Что такое предел огнестойкости конструкции

Определение предела огнестойкости строительных конструкций. Таблица

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)

Строительные конструкции бесчердачных покрытий

Строительные конструкции лестничных клеток

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.

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 (п. 5.4.2 СП 2.13130.2009).

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:

Предел огнестойкости строительных конструкций. Таблица пределов огнестойкости конструкций

Предел огнестойкости строительных конструкций

Для предела огнестойкости строительных конструкций прибегают к использованию следующих обозначений:

• Утрата несущей способности конструкций – R,
• Утрата целостности конструкционных элементов – Е,
• Утрата теплоизолирующих свойств по причине увеличения температуры на конструкционной поверхности, не подвергаемой нагреванию до предельных значений, – I,
• Достижение предельного значения плотности потока тепла на расстоянии от поверхности, не подлежавшей нагреву, – W.

Предел огнестойкости металлических конструкций

Предел огнестойкости металлических конструкций, которые незащищены дополнительно, как правило, небольшой и находится в следующих диапазонах:

• R10–R15 для конструкций, произведенных из стали,
• R6–R8 для конструкций, изготовленных из алюминия.

К исключениям из этих двух рядов относятся колонны массивного сечения, характеризующиеся высокими значениями предела огнестойкости металлических конструкций – R45. Однако подобные конструкции используются довольно нечасто.

В тех случаях, когда величина минимально допустимого предела огнестойкости строительных конструкций (в их число не входят конструкции, относящиеся к противопожарным преградам) составляет R15 (или RE15), использование незащищенных конструкций из стали разрешается вне зависимости от их фактических пределов огнестойкости за некоторыми исключениями. К последним относятся случаи, когда соответствующая величина предела огнестойкости несущих конструкций, согласно итогам проведенных испытаний, достигает лишь R8 или меньшего значения.

Быстрая потеря незащищенными металлическими конструкциями свойства сопротивления к воздействию открытого огня является следствием высоких значений теплопроводности при небольших величинах теплоемкости. Повышенная теплопроводность, свойственная металлическим элементам, не приводит к возникновению температурного градиента внутри конструкционного сечения. Это и является главной причиной быстрого увеличения температуры металла вплоть до критической величины. При достижении этих самых значений наблюдается резкое понижение прочности материала, сооружение приходит в состояние, когда оно не может выдерживать возложенную на него нагрузку извне.

Предел огнестойкости деревянных конструкций

По сравнению с металлическими аналогами, деревянным конструкциям свойственна горючесть. На пределы огнестойкости деревянных конструкций влияют несколько факторов: время, которое проходит от начала взаимодействия огня с материалом до факта непосредственного воспламенения дерева, время, затрачиваемое от начала горения до достижения предельного состояния.

Для улучшения огнестойкости древесины традиционно прибегают к нанесению нескольких слоев штукатурки. Двухсантиметровый слой, нанесенный на колонну из дерева, способен увеличить предел огнестойкости деревянной конструкции до R60. Высокой эффективностью огнезащиты обладают всевозможные лакокрасочные покрытия, пропитка древесины антипиренами.

Предел огнестойкости конструкций из железобетона

На огнестойкость конструкций из железобетона влияет множество факторов, в число которых входят следующие: особенности геометрии, нагрузка, габариты бетонных слоев, тип используемой при строительстве арматуры, разновидность бетона и другие.

При возникновении пожара предел огнестойкости строительных конструкций может достигаться по ряду причин:

• понижение прочностных характеристик бетона вследствие увеличение температуры,
• появление щелей, сколов в сечениях,
• потеря теплоизолирующих свойств.

К самым чувствительным конструктивным элементам относят изгибаемые конструкции из железобетона. Данный факт можно объяснить тем, что рабочая арматура растянутой зоны, обеспечивающая главный вклад в несущую способность конструкций, защищается от огня небольшим бетонным слоем. Это является определяющим фактором, сказывающимся на высокой скорости прогревания рабочей арматуры.

Что такое огнестойкость и предел огнестойкости?

Огнестойкость конструкции – способность строительной конструкции сопротивляться огневому воздействию и ограничивать распространение огня, а также сохранять необходимые эксплуатационные качества при высоких температурах в условиях пожара. Характеризуется пределами огнестойкости и распространения огня. Огнезащита строительных конструкций является основной задачей при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Повышение предела огнестойкости строительных конструкций, прямо пропорционально повышает пожарную безопасность людей, находящихся на данном объекте, и людей, тушащих пожар в случае его возникновения.

Предел огнестойкости – время в минутах (часах) с момента начала пожара до выхода конструкции из строя (до потери несущей способности, обрушения, достижения необратимых деформаций или до образования сквозных трещин), или прогрева до повышения температуры на противоположной от огня поверхности порядка 220 оС, выше которой возможно самовоспламенение органических материалов. (Источник: Словарь архитектурно-строительных терминов).
Другими словами предел огнестойкости – время в минутах (часах), в течение которого строительная конструкция сохраняет свою огнестойкость.
Предельное состояние конструкции по огнестойкости – состояние конструкции, при котором она утрачивает способность сохранять одну из своих противопожарных функций.

