Как рассчитать предел огнестойкости

Определение предела огнестойкости строительных конструкций. Таблица

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:

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:

Предел огнестойкости для заполнения проемов в противопожарных преградах наступает:

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.

Строительные конструкции бесчердачных покрытий

Строительные конструкции лестничных клеток

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

Металлических

Испытание предела огнестойкости дверей

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.

Пособие по определению пределов огнестойкости строительных конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (утверждено приказом ЦНИИСК 351/л от 19.12.1984 с изменениями 2016 года).

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:

Низколегированная сталь марки:

Алюминевые сплавы марки:

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

Испытания на предел огнестойкости

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:

штукатуркой цементной по металлической сетке толщиной 10…12мм

полужесткой минераловатной плитой толщиной 70мм

асбоцементными плоскими листамитолшиной 10…12мм30

20При защите вспучивающимися покрытиями ВПД в 4 слоя или ОФП-9 в 2 слоя8

Железобетонных

Испытание предела огнестойкости окон

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.

Источник

Таблица степени огнестойкости зданий и сооружений

Уровень огнестойкости относится к самым главным параметрам, влияющим на пожаробезопасность зданий и сооружений.

Уровень огнестойкости относится к самым главным параметрам, влияющим на пожаробезопасность зданий и сооружений. Проектирование новых строительных объектов обязательно должно учитывать весь комплекс мероприятий по эвакуации людей при возникновении пожара. Высокая степень огнестойкости объектов продлевает наступление критического момента после возгорания, когда еще сохраняется физическая возможность для людей покинуть здание с минимальными последствиями для здоровья. Уровень стойкости к огню определяется назначением объекта и четко регламентируется нормативами. Если строение не соответствует нормативам по степени огнестойкости, то ввод объекта в эксплуатацию невозможен, так как безопасность людей не может быть обеспечена.

Мы готовы помочь обеспечить четкое соответствие нормам пожарной безопасности любых объектов.

Определение степени огнестойкости

Степень огнестойкости строительных объектов и их класс пожарной опасности оценивается при проектировании системы противопожарных мероприятий, как этого требуют статьи 13 и 14 ФЗ-123, которые необходимо жестко выполнить архитектору и конструктору при проектировании и реконструкции сооружений.

Огнестойкость характеризуется временем сопротивления здания или сооружения к воздействию огня. Ее рассчитывают, применяя ст. 30 ФЗ 123. Пожароопасность для каждого объекта определяют с учетом пожароопасности строительных материалов, применяемых при его строительстве. Степень огнестойкости и класс пожароопасности дает возможность оценить скорость распространения огня по объекту во время пожара.

Предел стойкости зданий определяется временем, в пределах которого пожар воздействует на объект до его полного разрушения.

Огнестойкость строительных объектов

здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций (І, ІІ, ІІІ, ІV, V).

Показателем огнестойкости является предел огнестойкости конструкции, который в соответствии с ГОСТ 30247 устанавливается в минутах до наступления одного из предельных состояний:

Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется степенью участия строительных конструкций в развитии пожара и образовании его опасных факторов (С0, С1, С2, С3).

Класс функциональной пожарной опасности здания и его частей определяется их назначением (Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5).

Класс пожарной опасности строительных конструкций К0, К1 К2 К3 должен соответствовать принятому классу конструктивной опасности зданий:

Если показатель огнестойкости и класса пожароопасности вновь проектируемого объекта строительства ниже требуемого, необходимо выполнить комплекс мер по улучшению огнестойкости, чтобы была возможность оперативно эвакуировать людей из сооружения и сделать несущие балки максимально устойчивыми к огню. т.е выполнить их защиту от огня. Эти меры должны выполняться с применением сертифицированных материалов, одними из которых являются производимые нами материалы для огнезащиты ФЕРУМ.

