Как определить степень огнестойкости здания

Определение предела огнестойкости

Понятие «предела» охватывает время с момента воздействия огня и до критической точки. Показательно учитывает максимальное значение, которое предполагает стойкость каждого конструктивного элемента. С этой целью проводят детальный анализ проекта. Чтобы провести правильные расчеты, необходимо руководствоваться пособиями, которые прилагаются к СНиП. Если предельный показатель ниже требуемого, прибегают к повышению огнестойкости, чтобы можно было провести своевременную эвакуацию людей из здания и сделать несущие опоры устойчивыми перед пожаром. Такое мероприятие осуществляется с задействованием материалов, прошедших соответствующую сертификацию.Лучшей защитой от огня считается кирпичная отделка и бетонирование. Толщину армированного бетонного слоя подбирают для каждого объекта индивидуально. Хорошим вариантом является использование штукатурки. Это надежная защита от огня по доступной цене.

Как определяется?

Степень огнестойкости – представитель наиболее значимых параметров сооружения, не уступающий в важности особенностям конструкции с точки зрения пожаробезопасности и функциональным характеристикам

Но на что обратить внимание для того, чтобы ее определить с предельной точностью? Для этого нужно рассмотреть такие параметры сооружения:

• Этажность.
• Реальная площадь сооружения.
• Характер назначения здания: промышленное, жилое, коммерческое и др.

Но наибольшее значение при определении степени огнестойкости здания имеют качественные показатели и степень воспламеняемости материалов, которые использовались для сооружения конкретного объекта.
Требуемые пределы огнестойкости

Для точного определения существуют специальные нормы и документы (СнИП). Совокупность нормативных актов разделяет все сооружения на 5 степеней огнестойкости сооружений.

Первая степень

В эту группу входят объекты, особенности которых позволяют понести минимальный ущерб при возникновении пожара. Такого эффекта разрешает добиться специальное конструирование сооружения, предотвращающее распространение огня по всей конструкции в случае, если было возгорание. Высокой пожароустойчивостью обладают объекты при сооружении которых большую часть используемых материалов составил железобетон или камень – они максимально устойчивы к огню и практически не поддаются его влиянию.

СНиП 31-03-2001

Вторая степень

В категорию включаются объекты с аналогичными первой группе особенностями, за исключением момента, что некоторые части конструкции сооружения, выполненные из стали, не имеют огнеупорной защиты.

Третья степень

Представители 3 степени сооружаются с несгораемых, трудносгораемых элементов или сгораемых материалов при условии, что последние обработаны средствами для повышения степени огнестойкости.

Четвертая степень

Здания четвертой степени должны иметь противопожарные стены, которые не подвержены воздействию огня, что будет способствовать задержке огня в пределах определенной площади, предотвращая распространение по всему зданию. Но оставшаяся часть конструкции строения должна сооружаться из трудносгораемых материалов.

Пятая степень

Степень огнестойкости здания таких объектов находится на предельно низком уровне. При строительстве таких объектов допускается использовать материалов, которые способны к сгоранию. Единственное исключение, которое также касается предыдущей категории, – сооружение несущей стены из несгораемых материалов.

Для определения степени огнестойкости (I, II и др.) нужно определяться исключительно на нормативные документы и приведенной в СнИП. Также для таких целей и проектирования высотных сооружений используют ДБН 1.1-7-2002, для определения пожаробезопасности многоэтажных сооружений используют 4 ДБН В.2.2-15-2005, а для ознакомления с требованиями пожаробезопасности к сооружениям с большим количеством этажей применяют 9 ДБН В.2.2-24:2009. Только использование специальной документации позволит получить наиболее полную информацию о степенях огнестойкости зданий с разными конструктивными особенностями.

Определение предела огнестойкости

Пределом огнестойкости материала называют время, в течение которого он сохраняет свои характеристики при горении. Предел негорючести материалов зависит от слоя защитного покрытия, сечения профиля, уровня огнестойкости стройматериалов, возможности сохранять свои параметры при горении. Степень огнестойкости характеризуют такие факторы:

• стойкость к возгоранию;
• уровень огнестойкости;
• уровень распространения огня.

Существуют предельные нормы огнестойкости:

1. Утрата технологических характеристик из-за обрушения или появления предельных деформаций — маркируется латинской буквой R.
2. Утрата целостности вследствие возникновения повреждений или пробоин, через которые наружу попадают продукты горения и огонь. Обозначают буквой E.
3. Потеря изолирующей функции в результате увеличения температуры на поверхности. Обозначают I.

Регламентируются такие предельные показатели для несущих конструкций по степени стойкости к огню:

• балок, стоек, арок, ферм утрата несущей способности — R;
• несущих стен и перекрытий — утрата несущей способности R и целостности E;
• наружных стен здания, которые не считаются несущими, — утрата целостности E;
• внутренних стен и перегородок — утрата целостности E и способности к теплоизоляции I;
• внутренних стен и оград — утрата несущей способности R, целостности E и изолирующей характеристики I.

