей в этих условиях.
Целью работы являлось развитие метода оценки огнестойкости зданий из ЖБК и выявление особенностей обеспечения безопасности людей при комбинированных особых воздействиях с участием пожара.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
разработать методы оценки огнестойкости железобетонных колонн и зданий из ЖБК при СНЕ с участием пожара;
установить зависимость изменения критической температуры материала от уровня нагружения конструкции в условиях СНЕ с участием пожара на основе обработки экспериментальных данных по прочностным характеристикам бетона и арматурной стали в условиях пожара;
произвести оценку огнестойкости железобетонных колонн и здания при СНЕ с участием пожара, сравнить результаты расчётов с аналогичными данными, полученными при исследовании фрагментов здания Пентагона в месте обрушения;
выявить особенности обеспечения безопасности людей в зданиях при СНЕ с участием пожара и их влияние на величину пожарного риска в этих условиях.
Объектом исследования являлись здания из железобетонных конструкций.
Предмет исследования - огнестойкость зданий из железобетонных конструкций при комбинированных особых воздействиях с участием пожара.
Методологическую и теоретическую основу исследования составляли: теория и методы оценки огнестойкости конструкций и зданий (Мурашев В.И., Ройтман М.Я., Яковлев А.И., Милованов А.Ф., Жуков В.В., Соломонов В.В.,Фёдоров B.C., Страхов В.Л., Kordina К., Harmathy Т. и др.); результаты многолетних огневых испытаний железобетонных конструкций на огнестойкость; результаты исследований характеристик сопротивления бетона и арматуры в условиях пожара; теория и методы оценки огнестойкости объектов при комбинированных особых воздействиях с участием пожара (Ройтман В.М.).
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Впервые описан механизм снижения огнестойкости железобетонных колонн и зданий из ЖБК при СНЕ с участием пожара за счет снижения критической температуры прогрева строительных конструкций в этих условиях.
-
Разработан метод расчета огнестойкости железобетонных колонн при СНЕ с участием пожара.
-
Разработан метод оценки огнестойкости зданий из ЖБК при СНЕ с участием пожара.
-
Выявлены особенности обеспечения безопасности людей в зданиях при СНЕ с участием пожара, как многоэтапного процесса типа «эвакуация -спасение - эвакуация», ограниченного во времени огнестойкостью здания в этих условиях.
-
Разработаны рекомендации по учёту особенностей СНЕ с участием пожара при оценке пожарного риска.
Достоверность полученных результатов обеспечивалась использованием: данных многолетних огневых испытаний железобетонных конструкций на огнестойкость; экспериментальных данных о поведении бетона и арматурных сталей в условиях пожара; результатов обследования технического состояния здания Пентагона после террористической атаки.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов для оценки огнестойкости зданий из ЖБК при заданных сценариях СНЕ с участием пожара, в том числе с учетом террористической угрозы, а также для реконструкции степени повреждения конструкций здания при расследовании причин и особенностей прогрессирующего обрушения зданий во время реальных ЧС. В частности, в
работе, в качестве примера, приведён анализ причин и механизма прогрессирующего обрушения наружного кольца здания Пентагона.
Результаты работы также могут быть использованы при разработке и совершенствовании нормирования в сфере обеспечения комплексной безопасности строительных объектов и безопасности людей с учетом возможных комбинированных особых воздействий с участием пожара, в том числе при оценке пожарных рисков.
Материалы диссертации реализованы при:
разработке предложений в проект «Концепции гармонизации российских и европейских систем нормативных документов в области пожарной безопасности», принятых на секции «Комплексная безопасность и антитеррористическая защищенность» Национального объединения проектировщиков;
совершенствовании системы противопожарной защиты Останкинской телевизионной башни после пожара 27 августа 2000 г.;
разработке разделов учебников и курсов лекций по дисциплинам «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» и «Безопасность жизнедеятельности» в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России и Московском Государственном строительном университете, соответственно.
Основные результаты работы были доложены на: XII Международной научн.-практ. конф. молодых учёных, докторантов и аспирантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, МГСУ, 2009); студенческой научно-технической конференции Института строительства и архитектуры (г. Москва, МГСУ, 2009); XXIV Международной научн.-практ. конф. по проблемам пожарной безопасности, посвященной 75-летию создания института (г. Москва, ВНИИПО МЧС России, 2012); Научн.-практ. конф. «Ройтмановские чтения» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2012); Международной научн.-практ. конф. «Исторический опыт, современные проблемы и перспективы образовательной и научной деятельности в области обеспечения пожарной безопасности» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013); Международной научн. конф. «Интеграция, партнёрство и инновации в строительной науке и образовании» (г. Москва, МГСУ, 2013).
На защиту выносятся:
описание механизма снижения огнестойкости железобетонных колонн и зданий из ЖБК при СНЕ с участием пожара;
метод расчета огнестойкости железобетонных колонн при СНЕ с участием пожара;
метод оценки огнестойкости зданий из ЖБК при СНЕ с участием пожара;
результаты анализа причин и механизма прогрессирующего обрушения наружного кольца здания Пентагона;
рекомендации по учёту влияния огнестойкости зданий при СНЕ с участием пожара на обеспечение безопасности людей.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Содержание работы изложено на 209 страницах текста, включает в себя 17 таблиц, 44 рисунка, список литературы из 146 наименований.