Как влияют технологии на огнестойкость сооружений

Анализ строительной документации дает возможность изучить наличие (отсутствие) технологий, повышающих огнестойкость строительных конструкций. Сначала нужно осмотреть визуально все конструкции здания. Потом изучить все внутренние помещения, лестницы, подсобки и т.д.

Часто для снижения расходов недальновидные заказчики для лестниц и подсобок применяют самые дешевые материалы с низким уровнем огнестойкости. Поэтому при пожаре огонь распространяется по этим самым слабым участкам конструкции. Все это надо обязательно изучать и учитывать при разработке методов огнезащиты и расчетах огнестойкости.

5 степеней огнестойкости

Всего имеется пять степеней огнестойкости. У каждой из них есть свои особенности и свой критический предел.

Первая степень

Вторая степень

Фактически первая степень огнестойкости, но с небольшими отличиями, слегка менее жесткие требования. Сооружения для этой категории могут строиться с применением стальных конструкций.

Третья степень

Существует три подвида огнестойкости в 3-й категории:

Третья. Сооружения с бетонными, железобетонными, каменными несущими конструкциями, в которых применяются ограждения с деревянными перекрытиями. Для огнестойкого покрытия применяют трудногорючие плиты и листовые материалы, штукатурку.

Третья «а». Каркасные здания, при строительстве которых используется незащищенная сталь. Ограждения делают из профилированного стального листа. Другие материалы тоже не боятся огня.

Третья «б». Одноэтажные деревянные каркасные конструкции, обработанные огнезащитным составом. Панельные ограждения также изготовлены из дерева, предварительно пропитанного составами.

Четвертая степень

Включает два разных норматива по огнестойкости:

Четвертая. Сооружения с несущими конструкциями и ограждениями из легко воспламеняемых материалов, например, древесины. Защита от высоких температур обеспечивается покрытием из плитки или штукатурки. К перекрытиям нет высоких требований по огнестойкости. Чердак из дерева обязательно обрабатывают огнезащитными спецсоставами.

Пятая степень

Самый низкий порог к огнестойкости и скорости распространения огня. Такие сооружения не предполагают постоянного наличия людей, они не предназначены для хранения горючих и взрывоопасных материалов и для использования в них электроприборов.

Предел огнестойкости строительных конструкций

Степень огнестойкости зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков

Несущие стены, колонны и другие несущие элементы

Наружные ненесущие стены

Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)

Строительные конструкции бесчердачных покрытий

Источник

Определение предела огнестойкости здания

Согласно действующим нормативным актам под огнестойкостью сооружения понимается его способность противостоять воздействию открытого огня, сохраняя основные эксплуатационные характеристики в неизменном виде. К их числу относятся качество теплоизоляционной защиты, несущая способность опорных оснований, а также их устойчивость к тепловому разрушению (несгораемость).

При измерении этой величины учитываются интервалы, по истечении которых конструкция разрушается до не подлежащего восстановлению состояния.

От чего зависит этот параметр

В соответствии с нормативными требованиями определить степень огнестойкости здания можно лишь после того, как ему присвоена категория по пожарной безопасности, назначаемая с учётом следующих признаков:

Расчётная величина этого параметра зависит от ряда технических характеристик, таких как высота обследуемого объекта и целевое назначение входящих в него помещений.

Одновременно с этим принимается в расчёт площадь, занимаемая всем зданием в целом и качество строительных материалов, используемых при возведении.

Классификация по содержимому строений

На уровень огнеопасности строения существенное влияние оказывает факт наличия в его помещениях взрывчатых или горючих материалов.

В соответствии с этим все строительные объекты и помещения делятся на пять групп, с характерными признаками которых можно ознакомиться в таблице «Деление по содержанию».

Согласно этой таблице при определении степени огнестойкости зданий и сооружений обязательно принимается во внимание факт наличия в помещениях веществ, представляющих угрозу в смысле возгорания.

Для взрывопожароопасной категории «А», например, характерно то, что в них хранятся газовые баллоны или опасные при возгорании жидкости с температурой воспламенения до 30 градусов.

