Огнестойкость строительных конструкций

Большое значение для надежности построек и их безопасности имеет сопротивляемость огню. Для измерения этого параметра используется фиксация времени между началом контакта с огнем до возникновения критических проявлений. Предел огнестойкости фиксируется по тому фактору, который нормирован официально.

Степени огнестойкости и пределы огнестойкости строительных конструкций

Для определения нужных параметров проводятся испытания по стандартному протоколу. В случае невозможности провести испытания используют расчеты.

Ненормальными изменениями считаются:

• утрата несущей силы;
• механический разрыв;
• неспособность конструкции обеспечить теплоизоляцию.

Для подбора методов исследования строений и их частей на огнестойкость надо обращаться к стандартным материалам по пожарной защите. Условные обозначения показывают, какие предельные состояния описываются и в какой момент наступит первое из них. Утрата несущих свойств засчитывается, если конструкция прогнулась более чем на 5% длины.

О том, что конструкция потеряла целостность, свидетельствует появление отверстий либо трещин, уходящих на всю глубину. Для тестирования используют указания ГОСТ 30247.0. Минимальная сопротивляемость огню составляет ¼ часа. Наибольший показатель — от 6 часов.

Высокий уровень сопротивляемости огню подразумевает, что максимально отдаляется момент, когда необходимо оставить горящее сооружение. Требуется проанализировать:

• архитектурный план;
• правила поддержания крепости сооружений;
• нормативные пособия;
• СНиП и дополнения к ним.

Показатель REI-60 относится к внутренним стенам лестничных клеток. Он означает, что не менее 1 часа должны сохраняться несущая способность, механическая целостность и способность не пропускать тепло. Определение степеней огнестойкости производится только после заблаговременного осмотра. Изучать нужно любое помещение, в том числе лестничные марши и коридоры.

REI-90 и REI-120 — два самых высоких уровня защиты внутренних стен лестничных клеток, которые предусмотрены в Российской Федерации. Категорически неприемлемо применение слишком дешевых материалов, которые неустойчивы к пламени. Во многих случаях пожар идет по лестничным маршам или через подсобные помещения.

Показатель REI-150 относится только к наиболее защищенным конструкциям, чья огневая устойчивость отвечает самым жестким требованиям. В эту группу входят только постройки, сооруженные с применением железобетона и простого бетона, природного и синтезированного камня. Еще к ним могут быть отнесены плиты и листовые строительные материалы, сертифицированные в установленном порядке.

Применение других веществ и конструкций категорически недопустимо. При тестировании должно быть подтверждено, что изделия хорошо сопротивляются как огню, так и повышенной температуре.

Второй разряд почти совпадает с первым, но есть некоторая специфика. Требования становятся менее жесткими, допускается применение стали. Третья группа может относиться к широкому спектру строительных объектов. Для большего удобства и практичности ее делят еще на 3 разряда. В один из них попадают постройки, в которых для создания несущих частей употреблены бетон, камень или железобетон, а ограждения выполнены из дерева.

Для дополнительного прикрытия от огня применяются плохо загорающиеся плиты и специальные листовые покрытия. Дополнительно может использоваться штукатурка. В эту категорию попадают объекты, огневая стойкость которых выражается формулой REI-45. Такое требование предъявляется к перекрытиям, разделяющим этажи (сюда относятся и перекрытия чердаков, подвалов).

Категория 3А — это построенные на основе каркаса сооружения, сделанные из неприкрытых стальных сплавов. В качестве ограждений применяется профильный лист. При отборе остальных деталей тоже стараются использовать такие, которые не будут повреждены огнем.

Формат 3Б — это каркасные здания высотой 1 этаж. Их сооружают, используя обрабатываемые защитным покрытием деревянные детали. Кроме пропитки, используют дополнительные защитные средства.

Четвертая категория — это уровень R15; такой показатель относится к несущим стенам и иным опорным конструкциям различных зданий. В эту группу входят сооружения, опорные и ограждающие части которых изготовлены из бурно горящих веществ (прежде всего древесины). Для блокировки сильного нагрева их прикрывают плитами либо штукатуркой. Существующие регламенты не предъявляют увеличенных требований к перекрытиям. Но чердаки надо оснащать только блоками, которые хорошо пропитаны защитными средствами.

Есть подвид 4А: постройки каркасного типа, возведенные в 1 уровень. Для сооружения их применяют каркас из стали. Ограждающие элементы делаются из листового профиля. Допускается применение утеплительных элементов из горючих веществ.