Особенности определения предела огнестойкости строительных конструкций

Перед определением огнестойкости сооружения необходимо осуществить расчет огнестойкости строительных конструкций, которые его составляют. При таком расчете необходимо учитывать определенные нюансы.

1. Во-первых, слоистые ограждения значительно превосходит по своим теплоизоляционным характеристикам каждый отдельно взятый материал, из которых они изготовлены.
2. Во-вторых, изделия, имеющие в своем составе воздушные прослойки, повышают свой уровень огнестойкости в среднем на 10% по сравнению с аналогичными изделиями, не имеющими такой прослойки.

В-третьих, при расчете необходимо учитывать направление теплового потока и соответствующим образом размещать защитные слои, вплоть до их несимметричного нанесения.

Огнестойкость конструкции — способность конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара.Огнестойкость является одной из основных характеристик конструкции и регламентируется строительными нормами и правилами.Под огнестойкостью понимают способность строительных элементов и конструкций при пожаре выполнять функции: сохранять несущую способность; сопротивляться образованию сквозных отверстий; не допускать прогрева до критической температуры; не распространять огонь.Время, по истечении которого строительная конструкция теряет несущую или ограждающую способность, называется пределом огнестойкости и устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых признаков предельных состояний: потери несущей способности R; потери целостности Е; потери теплоизолирующей способности I.Предел огнестойкости колонн, балок, арок и рам определяется только потерей несущей способности конструкций и узлов — R.Для наружных несущих стен и покрытий — потерей несущей способности R и целостности Е.Для наружных ненесущих стен — потерей целостности Е.Для несущих внутренних стен и перегородок — потерей несущей способности R, целостности Е, теплоизолирующей способности I.Наиболее распространенным способом защиты стальных конструкций от огня является облицовка их несгораемыми материалами.Для защитных облицовок стальных колонн используется легкий бетон, кирпич, гипсовые и асбестоцементные плиты, штукатурка, стекловолокнистые и минеральные плиты.Слой штукатурки толщиной 25 мм, нанесенный по металлической сетке, повышает предел огнестойкости стальной колонны до 50 мин. Увеличение толщины штукатурки до 50 мм повышает предел огнестойкости колонн до 2 часов.Защита стальных колонн в? кирпича обеспечивает предел огнестойкости в течение 5 часов.Стальные колонны, облицованные в? кирпича, имеют предел огнестойкости 2 часа 10 минут. В случае заполнения пространства между стальной колонной и облицовкой бетоном, кирпичом, шлаком, стекловатой и др. несгораемыми материалами, предел огнестойкости конструкции увеличивается до нескольких часов.Предел огнестойкости стальной колонны, защищенной гипсовыми плитами толщиной 30 мм и слоем штукатурки 20 мм, составляет 2 часа, а увеличив толщину гипсовых плит до 60 мм, предел огнестойкости повышается до 4,5 часов.Керамзитовые плиты толщиной 40 мм со штукатуркой толщиной 20 мм обеспечивают огнезащиту стальной колонны до 2-х часов. Плиты толщиной 65 мм при слое штукатурки 20 мм имеют предел огнестойкости 3,5 часа.Асбестоцементные плиты толщиной 40 мм со штукатуркой толщиной 20 мм обеспечивают защиту стальной колонны в течение 2 часов.Защита стальных конструкций обмазками, вспучивающимися под воздействием огня, повышает предел огнестойкости с 15 до 45-60 минут.Стальные балки перекрытий и конструкций лестниц при огнезащите по сетке слоем бетона или штукатурки слоем 20 мм имеют предел огнестойкости 1,5 часа, слоем 30 мм — 3 часа.Защита известково-алебастровой или известково-цементной штукатуркой деревянных конструкций обеспечивает их защиту от возгорания в зависимости от величины защитного слоя в течение 15-30 минут.Предел огнестойкости деревянных конструкций, обработанных вспучивающимися огнезащитными красками и обмазками, повышается до 45 минут.Учитывая низкий предел огнестойкости конструкций, содержащих полимерные материалы (многослойные стеновые панели), их применение рекомендуется только для зданий IV степени огнестойкости или зданий, в которых отсутствуют горючие материалы. Для зданий коммерческих банков, размещаемых в зданиях не ниже III степени огнестойкости, применение этих конструкций не допускается.

Виды веществ

Принято различать три основных вида негорючих веществ различного происхождения. К первому виду относятся твердые материалы, представленные в различных конструктивных и агрегатных состояниях. Это могут быть и сыпучие вещества, и конструкции, и отдельные штучные изделия.

