Легкосбрасываемые конструкции для чего нужны
Назначение и область применения легкосбрасываемых конструкций
Снизить давление при взрывах в производственных помещениях до величин, безопасных для прочности и устойчивости основных несущих конструкций зданий, позволяет применение легкосбрасываемых конструкций.
Допустимое избыточное давление для конструкций при взрыве ΔРдоп может быть определено экспериментально или расчетом. Если применение легкосбрасываемых конструкций обеспечивает снижение нагрузок до 5·10 3 Па, то проверка несущей способности при взрыве существующих основных конструкций не нужна. При ΔРдоп > 5·10 3 требуется проводить расчет взрывоустойчивостн конструкций, предусматривая в случае необходимости их усиление. В практических расчетах с целью локализации возможного взрыва в пределах одного помещения рекомендуется принимать ΔРдоп = 3·10 3 Па для помещений с легкими перегородками и ΔРдоп = 5·10 3 Па с перегородками из кирпича или бетона.
Легкосбрасываемые конструкции следует применять в зданиях и помещениях с взрывоопасными производствами категорий А и Б по пожарной опасности. Их требуемая площадь определяется расчетом, а при отсутствии расчетных данных — не менее 0,05 м 2 на 1 м 3 объема помещения категории А и не менее 0,03 м 2 на 1 м 3 объема помещения категории Б.
Конструктивное исполнение легкосбрасываемых конструкций
К легкосбрасываемым конструкциям относятся стеновые и крышевые панели, окна, распашные двери и ворота, а также прочие ограждающие конструктивные элементы, разрушение или открывание которых при взрыве происходит при избыточном давлении, не превышающем допустимого для основных несущих и ограждающих конструкций здания.
Наиболее эффективными из элементов легкосбрасываемых конструкций являются остекленные проемы. В соответствии с требованиями норм оконное стекло, заключенное в глухие переплеты, относится к легкосбрасываемым конструкциям при толщине 3,4 и 5 мм и площади не менее 0,8, 1 и 1,5 м 2 соответственно. Избыточное давление, разрушающее остекление, зависит от толщины стекла, площади одного стекла в переплете и соотношения его сторон. При двойном остеклении оно несколько больше, чем при одинарном.
При уменьшении размеров стекол в раме разрушающее давление резко возрастает, и в некоторых случая к превосходит допускаемое давление на конструкции. Поэтому для оконных переплетов с площадью одного стекла менее нормируемой предусматривают поворотные шарниры или петли. При этом замки или шпингалеты, удерживающие оконные переплеты в закрытом положении, должны срабатывать при нагрузках, не превышающих нагрузки на поворотные рамы от действия допускаемого избыточного давления.
Стеновые вышибные панели представляют собой облегченные ограждающие конструкции, надежность срабатывания которых обеспечивается соответствующим креплением к каркасу. Смещение панелей при взрыве происходит за счет местных разрушений панелей в местах крепления либо разрушений узлов крепления.
Для устройства участков легкосбрасываемых покрытий применяют железобетонные плиты с отверстиями типа ПЛ (плита легкосбрасываемая) либо облегченные крышевые панели.
Существенно увеличить коэффициент проемности и снизить массу покрытий позволяет применение панелей, выполненных из эффективных материалов. При применении мелкоразмерных плит конструкции покрытий предусматривают с прогонами по балкам или верхним поясам ферм. Крупноразмерные панели опирают непосредственно на стропильные конструкции.
Легкость и отсутствие кровли из рулонных материалов позволяют перспективно использовать для участков легкосбрасываемых покрытий алюминиево-пластмассовые панели, состоящие из обрамления, плоских алюминиевых листов толщиной 1—2 мм и утеплителя. Алюминиевые детали обрамления склеивают с древесно-волокнистой плитой (или бакелизированной фанерой) и дополнительно скрепляют заклепками.
Использование этих панелей под участки легкосбрасываемой кровли возможно, если утеплитель панелей не допускает распространения огня по конструкции. Широко применяемые в промышленном строительстве покрытия по профилированному настилу при соответствующем креплении к прогонам также могут быть использованы под легкосбрасываемую кровлю. Для легкосбрасываемой кровли рекомендуется профилированный настил предусматривать из алюминиевых волнистых листов, имеющих меньшую массу по сравнению со стальными.