Стойкость к огню 5 категории не нормируется. Подразумевается, что порог стойкости к возгоранию низок, а скорость продвижения пожара, наоборот, крайне велика. Такие сооружения представляют большую опасность, потому не годятся для систематического присутствия людей. В них нельзя хранить горючие вещества. Запрещается складировать там взрывоопасные субстанции, подключать любую аппаратуру, которая может создать короткое замыкание.

Базовые сведения по установлению огнестойкости описываются в 123 Федеральном законе. К0 — это объекты, не представляющие опасности в пожарном отношении, К3 — это исключительно опасные сооружения. Кроме категорий конструкций по шкале REI, для определения точной огнестойкости надо обращать внимание на:

• количество этажей;
• площади пожарных отсеков и зданий;
• дистанций до соседних сооружений (в том числе особо опасных);
• цель использования постройки;
• выраженность угрозы возгорания.

Бывает так, что фактический показатель огнестойкости хуже нормативного уровня. Тогда обязательно требуется выявить слабое место и защитить его. Только в этом случае можно обеспечить полноценную беспрепятственную эвакуацию и сохранить устойчивость опор. Усиление такого рода производится исключительно сертифицированными материалами.

Наилучшими вариантами повышения защищенности являются прикрытие кирпичом и создание слоя бетона. Марку материалов и их толщину, способ выкладки определяют отдельно. Из бюджетных вариантов хорошие результаты дает оштукатуривание.

Пределы огнестойкости металлических конструкций

Сопротивляемость воздействию открытого пламени для неприкрытого металла невелика. Сталь теряет свою прочность за 10-15 минут, для алюминия критичны уже 6-8 минут пожара. Единственным исключением из правила является тяжеловесная монолитная колонна. Она способна гарантировать сохранение базовых инженерных характеристик до 45 минут.

Использовать эти элементы тяжело, и строители избегают их. Так как предел огнестойкости металлической конструкции, не входящей в противопожарную преграду, достигает только отметки R15, это ограничивает ее применение.

Причина слабости конструкции — высокая теплопроводность в сочетании с малой теплоемкостью. Металлы разогреваются исключительно быстро, почти не появляется тепловой градиент между основными частями. Та часть, которая появляется, быстро сглаживается. В результате подвергнутые воздействию пожара стальные, чугунные, алюминиевые блоки легко достигают критической температуры.

Возникает необходимость увеличивать стойкость элементов до REI 60. Для решения этой задачи могут применяться облицовочные защитные покрытия твердого или обмазочного вида. Иногда используется введение в полости воды, циркуляция которой может обеспечиваться принудительно. Выбор окончательного варианта определяется комбинацией инженерных и экономических факторов. Сэкономить часто помогает такое изменение конструкции, которое снижает величину поверхности, непосредственно контактирующей с огнем.

Пределы огнестойкости деревянных конструкций

Этот параметр рассчитывается исходя из темпа обугливания основных элементов. Специальная обработка даже лучшими составами не снижает скорости этого процесса. Если изделие входит в состав сборного блока (вместе с металлической частью или подвесным потолком), сопротивляемость огню нормируется по единой схеме.

Чтобы повысить предел огнестойкости конструкции из дерева, могут использоваться ограждения из металла, асбестоцементных блоков, специальных типов пластмасс. В ряде случаев, например при монтаже навешиваемых панелей на стальные детали здания с огневой защитой, определение характеристик производится экспериментальным способом.

Пределы огнестойкости железобетонных конструкций

Установление этой характеристики имеет большое значение для последующего расчета сохранности здания после окончания пожара. Если здание классифицировано как относящееся к повышенной степени огневой стойкости, оно должно сохранять механическую стабильность при пожаре от 180 минут и более. Если речь идет о сооружениях высотой от 100 м, требуется увеличивать этот показатель минимум до 240 минут.

Предел огнестойкости железобетонных конструкций невозможно установить без теплотехнического расчета. Эти вычисления показывают, за какой срок арматура достигнет опасной температуры либо сечение бетона снизится до критического уровня. Обязательно проводится и статический расчет, который позволяет максимально отдалить момент разрушения.

Огнестойкость бетона по такому показателю, как возникновение проникающих трещин и отверстий, оценивается из предположения, что весь объем в расчетном сечении прогрелся выше критического значения. Бетонный слой при удельной массе от 1200 кг на 1 м³. не должен быть влажнее 3,5%.