Предел Огнестойкости строительных конструкций
Пределы Огнестойкости строительных конструкций определяются путем их огневых испытаний по стандартной методике и выражаются временем (ч. или мин.) действия на конструкцию так называемого стандартного пожара (см. ниже) до достижения ею одного из следующих предельных состояний:

1. потери несущей способности (обрушение или прогиб) при проектной схеме опирания и действии нормативной нагрузки – постоянной от собств. веса конструкции и временной, длительной, от веса, напр., стационарного оборудования (станков, аппаратов и машин, электродвигателей и др.),
2. повышения температуры не обогреваемой поверхности в среднем более чем на 160 °С или в любой ее точке более чем на 190 °С в .сравнении с начальной т-рой либо более 220°С независимо от температуры конструкции до испытаний,
3. образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя,
4. достижения при испытаниях ненагруженной конструкции критической температуры (т.е. температуры, при которой происходят необратимые изменения физико-механических свойств) ее несущих элементов или частей, защищенных огнезащитными покрытиями и облицовками, характеризует потерю несущей способности.

Пределы распространения огня определяются размерами (см) их повреждений вследствие горения или обугливания вне зоны воздействия стандартного пожара.

Для нормирования пределов огнестойкости несущих и ограждающих конструкций используются 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, Е, для наружных ненесущих стен – Е. Для ненесущих внутренних стен и перегородок – потеря теплоизолирующей способности и целостности – Е, I, Для несущих внутренних стен и противопожарных преград – потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности – R, Е, I. – обозначения предела.
Обозначение предела огнестойкости строительных конструкций состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний, цифры, соответствующей времени достижения одного из предельных состояний (первого по времени) в минутах.

Например:
R 120 – предел огнестойкости 120 минут – по потере несущей способности,
RE 60 – предел огнестойкости 60 минут – по потере несущей способности и потере целостности, независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее,
REI 30 – предел огнестойкости 30 минут – по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какое из них наступит ранее.
Если для конструкции нормируются различные пределы огнестойкости по различным предельным состояниям, обозначение предела огнестойкости состоит из двух или трех частей, разделенных между собой наклонной чертой.

Например:
R 120/EI 60 – предел огнестойкости 120 минут по потере несущей способности/предел огнестойкости 60 минут – по потере целостности или теплоизолирующей способности, независимо от того, какое из двух последних наступит ранее.
R 120/EI 60 – предел огнестойкости 120 минут по потере несущей способности/предел огнестойкости 60 минут – по потере целостности или теплоизолирующей способности, независимо от того, какое из двух последних наступит ранее.
Основные требования к огнестойкости строительных конструкций, заложенные в СНиП 21-01-97*, ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.08 № 123.
Каков фактический предел огнестойкости стальных конструкций?

Металлы обладают высокой чувствительностью к высоким температурам и к действию огня. Они быстро нагреваются, что заметно снижает их прочностные свойства. Фактический предел огнестойкости стальных конструкций в зависимости от толщины элементов сечения и действующих напряжений составляет от 0,1 до 0,4 часа. В то время как минимальные значения требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций, в том числе металлических, составляют от 0,25 до 2,5 часа в зависимости от степени огнестойкости зданий и типа конструкций. Для обеспечения данных требований необходимо проведение мероприятий по огнезащите металлических поверхностей.

Огнестойкость строительных конструкций

Пределы огнестойкости строительных конструкций

Предел огнестойкости строительной конструкции — показатель сопротивляемости конструкции огню. Определяется по результатам огневого испытания и представляет собой время (в минутах) до появления одного или нескольких признаков предельных состояний по огнестойкости:

• потеря несущей способности конструкции или ее узлов (R) — характеризуется обрушением конструкции или возникновением критических деформаций, недопустимых для ее дальнейшей эксплуатации
• потеря теплоизолирующей (ограждающей) способности (I) — характеризуется повышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений
• потеря целостности конструкции (E) — проявляется в образовании сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или открытое пламя

Примеры обозначений предела огнестойкости конструкций

• R 45 — предел огнестойкости 45 мин по потере R
• RE 60 — предел огнестойкости 60 мин по потере R и Е независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее
• REI 90 — предел огнестойкости 90 мин по потере R, Е и I в независимости от того, какое из трех предельных состояний наступит ранее

Цифровой показатель в обозначении предела огнестойкости строительной конструкции должен соответствовать одному из следующих значений: 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 360.

Повышение пределов огнестойкости достигается методами огнезащиты.