По эффективности срабатывания легкосбрасываемые покрытия при всех прочих равных условиях, уступают стеновым вышибным панелям. Их необходимо предусматривать только в тех случаях, когда по каким-либо причинам отсутствует возможность устройства остекления или стеновых вышибных панелей.
Легкосбрасываемые конструкции – для объектов с большим скоплением людей и взрывоопасных промышленных зданий
Легкосбрасываемые конструкции (ЛК)– это специальные окна или другие ограждающие конструкции из алюминиевых листов с утеплителем, созданные по определённой технологии для установки на промышленных и других объектах. Данная технология изготовления пользуется популярностью в последние 10 лет, поскольку
Отличие от стандартных окон
Технология изготовления ЛК отличается от производства стандартных окон. Легкосбрасываемые не имеют крепления, которые удерживают обычные конструкции на месте. При монтаже специальных окон применяют уголки, которые легко отрываются от стены под воздействием.
Уход за легкосбрасываемыми конструкциями не сложен, а установка производится даже легче и быстрее, чем в случае с обычными окнами.
Зачем нужны
ЛК нужны затем же, зачем и стандартные окна, ограждающие конструкции (сохранять тепло в помещении, изолировать от сквозняка). С той лишь разницей, что их можно легко выбить (силой или взрывной волной) и так же легко вернуть на место.
В случае взрыва или другой опасности стандартные окна будут намертво держаться на месте, преграждая «пути отступления», не позволят выйти наружу образовавшимся вредным веществам, не выпускает давление от взрывной волны. Что в конечном итоге усугубляет опасную ситуацию и причиняет вред окружающим. Раны людям может нанести и рассыпавшееся стекло обычного окна. ЛК были изобретены для избежания данных проблем.
Область применения
Применение специальных окон и конструкций актуально во многих случаях:
В первом случае установка ЛК является обязательной (имеется прямое требование в СНиП). Необходимая площадь, которая отводится под ЛК определяется путём расчётов (учитывается горючей смеси и инерционность сбрасываемой конструкции). Например, для объектов категории А (высокая взрыво- и пожарная опасность) не менее 0,05 кв. м на один кубический; Б – более 0,03.
Во втором случае установка ЛК весьма желательна.
Лекция «Легкосбрасываемые конструкции»
8 ЛЕКЦИЯ «ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫЕ КОНСТРУКЦИИ»
8.1 Защитное действие легкосбрасываемых конструкций (ЛСК)
В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010 «Взрывобезопасность» производственные процессы должны разрабатываться так, чтобы вероятность возникновения взрыва на любом взрывоопасном участке в течение года не превышала 106. Однако, несмотря на все предупредительные технологические и организационно-технические мероприятия, аварийные взрывы все же происходят. Уменьшение последствий взрыва за счет надлежащего проектирования зданий и сооружений, направленных на снижение степени их разрушения, часто оказывается достаточно эффективным. СНиП «Производственные здания» устанавливает конструктивные и объемно-планировочные требования к зданиям для взрывоопасных производств. Строительные противовзрывные мероприятия основываются на надлежащем учете и расчете разнопрочности конструкций здания с целью обеспечения разрушения конструкций, за счет которых взрывное воздействие на другие уменьшилось бы и не превышало их несущей способности и, следовательно, они не были разрушены. Такие конструкции называют легкосбрасываемыми или легкоразрушаемыми (ЛСК).
8.1.2 К легкосбрасываемым или предохранительным конструкциям относятся окна, если оконные переплеты заполнены обычным оконным стеклом, двери, распашные ворота, конструкции из асбестоцементных, алюминиевых и стальных листов с легким утеплителем, специальные плиты покрытия и т. д.
8.2 Нормативные требования по устройству легкосбрасываемых конструкций
8.2.1 Строительные нормы и правила устанавливают, с учетом категории взрывоопасного производства, требования в отношении планировки, этажности, площади, размещения помещения, путей эвакуации и конструктивных решений. В частности, в нормах указывается, что в зданиях категорий А и Б следует предусматривать устройство наружных ограждающих легкосбрасываемых конструкций.
8.2.2 В качестве легкосбрасываемых конструкций следует, как правило, использовать остекление окон и фонарей. При недостаточной площади остекления допускается в качестве легкосбрасываемых конструкций использовать конструкции покрытий из стальных, алюминиевых и асбестоцементных листов и эффективного утеплителя. Площадь легкосбрасываемых конструкций следует определять расчетом.