В это число входят:

• различные образцы горных пород, как скальные, так и более мягкие, включая известняк, доломит, мрамор;
• бетонные и железобетонные изделия;
• сыпучие породы, включая гравий, песок, щебень;
• связующие вещества – мел, глина, цемент, гипс, известка, штукатурки, растворы;
• чугунные и стальные изделия различного вида и конструкции – уголки, швеллеры, балки;
• цветные металлы, включая бронзу, медь, латунь, алюминиевые сплавы;
• минеральные волокна, например, базальт;
• различные виды текстильных материалов, включая асбестовую ткань, базальтовое волокно;
• обычное и огнестойкое стекло.

Жидкие вещества:

• пенообразователи и моющие вещества;
• все виды и состояния воды, начиная от источника питья и заканчивая применением в качестве теплоносителя;
• синтетические жидкости, не способные гореть;
• кислоты, щелочи, соли, находящиеся в виде водного раствора.

Газообразные вещества:

• углекислый газ;
• азот;
• хладон;
• аргон.

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.

ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ПРЕГРАДЫ

Противопожарные преграды предназначены для предотвращения распространения пожара и продуктов горения из помещения или пожарного отсека с очагом пожара в другие помещения.
К противопожарным преградам относятся противопожарные стены, перегородки и перекрытия.
Противопожарные преграды характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

Огнестойкость противопожарной преграды определяется огнестойкостью ее элементов:

• ограждающей части;
• конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды;
• конструкций, на которые она опирается;
• узлов крепления между ними.

Пределы огнестойкости конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды, конструкций, на которые она опирается, и узлов крепления между ними по признаку R должны быть не менее требуемого предела огнестойкости ограждающей части противопожарной преграды.

Пожарная опасность противопожарной преграды определяется пожарной опасностью ее ограждающей части с узлами крепления и конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды.

Противопожарные преграды в зависимости от огнестойкости их ограждающей части подразделяются на типы согласно таблице 1, заполнения проемов в противопожарных преградах — таблице 2, тамбур-шлюзы, предусматриваемые в проемах противопожарных преград, — таблице 3.

Перегородки и перекрытия тамбур-шлюзов должны быть противопожарными.
Противопожарные преграды должны быть класса К0.
Допускается в специально оговоренных случаях применять противопожарные преграды 2-4-го типов класса К1.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Что такое огнестойкость здания, от чего зависит и на что влияет этот показатель?

Интенсивность распространения огня зависит от огнестойкости объекта и его конструкций. Все стройматериалы по изменению характеристик в условиях пожара делятся на:

• негорючие;
• трудногорючие;
• горючие.

Огнестойкость представляет собой способность здания противостоять действию открытого пламени в определенный промежуток времени, при котором сохраняются его эксплуатационные характеристики, такие как теплопроводность, несущая способность опор, устойчивость к огню. Для определения этого показателя нужно знать периоды, в течение которых конструкция разрушается до такого состояния, когда ее нельзя будет восстановить.

Огнестойкость зданий — важный параметр, который обязательно учитывается при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Огнестойкость дома зависит от уровня стойкости к возгоранию его конструкций.

Для определения предела огнестойкости применяют расчеты или практические способы, которые позволяют по результатам испытаний получить данные показатели. После сравнения величин делают вывод о состоянии здания и присваивают ему классификацию. Когда оценивается противопожарная защищенность объекта, надо учитывать, что ее расчет основан на классификации по категории C (конструкции опор, пролеты лестниц). После этого определяют, соответствует ли здание строительным нормам по степени стойкости к горению.

Пожар — это неконтролируемый процесс горения и разрастания пламени, который сопровождается разрушением имущества и создает опасность для здоровья и жизни находящихся в этой зоне людей. Горение представляет собой химический процесс преобразования горючих веществ в продукты горения, он сопровождается выделением огня, токсичных газов, тепла, которое осуществляется вследствие реакции окисления кислорода.

Пожары делят по их интенсивности на такие типы:

1. Отдельный, возникающий в одном сооружении. Перемещение людей и техники по площади между такими пожарами может осуществляться без средств защиты от огня.
2. Сплошной, представляющий собой одновременное сильное горение нескольких сооружений на одном участке. Перемещение людей и техники по площади сплошного пожара не может происходить без средств защиты от пожара.

Методы определения КПО зданий

Класс КПО – классификационное значение всех построенных объектов, их пожарных отсеков, который устанавливается в зависимости от степени возможного участия конструктивных элементов постройки в распространении очага воспламенения, образования опасных последствий пожара.

Вместе с этим учитываются:

• классы ФПО и ПО;
• степень стойкости к огню конструкций, использованных при строении зданий и сооружений.

Каждое сооружение состоит из таких элементов:

• несущие стержневые элементы;
• наружные стены;
• внутренние перегородки и перекрытия;
• стены на лестничных клетках;
• лестничные марши и площадки.

