Как найти предел огнестойкости

Согласно Федерального закона от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 30.04.2021) “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности” Статья 35. Классификация строительных конструкций по огнестойкости.

Строительные конструкции зданий и сооружений в зависимости от их способности сопротивляться воздействию пожара и распространению его опасных факторов в условиях стандартных испытаний подразделяются на строительные конструкции со следующими пределами огнестойкости:

• ненормируемый;
• не менее 15 минут;
• не менее 30 минут;
• не менее 45 минут;
• не менее 60 минут;
• не менее 90 минут;
• не менее 120 минут;
• не менее 150 минут;
• не менее 180 минут;
• не менее 240 минут;
• не менее 360 минут.

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются в условиях стандартных испытаний.

Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков предельных состояний:

Пределы огнестойкости строительных конструкций имеют следующие обозначения:

• потеря несущей способности (R);
• потеря целостности (Е);
• потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I);
• достижение предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).

Предел огнестойкости для заполнения проемов в противопожарных преградах наступает:

• при потере целостности (Е),
• теплоизолирующей способности (I),
• достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S).

 Внимание: методические материалы для проведения занятий по данной теме по кнопке скачать после статьи! 

Степени и пределы

(зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков)

Смотрим таблицу 21 согласно Федерального закона от 22.07.2008 N 123-ФЗ “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”.

Соответствие степени огнестойкости и предела огнестойкости строительных конструкций зданий, сооружений и пожарных отсеков.

Примечание. Порядок отнесения строительных конструкций к несущим элементам здания и сооружения устанавливается нормативными документами по пожарной безопасности.

Металлических

Пределы огнестойкости большинства незащищенных металлических конструкций очень малы и находятся в пределах: (R10 – R15) для стальных конструкций; (R6 – R8) для алюминиевых конструкций. Исключение составляют колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать R 45, но применение таких конструкций в строительной практике встречается крайне редко.

В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) указан R15 (RE15, REI15), допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел огнестойкости несущих элементов здания по результатам испытаний составляет менее R8 (СП 2.13130.2012).

Причина столь быстрого исчерпания незащищенными металлическими конструкциями способности сопротивляться воздействию пожара заключается в больших значениях теплопроводности и малых значениях теплоемкости. Высокая теплопроводность металла практически не вызывает температурного градиента внутри сечения металлической конструкции. Это приводит к тому, что при пожаре температура незащищенных металлических конструкций быстро достигает критических температур прогрева металла, при которых происходит снижение прочностных свойств материала до такой величины, что конструкция становится неспособной выдерживать приложенную к ней внешнюю нагрузку, в результате чего наступает предельное состояние конструкции по признаку потере несущей способности (R).

Значения критической температуры Tcr прогрева различных металлических конструкций при нормативной эксплуатационной нагрузке приведены в таблице:

Как видно из таблицы критические температуры для алюминиевых конструкций в 2-3 раза ниже, чем у стальных элементов. Если возникает необходимость обеспечить огнестойкость металлических конструкций зданий выше, чем R15, то применяют различные способы повышения огнестойкости этих конструкций: облицовка несгораемыми материалами, нанесение на поверхность специальных огнезащитных покрытий (красок и обмазок), наполнение полых конструкций водой постоянным или аварийным, с естественной или принудительной циркуляцией.

Деревянных

В отличие от металла дерево является горючим материалом, поэтому пределы огнестойкости деревянных конструкций зависят от двух факторов: времени от начала воздействия пожара до воспламенения древесины времени от начала воспламенения древесины до наступления того или иного предельного состояния конструкции.

Традиционным способом повышения огнестойкости деревянных конструкций является нанесение штукатурки. Слой штукатурки толщиной 2 см на деревянной колонне повышает ее предел огнестойкости до R60. Эффективным способом огнезащиты деревянных конструкций являются разнообразные краски вспучивающиеся и невспучивающиеся, а также пропитка антипиренами.

Время от начала теплового воздействия до воспламенения древесины в зависимости от способа огнезащиты приведено в таблице:

Железобетонных

Огнестойкость железобетонных конструкций зависит от многих факторов: конструктивной схемы, геометрии, уровня эксплуатационных нагрузок, толщины защитных слоев бетона, типа арматуры, вида бетона, и его влажности и др.

В условиях пожара предел огнестойкости железобетонных конструкций наступает, как правило:

а) за счет снижения прочности бетона при его нагреве;

б) теплового расширения и температурной ползучести арматуры;

в) возникновения сквозных отверстий или трещин в сечениях конструкций;

г) в результате утраты теплоизолирующей способности.

Наиболее чувствительными к воздействию пожара являются изгибаемые железобетонные конструкции: плиты, балки, ригели, прогоны. Их предел огнестойкости в условиях стандартных испытаний обычно находится в пределах R45-R90. Столь малое значение пределов огнестойкости изгибаемых элементов объясняется тем, что рабочая арматура растянутой зоны этих конструкций, которая вносит основной вклад в их несущую способность, защищена от пожара лишь тонким защитным слоем бетона. Это и определяет быстроту прогрева рабочей арматуры конструкции до критической температуры.