Рулонный ковер на участках легкосбрасываемых конструкций покрытия следует разрезать на карты площадью не более 180 м2 каждая.
Расчетное давление от массы легкосбрасываемых конструкций покрытия должна составлять не более 0,7 кПа (70 кгс/м2).
Размещение помещений категорий А и Б в подвальных и цокольных этажах не допускается.
8.3 Определение требуемой площади легкосбрасываемой
Приближенно требуемую площадь отверстия с учетом допускаемого избыточного давления Д Pдоп при нормальной скорости пламени Ин степени расширения продуктов горения ε и объеме помещения можно Vп определить следующим образом.
Из условия не разрушения основных конструкций здания допускаемое избыточное давление на стенки при взрыве должно быть ограничено 5. 8 кПа и, следовательно, скорость истечения газов через отверстие (или проем) с достаточным приближением можно выразить через перепад давления
ω=
,
Исходя из условия, что максимальной скорости образования продуктов горения соответствует максимальная скорость нарастания давления, максимальную площадь поверхности пламени можно выразить через объем помещения и для требуемой площади отверстия (проема) получить выражение:
F=a 
е( е-1)
Разделив левую и правую части последнего выражения для определения требуемой площади легкосбрасываемых конструкций на объем помещения, получим так называемый коэффициент сброса в м2 на 1 м3 помещения, принятый в СНиП «Производственные здания» в качестве конструктивного критерия требуемого объема противовзрывных строительных мероприятий:
б
8.4 Анализ конструктивных решений легкосбрасываемых
8.4.1 Основное требование, предъявляемое к легкосбрасываемым конструкциям, состоит в том, чтобы они обеспечивали ограничение давления при взрыве газопаропылевоздушных смесей в помещении в таких пределах, которые являются безопасными для основных конструкций здания.
По месту расположения легкосбрасываемые конструкции могут быть подразделены на устраиваемые в стеновом ограждении или покрытии. Стеновые легкосбрасываемые конструкции при прочих равных условиях более эффективны, чем легкосбрасываемые конструкции покрытия. В некоторых случаях эта более высокая относительная эффективность может достигать 30%
8.4.2 Стеновые легкосбрасываемые конструкции. В качестве стеновых легкосбрасываемых конструкций применяют остекление, двери, распашные ворота и другие поворотные устройства, стеновые панели из легких асбестоцемент-ных плит и др.
Обычное оконное остекление является наиболее эффективным легкосбрасываемым устройством, так как стекло обладает хрупким разрушением и малой инерционностью.
Для обеспечения эффективности остекления как легкосбрасываемой ограждающей конструкции необходимо, чтобы размеры оконного стекла были достаточно большими, так как при малой площади пластины стекла разрушающее давление Pp значительно возрастает. Например, экспериментально установлено, что пластина стекла размером 365X408X3,2 мм может выдержать давление, превышающее 20 кПа. Поэтому для взрывоопасных зданий рекомендуется только одинарное остекление с размерами пластин стекла порядка 0,6 м и более. Оконные переплеты должны открываться наружу и иметь шарнирное закрепление с одной стороны.
Двери, ворота и другие поворотные устройства являются также достаточно эффективными легкосбрасываемыми конструкциями при условии, что в случае взрыва обеспечивается легкий поворот их вокруг шарниров или подвеса и открывание их происходит наружу. Для этого необходимо, чтобы устройства, удерживающие их в закрытом положении, срабатывали при фиксированном значении давления Д P и при этом должно выполняться условие Д Pр
Легкосбрасываемые конструкции: применение и виды
Легкосбрасываемые конструкции – наружные ограждающие конструкции зданий, сооружений и помещений с взрывоопасными производствами. При взрыве легкосбрасываемые конструкции (ЛСК) должны разрушаться, образуя открытые проёмы для сброса избыточного давления, тем самым сохраняя целостность здания.
Легкосбрасываемые окна – непреложная часть подобных схем защиты зданий от разрушений.
По принципу работы выделяют два вида ЛСК:
Как работают ЛСК
Современные ЛСК имеют принципиальные отличия от устаревшего типа остекления зданий. В частности, рост избыточного давления во внутреннем объёме помещения вызывает разрушение крепёжных узлов. В результате сбрасывается целиком оконный блок.