Показатель каждого элемента суммируется и исходя из этого определяется класс КПО здания.

Определение таких элементов регламентируется ГОСТ 12.1.044 по таким показателям, как:

• горючесть (Г);
• воспламеняемость (В);
• дымообразующая способность (Д).

ГОСТ 30403-2012 выделяет 4 класса ПО зданий и строительных конструкций:

1. К0 – не пожароопасное. В случае пожара не происходит повреждение горизонтальных и вертикальных конструкций ни на 1 см, исключены проявление теплового эффекта и самого процесса горения. Не допустимо также и дымообразование.
2. К1 – мало пожароопасное. Допустимо повреждение конструкций до 40 см по вертикали, до 25 см по горизонтали. Показатели Г, В и Д выражены в минимальной степени.
3. К2 – строение относится к умеренно пожароопасным. Возможно повреждение огнем 40-80 см вертикальных конструкций, более 25 см – горизонтальных.
4. К3 – пожароопасное. Класс не регламентируется, не предусматривает наличия граничных допустимых значений и допусков.

ФЗ №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» – главный документ, который используют при определении класса строения, здания.

Определение соответствующего класса достаточно трудоемкий процесс, который затрагивает множество аспектов:

• сколько этажей в строении;
• показатель ФПО;
• площадь здания, габариты;
• степень пожароопасности процессов, происходящих внутри строения;
• к какой категории относится здание;
• какое расстояние до ближайших соседних сооружений.

Также на установление этого показателя влияют:

• вероятный тепловой эффект (степень горения или термического разложения составляющих конструкции);
• огненное горение газов или поплавившихся материалов строения;
• степень возникших повреждений от огня и термического разложения;
• пожароопасные качественные характеристики материалов конструкционных элементов.

Для каких материалов рассчитывают предел распространения огня по строительным конструкциям

Способность сопротивления огню учитывают при проектировании всех строительных сооружений, а также их отдельных элементов. Обязательным для расчетов считаются чердачные помещения, лестничные клетки, фермы, балки, настилы, стены, перекрытия.

Дерево

Дерево считается одним из самых сложных материалов. Предел его огнестойкости определяют по времени от начала воздействия пламени на поверхность до появления воспламенения. При расчете учитывают температуру изменения физического состояния материала:

• 100°С – удаление влаги из тканей с выделением газов;
• 150°С – пожелтение поверхности и выделение летучих веществ;
• 250°С – обугливание;
• 300°С – разложение;
• 400-450°С – самовоспламенение.

Чтобы повысить огнестойкость дерева, применяют:

• штукатурку слоем от 2 см;
• покрытие поверхности составами;
• пропитку антипиренами.

Зависимость времени разрушения древесины от способа защиты.

Метод определения пределов огнестойкости строительных деревянных конструкций основан на расчете теплотехнической и прочностной задач. Первая заключается в учете времени от начала воздействия огня на поверхность до полного воспламенения древесины, а также в определении изменения рабочего сечения дерева.

Решение прочностной задачи при расчете предела для деревянных конструкций – это измерение изменений напряжений в расчетных сечениях по сравнению с нормативными значениями при изменении рабочих сечений по мере обугливания материала. Также при решении этой задачи проверяют условия прочности при воздействии нормативных нагрузок при изменении напряжения в течение времени горения.

Железобетон

Ключевые условия для наступления предела огнестойкости железобетона:

• снижение степени прочности при повышении температуры;
• тепловая деформация арматуры;
• появление сквозных трещин;
• снижение и полная потеря теплоизолирующей способности.

В основе определения огнестойкости железобетонных конструкций лежат параметры:

• тип арматуры;
• диапазон эксплуатационных нагрузок;
• геометрические показатели конструкции;
• использование и толщина защитных слоев;
• категория влажности бетона.

Минимальные пределы огнестойкости имеют изгибаемые железобетонные элементы, покрытые тонким слоем бетона. При повышении температуры и под воздействием прямого огня возникает тепловая деформация арматуры с последующим ее разрушением.

Чтобы определить предел огнестойкости строительных конструкций, пользуются таблицей фактических показателей.

Металл

Критические показатели незащищенных стальных конструкций находятся в диапазоне R10-R15, а для алюминиевых – R6-R8. Предел для колонн массивного сплошного сечения –  R45. Незащищенные металлические конструкции допустимо применять при показателях R15 (RE15, REI15).

У незащищенного металла из-за повышенной теплопроводности и низкой теплоемкости внутренняя температура быстро достигает критических показателей с последующим снижением общей прочности и устойчивости к нагрузкам.

Показатели критической температуры прогрева металлических конструкций при нормативной эксплуатационной нагрузке.

При необходимости повысить предел более R15 используют метод облицовки металла несгораемыми материалами, а также нанесения защитных покрытий.