К взрывопожароопасной категории «Б» применимо всё то же самое, но при условии наличия в жилых и нежилых помещениях значительных объёмов горючих веществ с температурой воспламенения более 30 градусов.

Просто пожароопасная категория «В» соответствует содержанию в комнатах небольших объёмов горючих жидкостей или твёрдых взрывоопасных веществ, которые быстро воспламеняются при непосредственном контакте с воздухом.

Содержащая потенциальную угрозу категория «Г» назначается при наличии в зданиях материалов или веществ, не имеющих горючих свойств.

Группы опасности возгорания

По степени защищённости от пожара все известные типы сооружений подразделяются на пять групп, каждая из которых отличается следующими характерными признаками.

В первую группу входят хорошо защищенные от огневого воздействия объекты с частично подготовленными к тепловому воздействию элементами.

Достигается это за счёт использования специальных инженерных решений, препятствующих их разрушению. Под эту же категорию огневой защищённости подпадают здания из камня и бетона.

Ко второй степени огнестойкости принято относить сооружения, материал которых отличается высокой огнеупорностью. На этих объектах могут использоваться элементы незащищённых строений (металлические дверные блоки, например).

К следующей группе отнесём здания, содержащие несгораемые и трудно сгораемые материалы. (В них также могут входить и сгораемые составляющие, прошедшие специальную защитную обработку).

В зданиях и конструкциях, причисляемых к группе 4, указанные ограничения касаются лишь отдельных составляющих (стен, например), которые способны удерживать горение в ограниченных пределах. Согласно требованиям нормативов несущие части этих конструкций должны состоять из несгораемых материалов.

К пятой и последней группе по степени защищённости от разрушения относятся самые огнеопасные сооружения, в конструкции которых могут применяться легко сгораемые материалы.

Таблица 2. Уровни огнестойкости зданий

Категория «К»

Деление на категории «К» предполагает учёт мер организационного и конструктивного характера, предпринимаемых для обеспечения требуемой защищённости здания от пожара. Оно включает четыре группы по огнестойкости, каждая из которых относит здание к определённому классу:

Для расшифровки этих групп предусмотрены следующие описания.

К0 – здание находится в полностью исправном состоянии, а внутри помещений (возле несущих элементов) не имеется складируемых горючих материалов. Причём сами эти элементы не склонны к возгоранию или же могут воспламеняться только при нагревании примерно до 500 градусов.

К1 – на несущих элементах зданий допустимы продольные и поперечные повреждения размером не более 40 сантиметров, а в самой конструкции отсутствуют источники открытого пламени и сильного термического воздействия.

К2 – на поверхностях несущих элементов допускается наличие более серьёзных повреждений с вертикальными размерами до 80-ти и горизонтальными – до 50-ти сантиметров. Источники сильных термических воздействий в этом случае также отсутствуют.

К3 – наблюдаемые повреждения несущих элементов конструкций превышают 80 и 50 сантиметров соответственно с одновременным наличием источников возгорания или теплового эффекта.

Категория «С»

Указанная классификация соответствует делению по классам «К», проводимым с учётом фактического состояния несущих конструктивных элементов лестничных клеток, лифтовых шахт, подсобных помещений и других вспомогательных объектов.

Классификация по «С» касается сравнения состояний перечисленных выше объектов с теми же параметрами, определяемыми при делении по «К».

Так, объекты категории С0 должны полностью соответствовать классу К0. Для тех же позиций с категорией С1 допускается наличие повреждений перегородок и несущих элементов до состояния К1, а наружных стен – только до К2. При этом лестничные клетки и сами пролёты должны иметь идеальное состояние.

Для категории С2 допустимое повреждение несущих конструкций (включая перегородки) ограничивается состоянием К2, наружных стен – до К3, а лестничных пролётов и клеток – до К1.

Категория С3 допускает повреждение лестничных маршей и клеток до К1; при этом все остальные элементы здания не учитываются.