Технические требования
Изготовление легкосбрасываемых конструкций ведётся на основании проектно-технической документации. Все детали, а также производственное сырьё, сертифицируются или проходят контроль.Сами узлы ЛСК должны иметь паспорта с отметкой технического контроля.
Система включает следующие компоненты:
Ко всем комплектующим и материалам конструкции, включая декоративно-защитное покрытие, предъявляются высокие требования устойчивости к атмосферным осадкам, ветровым нагрузкам и прочим неблагоприятным климатическим факторам.
Монтаж ЛСК
Расчётные характеристики механического воздействия на элементы крепежей, подлежащие разрушению, в обязательном порядке подвергаются подтверждённым документально испытаниям для обеспечения заданных показателей воздействия, при котором конструкция гарантированно подвергается разрушению, или не разрушается. Второе подразумевает, что узел крепления должен сохранить целостность при воздействии на оконный блок ветрового давления с отрицательным значением. Справедливо для окон, расположенных на подветренной стороне.
СНиП 2.01.07-85 регламентирует «Нагрузки и воздействия». Этот документ содержит указания по запасу прочности разрушаемых креплений. Значение коэффициента составляет минимум 1,4, что в 3-4 раза превышает стандартные показатели.
Утепление оконных проёмов производится минеральной ватой, которая является негорючим материалом. Паро- и гидроизоляция выполняется качественными материалами. Для изготовления опорных элементов используются ластиковые опорные подкладки. Площадь контакта опорных элементов с оконной рамой должна рассчитываться таким образом, чтобы опорные элементы не «сминались», а сама рама не «проседала».
Средства утепления и изоляции обеспечивают небольшое сопротивление в начале движения оконного блока при сбросе конструкции. Этот эффект обязательно учитывается при проведении расчётов.
Особенности конструкции крепежей учитывают предельные значения компенсации изменения размеров оконных конструкций под воздействием разных температур. Наружные нащельники, а также отливы монтируются непосредственно на рамы ЛСК.
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМАЯ (ВЫШИБНАЯ) КОНСТРУКЦИЯ
ЛЕГКОСРАБАТЫВАЕМАЯ (ВЫШИБНАЯ) КОНСТРУКЦИЯ
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМАЯ (ВЫШИБНАЯ) КОНСТРУКЦИЯ — конструкция, предназначенная для локализации последствий взрыва ( см. ВЗРЫВ) (гашения ударной волны) внутри помещения, здания и сооружения в результате быстрого сброса избыточного давления.
Функцию вышибной конструкции выполняют легкосбрасываемые конструкции (ЛСК), дверные полотна, остекления окон и т. п.
При недостаточной площади остекления в качестве ЛСК используют конструкции стеновых панелей и плит с применением стальных, алюминиевых или асбоцементных листов для открывающихся наружу распашных ворот, дверей и других конструкций, крепления которых к каркасу здания или запорные устройства (для ворот и дверей) обеспечивают сбрасывание (открывание) указанных конструкций при избыточном давлении, не превышающем 2 кПа в момент взрыва.
Рис.1 Вышибная конструкция —самооткрывающиеся окна в котельной
В помещениях категорий А и Б по взрывопожарной опасности ( см. КАТЕГОРИИ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ПОЖАРНОЙ И ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ) следует предусматривать наружные легкосбрасываемые ограждающие конструкции.
В качестве легкосбрасываемых конструкций следует, как правило, использовать одинарное остекление окон и фонарей. При недостаточной площади остекления допускается в качестве легкосбрасываемых конструкций использовать конструкции покрытий с кровлей из стальных, алюминиевых, хризотилцементных, асбоцементных и битумных листов, из гибкой черепицы, металлочерепицы, хризотилцементных, асбоцементных и сланцевых плиток и теплоизоляционного материала группы горючести НГ.
Площадь легкосбрасываемых конструкций следует определять расчетом. При отсутствии расчетных данных площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0,05 м 2 на 1 м 3 объема помещения категории А и не менее 0,03 м 2 — помещения категории Б.
Рулонный ковер на участках легкосбрасываемых конструкций покрытия следует разрезать на карты площадью не более 180 м 2 каждая.
При проектировании котельных залов следует предусматривать легкосбрасываемые ограждающие конструкции согласно пп. «д» п. 6.9.28 СП 4.13130.2013 (с изм. №1). Подробные требования к ЛСК для котельных также изложены в СП 4.13130.2013 (с изм. №1).