Данные о фактических пределах огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций приведены в таблицах:

Таблица 1. Пределы огнестойкости свободно опертых плит.

(окончание таблицы)

Примечания:

1) Минимальная толщина плиты t обеспечивает значение предела огнестойкости по признаку “I” , а расстояние до оси арматуры – значение предела огнестойкости по признаку “R”.

2) Пределы огнестойкости многопустотных и ребристых с ребрами вверх панелей и

настилов следует принимать по таблице 1, умножая их на коэффициент 0,9.

3) Пределы огнестойкости статически неопределимых конструкций больше, чем пределы огнестойкости статически определимых на 25%, если отношение площади арматуры над опорной к площади арматуры в пролете равно 0,5, и на 50%, если это отношение равно 1,0.

4) Эффективная толщина многопустотной плиты для оценки предела огнестойкости определяется делением площади поперечного сечения плиты, за вычетом площади пустот, на ее ширину.

Таблица 2. Пределы огнестойкости статически определимых свободно опертых балок из тяжелого бетона, нагреваемых с 3-х сторон.

Примечания:

1) Для двутавровых балок, у которых отношение ширины полки к ширине стенки больше 2, необходимо в ребре устанавливать поперечную арматуру. При этом отношении больше 3 пользоваться таблицей 2 нельзя.

2) Пределы огнестойкости статически неопределимых конструкций больше, чем пределы огнестойкости статически определимых на 25%, если отношение площади арматуры над опорной к площади арматуры в пролете равно 0,5; и на 50%, если это отношение равно 1,0.

Таблица 3. Пределы огнестойкости растянутых железобетонных элементов (растянутые элементы ферм, арок, обогреваемых со всех сторон).

Литература:

1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Закон РФ от 22.07.2008 №123-ФЗ .
2. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. М., Ассоциация «Пожнаука», 2001.
3. Пособие по определению пределов огнестойкости строительных конструкций. Приказ ЦНИИСК от 19.12.1984 №351/л (с обновлениями 2016 года).

Фактический предел огнестойкости — предел огнестойкости строительной конструкции, полученный в результате расчетов.

Требуемый предел огнестойкости — это минимальный предел огнестойкости строительной конструкции, удовлетворяющий требованиям пожарной безопасности (см. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ).

Статья 35. Классификация строительных конструкций по огнестойкости [1].

1. Строительные конструкции зданий и сооружений в зависимости от их способности сопротивляться воздействию пожара (см. ПОЖАР) и распространению его опасных факторов (см. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА) в условиях стандартных испытаний подразделяются на строительные конструкции со следующими пределами огнестойкости:

1)     ненормируемый;

2)     не менее 15 минут;

3)     не менее 30 минут;

4)     не менее 45 минут;

5)     не менее 60 минут;

6)     не менее 90 минут;

7)     не менее 120 минут;

8)     не менее 150 минут;

9)     не менее 180 минут;

10) не менее 240 минут;

11) не менее 360 минут.

2. Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются в условиях стандартных испытаний. Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков предельных состояний:

1)     потеря несущей способности (R);

2)     потеря целостности (E);

3)     потеря теплоизолирующей способности (I) вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений или достижения предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).

3. Предел огнестойкости для заполнения проемов в противопожарных преградах наступает при потере целостности (Е), теплоизолирующей способности (I), достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S).

Статья 87. Требования к огнестойкости и пожарной опасности зданий, сооружений и пожарных отсеков [1].

п. 9. Пределы огнестойкости и классы пожарной опасности строительных конструкций должны определяться в условиях стандартных испытаний по методикам, установленным нормативными документами по пожарной безопасности.

п. 10. Пределы огнестойкости и классы пожарной опасности
строительных конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, могут определяться расчетно-аналитическим методом, установленным нормативными документами по пожарной безопасности.

Предельные состояния строительных конструкций

При испытаниях несущих и ограждающих конструкций различают следующие предельные состояния:

Потеря несущей способности (R) вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций:

1)                 для изгибаемых конструкций следует считать, что предельное состояние наступило, если: прогиб достиг величины L/20 или скорость нарастания деформаций достигла L2/(9000 h) = см/мин (где L — пролет, см; h — расчетная высота сечения конструкции, см).

2)                 для вертикальных конструкций предельным состоянием следует считать условие, когда вертикальная деформация достигает L/100 или скорость нарастания вертикальных деформаций достигает 10 мм/мин для образцов высотой (3±0,5) м.

Потеря теплоизолирующей способности (I) вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140° С или любой точке этой поверхности более чем на 180° С
в сравнении с температурой конструкции до испытания, или более 220° С
независимо от температуры конструкции до испытания.

Потеря целостности (E) в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя.

Знак предела огнестойкости строительной конструкции состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний, и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах.

Например: REI 30 — предел огнестойкости 30 минут по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какие из трех предельных состояний конструкции наступят ранее [2].

Требуемый предел огнестойкости строительной конструкции

Статья 58. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций [1].