Порядок присвоения степеней огнестойкости

Для определения этого параметра используются как теоретические (расчёты), так и практические методы, позволяющие по результатам тестирования свести полученные данные в таблицу.

По итогам сравнения этих показателей делается вывод о текущем состоянии данного объекта, после чего он классифицируется в соответствии с одной из рассмотренных ранее методик.

При оценке противопожарной защищённости конструкции ни в коем случае нельзя забывать о том, что её расчёт должен учитывать деление по категории «С» (внутренние опорные элементы, лестничные пролёты и так далее).

С учётом данной классификации можно будет сказать о том, соответствует ли исследуемый объект действующим строительным нормативам по степени огнестойкости.

С полным перечнем всех нормируемых при этом данных, позволяющим провести сравнительный анализ возможностей данной конструкции можно ознакомиться в таблице.

Таблица 3. Степени огнестойкости

Значение СНиПа

СНиП или СП расшифровывается как строительные нормы и правила, устанавливающие порядок возведения строительных объектов самых различных категорий. В этом документе оговариваются основные моменты подготовки проекта со всеми деталями, касающимися его способности противостоять воздействию открытого огня.

По результатам изучения проектных материалов, содержащихся в этом своде правил, пользователь может воспользоваться уже готовыми техническими решениями и выбрать наиболее подходящий для него вариант.

В процессе работы с нормативной документацией следует помнить, что при практической оценке состояния конкретного объекта (его огнестойкости) должен использоваться соответствующий документ – СНиП (21.01.97 года).

А на стадии подготовки к предстоящим тестовым испытаниям (теоретическая часть) следует руководствоваться СНиПом от 31.03.2001 года, предписывающим учёт специальных защитных мероприятий.

Алгоритм определения огнестойкости (практический метод)

Предел стойкости той или иной конструкции практически определяется как промежуток времени, за который наблюдается потеря её составляющими своих первоначальных свойств.

При проведении испытаний оценивается состояние всех элементов объекта и по достижении пределов по одному из них пожар искусственно останавливается.

Перед началом испытаний необходимо изучить сопровождающие документы, в которых должны быть учтены составляющие объекта, включая «подсобки» и лестничные пролёты.

Искомый параметр определяется посредством особым образом организованных испытаний с применением термической печи, устанавливаемой не далее 10-ти сантиметров от испытуемой зоны.

В процессе испытаний температура сгорания топлива регулируется с помощью специальной форсунки, взбрызгивающей керосин в зону горения и поджигающей его. Температуру в топке печи регулируют за счёт показаний встроенной в исследуемые элементы термопары.

Пример школы и больницы

Расчёт предела огнестойкости рассмотрим на примере здания школы или больницы, внутреннее устройство которых очень удобно для этих целей. Они отличаются от других строений периодичностью своей структуры, поскольку состоят из ряда последовательно размещаемых помещений.

Для предварительного расчёта искомого показателя потребуются узнать следующие данные:

Таблица 4. Температуры горения различных материалов

400°С

1500°С

1300°С

Одно или двух этажным строениям этого типа обычно присваивается III степень огнестойкости и категория С0 (пожарная безопасность). Для зданий вместимостью до 100 мест и высотой до 3-х метров второй показатель будет соответствовать категория С1 (при той же степени огнестойкости).

Больничные и школьные постройки, рассчитанные на 150 мест и более, имеют предположительно вторую степень по огнестойкости и категорию С1 по пожарной безопасности.

Если же высота этих строений превышает 9 метров, а количество обслуживаемых мест более 300 – в результате испытаний им присваивается степень II или I. По пожарной безопасности они соответствуют категории С0 (С1).

В заключение отметим, что с некоторыми трудностями, возникающими при определении показателя огнестойкости, чаще всего сталкиваются лишь на стадии реализации проектных решений.

Объясняется это тем, что на данном этапе должны учитываться архитектурных особенности как всего строения в целом, так и отдельных его элементов.

Источник