Предел огнестойкости конструкции

Предел огнестойкости конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) — промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) предельных состояний.

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 способностивследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I) или достижения 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 (E), теплоизолирующей способности (I), достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S)

Методы определения пределов огнестойкости строительных конструкций и признаков предельных состояний устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.

Условные обозначения пределов огнестойкости строительных конструкций содержат буквенные обозначения предельного состояния и группы.

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. Напр., REI 30 – предел огнестойкости 30 мин – по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какие из трёх предельных состояний конструкции I огнестойкости наступит ранее.

Для нормирования пределов огнестойкости несущих и ограждающих конструкций используют следующие предельные состояния:

  • для колонн, балок, ферм, арок и рам— только потеря несущей способности конструкции и узлов — R;
  • для наружных несущих стен и покрытий— потеря несущей способности и целостности — R, E, для наружных ненесущих стен — E;
  • для ненесущих внутренних стен и перегородок— потеря теплоизолирующей способности и целостности — E, I;
  • для несущих внутренних стен и противопожарных преград— потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности — R, E, I

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

Предел огнестойкости металлических конструкций

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.

Несмотря на то, что металл материал негорючий, при нагреве он теряет прочность, поэтому металл имеет низкий предел огнестойкости.

В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) указан R 15 (RE 15, REI 15), 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 R 8 (п. 5.4.2 СП 2.13130.2009)

Если возникает необходимость обеспечить огнестойкость металлических конструкций зданий выше, чем R15, то применяют различные способы повышения огнестойкости этих конструкций, например, окраска огнезащитными составами или облицовка защитными огнестойкими материалами. В качестве облицовок могут быть использованы бетонные плитки, керамические материалы, штукатурка и т.п. Например, слой штукатурки в 2,5 см повышает предел огнестойкости металлических конструкций до R50. Облицовка в 0,5 кирпича повышает предел огнестойкости металлических конструкций до R 300. Огнезащитные покрытия при воздействии высокой температуры вспучиваются и теплоизолируют металлическую поверхность. Например, слой такой обмазки толщиной 2-3 мм при воздействии высоких температур вспучивается и на некоторое время создает на поверхности защищаемой металлической конструкции слой пористого материала, толщиной 25-35 мм. Данный способ огнезащиты позволяет увеличить огнестойкость металлических конструкций до величин R45-R60.

Предел огнестойкости деревянных конструкций

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 и времени от начала воспламенения древесины до наступления того или иного предельного состояния конструкции:

τ= τ воспл+ τ гор

Скорость уменьшения рабочего сечения деревянных конструкций на пожаре составляет от 0,6 до 1,0 мм/мин, поэтому деревянные конструкции, особенно с массивным сечением могут иметь достаточно большие значения пределов огнестойкости. Конечно необходимо учитывать, что с уменьшением сечения уменьшается прочность конструкции и если брус был нагружен на 90%, то и предел огнестойкости будет низким, если на 10%, то чтобы произошло разрушение нужно больше времени.

Традиционным способом повышения огнестойкости деревянных конструкций является нанесение штукатурки. Слой штукатурки толщиной 2 см на деревянной колонне повышает ее предел огнестойкости до R 60. Эффективным способом огнезащиты деревянных конструкций являются разнообразные краски вспучивающиеся и невспучивающиеся, а также пропитка антипиренами. Необходимо обращать внимание на обеспечение достаточной огнестойкости деревянных конструкций, имеющих узлы крепления, опоры, затяжки, армирование из металлических элементов.

Предел огнестойкости железобетонных конструкций

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.

Огнестойкость сжатых железобетонных элементов исчерпывается при пожаре за счет снижения прочности поверхностных, наиболее прогреваемых слоев бетона и сопротивления рабочей арматуры при нагреве. Это приводит к быстрому снижению несущей способности конструкции при пожаре. В момент времени воздействия пожара, когда несущая способность конструкции снизится до уровня рабочих нагрузок, и наступит ее предел огнестойкости по признаку «R».