1.      Огнестойкость и класс пожарной опасности строительных конструкций должны обеспечиваться за счет их конструктивных решений, применения соответствующих строительных материалов, а также использования средств огнезащиты.

2.      Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций, выбираемые в зависимости от степени огнестойкости зданий и сооружений (см. СТЕПЕНЬ ОГНЕСТОЙКОСТИ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПОЖАРНЫХ ОТСЕКОВ), приведены в таблице 21 [1].

Таблица 21. Требуемый предел огнестойкости строительной конструкции

Степень огнестой-кости зданий, сооруже-ний и пожарных отсеков	Предел огнестойкости строительных конструкций
Несущие стены, колонны и другие несущие элементы	Наруж-ные ненесу-щие стены	Перекры-тия междуэ-тажные,в том числе чердачные и над подвалами	Строительные конструкции бесчердачных покрытий	Строительные конструкции лестничных клеток
настилы (в том числе с утеплите-лем)	фермы, балки, прогоны	внутрен-ние стены	марши и площад-ки лестниц
I	R 120	E 30	REI 60	RE 30	R 30	REI 120	R 60
II	R 90	E 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 90	R 60
III	R 45	E15	REI 45	RE 15	R 15	REI 60	R 45
IV	R 15	E 15	REI 15	RE 15	R 15	REI 45	R 15
V	не нормируе-тся	не норми-руется	не нормируе-тся	не нормируется	не нормируется	не нормируется	не нормируется

Требуемые пределы огнестойкости противопожарных преград определятся в соответствии с таблицей 23 [1].

Наименование противопожарных преград	Тип противопожарных преград	Предел огнестойкости противопожарных преград	Тип заполнения проемов в противопожарных преградах	Тип тамбур-шлюза
Стены	1	REI 150	1	1
2	REI 45	2	2
Перегородки	1	EI 45	2	1
2	EI 15	3	2
Светопрозрачные перегородки с остеклением площадью более 25 процентов	1	EIW 45	2	1
2	EIW 15	3	2
Перекрытия	1	REI 150	1	1
2	REI 60	2	1
3	REI 45	2	1
4	REI 15	3	2

Фактический предел огнестойкости строительных конструкций

Фактический предел огнестойкости определяют, как правило, расчетным путем, но для типовых конструкций могут применяться и экспериментальные методы определения фактического предела огнестойкости.

Фактические пределы огнестойкости строительных конструкций определяются в соответствии с «Пособием по определению пределов огнестойкости строительных конструкций, параметров пожарной опасности материалов. Порядок проектирования огнезащиты. Справочный материал» [3].

Порядок проведения испытаний на огнестойкость определен ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) [4].

Условие соответствия строительных конструкций по огнестойкости

Для того чтобы определить, соответствует ли предел огнестойкости конструкции требуемому, рекомендуется использовать следующее условие:

П_оф. ≥ П_отр., где

П_оф. — фактический предел огнестойкости конструкции (мин);

П_отр. — требуемый предел огнестойкости конструкции (мин).

Если данное условие выполняется, то конструкция соответствует требованиям норм по огнестойкости, если нет, то конструкция не соответствует требованиям норм и в таком случае обходимо повышать предел огнестойкости конструкции.

Методы повышения предела огнестойкости

Для повышения предела огнестойкости конструкций и доведения его до заданных параметров в строительстве используются различные огнезащитные материалы. Они позволяют блокировать поверхность защищаемой конструкции от высокотемпературного воздействия огня и сохранять ее в рабочем состоянии в течение требуемого периода времени.

Огнезащитные покрытия используются для обработки:

·      строительных конструкций, предел огнестойкости которых регламентируется нормативной документацией, в том числе, колонн, рам, ферм, балок, плит покрытия, междуэтажных перекрытий;

·      воздуховодов и газоходов, к которым предъявляются соответствующие требования;

·      кабельных разводок, проходок через ограждающие конструкции огнестойкого типа;

·      емкостей для хранения нефтепродуктов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Увеличение предела огнестойкости различных конструкций может выполняться конструктивными методами или окраской (см. ОГНЕЗАЩИТА КОНСТРУКТИВНАЯ), (см. ТОНКОСЛОЙНОЕ ВСПУЧИВАЮЩЕЕСЯ ОГНЕЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ). В том числе, используются:

·                    штукатурка, отделка бетоном или кирпичом. Данный метод подходит для конструкций, допускающих дополнительные нагрузки;

·                    облицовка специальными плитами, монтаж защитных экранов;

·                    нанесение огнезащитных составов поверхностного типа;

·                    пропитка конструкций из древесины;

·                    комбинация нескольких методов [5].

Заделка образовавшихся отверстий и зазоров в противопожарных преградах: как обеспечить требуемый предел огнестойкости см. по ссылке.

Литература

1. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

2. Энциклопедия «Пожарная безопасность», ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2007.

3. Пособие по определению пределов огнестойкости строительных конструкций, параметров пожарной опасности материалов. Порядок проектирования огнезащиты. Справочный материал.

4. ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования».

5. СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», зарегистрирован Росстандартом в качестве СП 112.13330.2011.