Различают фактический и требуемый пределы огнестойкости:

• требуемая огнестойкость — это тот минимальный предел огнестойкости, которым должна обладать строительная конструкция, чтобы удовлетворять требованиям пожарной безопасности. Устанавливается в соответствии с ведомственным или отраслевым нормами проектирования.
• фактический предел огнестойкости определяется на основе огневых испытаний или расчетным путем

Огнезащитная эффективность средств огнезащиты металлических конструкций

Огнезащитная эффективность — это сравнительный показатель средства огнезащиты, который характеризуется временем в минутах от начала огневого испытания до достижения критической температуры 500 °С стандартного образца стальной конструкции с огнезащитным покрытием.

Группа огнезащитной эффективности устанавливается по результатам испытаний в соответствии с методикой ГОСТ 53295. При этом стальная колонна двутаврового сечения №20 (или профиля №20Б) высотой 1,7 м или стальная пластина с размерами 600 × 600 × 5 мм обрабатываются огнезащитным составом в соответствии с технологией его применения и испытываются на установке для определения огнестойкости в соответствии с ГОСТ 30247.0. На поверхности образца в трех местах устанавливаются термопары для контроля температуры. При этом фиксируется время, в течение которого поверхность металлоконструкции достигла критической температуры 500 °С.

Группа огнезащитной эффективности определяется по времени достижения металлической конструкцией критической температуры.

Группы огнезащитной эффективности средств обработки стальных конструкций

• 1 группа — не менее 150 мин
• 2 группа — не менее 120 мин
• 3 группа — не менее 90 мин
• 4 группа — не менее 60 мин
• 5 группа — не менее 45 мин
• 6 группа — не менее 30 мин
• 7 группа — не менее 15 мин

Группа огнезащитной эффективности для данного средства огнезащиты зависит от многих факторов, в том числе от толщины покрытия и приведенной толщины металлоконструкции.

Приведенная толщина — это отношение площади поперечного сечения металлической конструкции к периметру обогреваемой поверхности.

Огнезащитная эффективность средств защиты древесины

Огнезащитная эффективность составов для обработки деревянных конструкций характеризуется потерей массы обработанного составом образца древесины при огневом испытании.

Определение пределов огнестойкости конструкций в строительстве

Строительные нормативы регламентируют все сферы, касающиеся возведения построек любого назначения. Не обходят они вниманием и пожарную безопасность строений.

Одним из важных значений, которое обязательно надлежит учитывать при проектировании любого жилого, коммерческого или иного здания, является предел огнестойкости строительных конструкций.

Это понятие означает степень сопротивления строения огню при пожаре и высокой температуре. Оно исчисляется периодом времени, после которого начинаются необратимые изменения в целостности конструкции:

• потеря зданием несущей способности,
• потеря конструктивной целостности строением,
• потеря способности теплоизоляции.

Несущая способность здания (R)во время пожара соответствует времени появления предельного прогиба и критической деформации, либо полного обрушения строения.

Целостность здания (Е) при пожаре характеризуется временем появления в строительной конструкции отвертий или трещин, сквозь которые способны проникать на незатронутую пожаром территорию огонь и/или дымовые газы.

Прекращение теплоизоляционной способности здания происходит в момент, когда на незатронутых пожаром территориях конструкции температура повышается до предельного уровня (I), либо тепловой поток (W)на определенном нормативами расстоянии от незатронутой пожаром части конструкции достигает максимальной величины.

Нормативы пределов огнестойкости строительных конструкций высчитываются опытным путем в ходе испытаний строительных материалов в смоделированных условиях пожара. Согласно полученным данным они подразделяются на классы пожарной безопасности:

• пожаробезопасные,
• малопожароопасные,
• умереннопожароопасные,
• пожароопасные.

Для повышения пожарной безопасности строительных объектов применяются противопожарные преграды. Они служат для увеличения времени распространения пламени и продуктов горения, отсекая их от других помещений.

Относят к ним противопожарные перекрытия, стены и перегородки, а также противопожарные завесы, шторы, экраны, противопожарные разрывы, водяные завесы и минерализированные полосы.

Для увеличения степени огнестойкости при строительстве используют модифицированные материалы. Например, увеличивают сечение конструктивных элементов, используют специальные марки бетона, имеющие пониженную теплопроводность, наносят штукатурные слои из материалов, имеющих повышенную сопротивляемость высоким температурам.

Металлические строительные элементы имеют невысокий уровень огнестойкости, достигающий всего лишь нескольких минут. Для расширения пределов огнестойкости металлических строительных конструкций используют методики окрашивания специальными вспучивающимися красками.
Аналогичным образом повышают сопротивляемость пожару деревянных элементов строения. Для этого применяют антипиреновые пропитки, окрашивание, оштукатуривание. А вот снизить горючесть таких материалов, как пластик и полимеры практически невозможно. Они слишком подвержены воздействию открытого пламени и высоких температур, и начинают разрушаться в первые минуты пожара. При этом они выделяют вещества, вредные для здоровья людей, чем несут большую опасность при пожаре.