Для железобетонных колонн предел огнестойкости обычно находится в пределах R90-R150.

При необходимости увеличения пределов огнестойкости железобетонных конструкций рекомендуется следующие мероприятия:

— увеличение толщины защитного слоя бетона;

— облицовка негорючими материалами;

— снижение пожарной нагрузки в помещении;

— снижение механической нагрузки на конструкцию;

— применение рабочей арматуры с более высокой критической температурой прогрева при пожаре.

В настоящее время если подбирать материал по пределу огнестойкости, то лучше всего применять железобетонные конструкции т.к. они имеют достаточно большой предел огнестойкости даже без дополнительных мероприятий и соответственно будут стоить дешевле.

Требуемый предел огнестойкости

Требуемый предел огнестойкости конструкции устанавливается согласно таблице 21, 23, 24 ФЗ 123 в зависимости от степени огнестойкости здания и типа конструкции, либо прописывается в СТУ, если они разрабатываются для конкретного сооружения.

Таблица 21. Соответствие степени огнестойкости и предела огнестойкости строительных конструкций зданий, сооружений и пожарных отсеков

Степень Предел огнестойкости строительных конструкций
огне-
стойкости
зданий, сооружений
Несущие стены, колонны и другие Наружные ненесущие стены Перекры-
тия между-
этажные (в том числе
Строительные конструкции бесчердачных покрытий Строительные конструкции лестничных клеток
и пожарных отсеков * несущие элементы чердачные и над подва-
лами)
настилы (в том числе с утепли-
телем)
фермы, балки, прогоны внутрен-
ние стены
марши и площадки лестниц
________________
* Наименование графы в редакции, введенной в действие с 12 июля 2012 года Федеральным законом от 10 июля 2012 года N 117-ФЗ..
I R 120 Е 30 REI 60 RE 30 R 30 REI 120 R 60
II R 90 Е 15 REI 45 RE 15 R 15 REI 90 R 60
III R 45 Е 15 REI 45 RE 15 R 15 REI 60 R 45
IV R 15 Е 15 REI 15 RE 15 R 15 REI 45 R 15
V не норми-
руется
не норми-
руется
не норми-
руется
не норми-
руется
не норми-
руется
не норми-
руется
не норми-
руется

Таблица 23. Пределы огнестойкости противопожарных преград

Наименование противопожарных преград Тип противо-
пожарных преград
Предел огнестойкости противо-
пожарных преград
Тип заполнения проемов в противо-
пожарных 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 1 EIW 45 2 1
остеклением площадью более 25 процентов 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

Таблица 24. Пределы огнестойкости заполнения проемов в противопожарных преградах

Наименование элементов заполнения проемов в противопожарных преградах Тип заполнения проемов в противопожарных преградах Предел огнестойкости
Двери (за исключением дверей с остеклением более 25 процентов и 1 EI 60
дымогазонепроницаемых дверей), ворота, 2 EI 30
люки, клапаны, шторы и экраны 3 EI 15
Двери с остеклением более 25 процентов 1 EI W 60
2 EI W 30
3 EI W 15
Дымогазонепроницаемые двери (за 1 EIS 60
исключением дверей с остеклением более 2 EIS 30
25 процентов) 3 EIS 15
Дымогазонепроницаемые двери с 1 EIWS 60
остеклением более 25 процентов, 2 EIWS 30
шторы и экраны 3 EIWS 15
Двери шахт лифтов (при условии, что к ним устанавливаются требования по пределам огнестойкости) 2 EI 30 (в зданиях высотой не более 28 метров предел огнестойкости дверей шахт лифтов принимается Е 30)
(Строка в редакции, введенной в действие с 30 июля 2017 года Федеральным законом от 29 июля 2017 года N 244-ФЗ.
Окна 1 Е 60
2 Е 30
3 Е 15
Занавесы 1 EI 60

Литература:

Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. М., Ассоциация «Пожнаука», 2001.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *