Что такое предел огнестойкости конструкции

Системы Безопасности

Блог Эдуарда Валитова

Сегодня-это завтра о котром мы позаботились вчера

Предел огнестойкости строительных конструкций, характеристики

Здравствуйте, дорогие читатели.

Эта статья рассказывает о том, как правильно рассчитывается предел огнестойкости строительных конструкций.

Приведем нормативные значения этого показателя, покажем, как выполняется огнезащита для конструкций из разных материалов,

представим таблицы степеней и пределов огнестойкости для различных видов объектов.

Предел огнестойкости строительных конструкций. Характеристики

Что это за показатель такой?

Напомним, что огнестойкость – это способность элементу или строительной конструкции сопротивляться высокой температуре или открытому огню при пожаре.

При проектировании любого здания или конструкции всегда учитывают эту характеристику.

Иначе, этот показатель оценивает поведение строительной конструкции при распространении пожара.

Инженерные коммуникации – электропроводку, водопровод – также рассчитывают на основании этой характеристики.

Кроме того, структуру, вид и производственные мощности разных систем ПБ также определяют, учитывая предел огнестойкости.

Этими системами могут быть:

Как рассчитать огнестойкость

Посмотрим, как вычисляется эта величина.

Математически предельное значение огнестойкости – это временной интервал, за который данный объект разрушается так, что характеристики вещества, из которых он изготовлен, достигают предельных величин.

Этими характеристиками материала являются:

Все названные показатели нормируются в соответствии с Федеральным Законом № 123-ФЗ и Приложением № 21 к ФЗ.

Единицей измерения обычно служат часы и минуты.

Для строительных, железобетонных элементов, противопожарных сооружений предельное значение огнестойкости определяется по нормам СП 56.13330.2011 и Дополнению к 123-му ФЗ.

У производственных построек пределы огнестойкости рассчитываются зависимо от присвоенной объекту категории пожароопасности (от «А» до «Д»), согласно СНиП 31-03-2001.

Как обозначается величина

Конечно, такая величина имеет свою маркировку.

В проектной и прочей документации разные показатели обозначаются буквенно-цифровыми символами.

Покажем, как выглядит маркировка величины у строительных конструкций.

Предельное значение огнеупорности для заполнения проемов специальных преград наступает в следующих случаях.

Если время сопротивления огню у металла небольшое, то у него велика тепловая емкость и проводимость тепла.

Такой металл при пожаре не способен держать большую нагрузку.

Поэтому наступает предел по критерию утраты несущей способности (R ).

К ненесущим конструкциям объекта могут применяться смешанные обозначения (к примеру, маркировка RE30 либо REI60).

Внимание! Если по одному из этих показателей наблюдается повышение, значит, для нашей стройконструкции настал предел огнеупорности.

Строительные конструкции

У нас есть такой документ: «Пособие по расчету характеристик пожароопасности веществ, предела огневой стойкости стройконструкций».

Он служит дополнением к нормативным документам ФЗ №№ 384-ФЗ, 123-ФЗ, СП 14.13330.2011 и СП 2.13130.2012.

Согласно ему, степени и предельные значения для противопожарных объектов, отдельных строений определяются по Таблице 1.

Как видим, для 5-й степени огневой стойкости стройконструкций нет установленных норм в отношении предельного числа огнеупорности.

Металлические

Выше мы привели таблицу из Приложения к ФЗ.

Основной же документ – это «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Закон РФ от 22.07.2008 №123-ФЗ (с изменениями на 03.07.2016).» То есть, сам ФЗ.

Из него мы узнаем, что предельный показатель стойкости к огню у большинства металлических сооружений невелик.

Для алюминия – R6-R8, стали – R10-R15.

Однако, если это сплошная колонна, то значение предела у нее достигает R45.

Приведем таблицу пороговых значений нагрева у разных металлов.

Отсюда видим, что пороговая температура у алюминиевых элементов в 2-3 раза меньше, чем для стального металла.

На заметку. Если указано значение R15 (REI15), то можно использовать незащищенные сооружения из стали, не учитывая их фактический предел огнестойкости (по СП 2.13130.2012).

Железобетонные

Железобетон – важнейший компонент строительного сооружения. При возгорании предельная величина для железобетонных изделий наступает:

Плиты, ж/б балки и пр. считаются уязвимыми ж/б конструкциями.

Ниже даны значения показателя огневой стойкости ж/б плит.

На огнестойкость железобетонных конструкций оказывает влияние сорт металла, марка цемента, наличие в составе последнего наполнителей, размеры и свойства несущих элементов.

Противопожарные преграды

Для пожарных перекрытий, перегородок, заграждений, стен также есть свои пределы огневой стойкости.

Эти конструктивные элементы применяются для локализации очага пламени и имеют разные значения показателя.

Фактический и расчетный пределы, их отношение

Поясним, что за два таких понятия, и чем они отличаются.

Расчетный предел – величина огневой стойкости, которой по проектному расчету должна быть наделена стройконструкция.

Таблица выше для строительных конструкций приводит нормативные значения расчетного (или требуемого) предела.

Фактический предел – это значение огнеупорности, которое выявляется на стадии пожарных испытаний конструктивного элемента.

Здесь один важный момент.

Чтобы обеспечить ПБ и нормальные эксплуатационные условия сооружения, должно выполняться условие: расчетное значение должно быть меньше фактического.

Лучшим решением считается превышение фактическим пределом нормированной (табличной) величины.

Способы повышения огнестойкости

Возможно ли это сделать?

И даже необходимо, когда время сопротивления вещества огню у нас меньше, чем R15.

Для этого применяется конструктивная огнезащита.

Это метод повышения огневой стойкости материала с помощью нанесения слоя теплоизоляции на его обогреваемую часть.

Обычно наносят огнезащитные покрытия.

Способ нанесения также регламентируется проектной документацией и на практике, конечно, должен совпадать с проектом.

Ниже перечислим основные методы огнезащиты.

Все эти способы могут повысить огневую стойкость различных материалов на некоторую величину.

Важно! Для строений I и II классов огневой стойкости для обеспечения огнестойкости несущих конструкций обязательно применяйте конструктивную огнезащиту.

Что запомнить

Подведем, дорогой читатель, итоги нашего рассказа, традиционно выделив самые главные его моменты.

На этом, уважаемые читатели, заканчиваем наш обзор.

Если при определении огнестойкости возникают затруднения, воспользуйтесь приведенными советами.

Источник

Определение огнестойкости конструкций

Огнестойкость строительных конструкций – это один из параметров, показывающих способность материалов и сооружений противостоять высоким температурам и открытому огню. Он рассчитывается еще на этапе проектирования объекта и считается ключевым показателем при составлении противопожарного паспорта на здание.

При определении огнестойкости строительных конструкций и материалов ключевое значение имеет предел или временной промежуток, в течение которого сохраняется устойчивость к пламени или высоким температурам. В расчетах этот показатель измеряется в минутах и всегда указывается в названии материала, используемого в строительстве.

Необходимость определения степени огнестойкости строительных конструкций

Главными характеристиками при определении огнестойкости считаются:

Нормативная база

Необходимость классификации строительных конструкций по огнестойкости определена Федеральным законом № 123-ФЗ от 22.07.2008 года «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (ст. 28, 52, 58). В нем сказано, что учет при строительстве предела огнестойкости – один из способов защиты людей и имущества от опасных факторов пожара. Применение соответствующих функциональному назначению объекта материалов строительства и отделки повышает степень устойчивости к огню всего здания. Класс пожарной опасности сооружения должен обеспечиваться именно за счет конструктивных решений.

Правовой базой для расчетов считаются также Федеральный закон № 384-ФЗ от 30.12.2009 года «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», а также Градостроительный кодекс РФ № 190-ФЗ от 29.12.2004.

Непосредственный расчет предела огнестойкости и распространения огня ведут на основании документов:

Как обозначают предел огнестойкости

Огнестойкость измеряется в минутах или часах. Временной промежуток отмеряют от начала воздействия огня на поверхность и до проявления одного из предельных показателей несущей способности. Для маркировки приняты условные обозначения:

При классификации учитывают:

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:

Чтобы повысить огнестойкость дерева, применяют:

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:

В основе определения огнестойкости железобетонных конструкций лежат параметры:

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.

Источник

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 [1].

Фактический предел огнестойкости — предел огнестойкости строительной конструкции, полученный в результате расчетов.

1. Строительные конструкции зданий и сооружений в зависимости от их способности сопротивляться воздействию пожара (см. ПОЖАР ) и распространению его опасных факторов (см. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА ) в условиях стандартных испытаний подразделяются на строительные конструкции со следующими пределами огнестойкости:

2) не менее 15 минут;

3) не менее 30 минут;

4) не менее 45 минут;

5) не менее 60 минут;

6) не менее 90 минут;

7) не менее 120 минут;

8) не менее 150 минут;

9) не менее 180 минут;

10) не менее 240 минут;

11) не менее 360 минут.

2. 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 способности ( I ) вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений или достижения предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).

3. 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).

Статья 87. Требования к огнестойкости и пожарной опасности зданий, сооружений и пожарных отсеков [1].

п. 9. Пределы огнестойкости и классы пожарной опасности строительных конструкций должны определяться в условиях стандартных испытаний по методикам, установленным нормативными документами по пожарной безопасности.

п. 10. Пределы огнестойкости и классы пожарной опасности строительных конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, могут определяться расчетно-аналитическим методом, установленным нормативными документами по пожарной безопасности.

Предельные состояния строительных конструкций

При испытаниях несущих и ограждающих конструкций различают следующие предельные состояния:

Потеря несущей способности (R) вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций:

1) для изгибаемых конструкций следует считать, что предельное состояние наступило, если: прогиб достиг величины L/20 или скорость нарастания деформаций достигла L2/(9000 h) = см/мин (где L — пролет, см; h — расчетная высота сечения конструкции, см).

2) для вертикальных конструкций предельным состоянием следует считать условие, когда вертикальная деформация достигает L/100 или скорость нарастания вертикальных деформаций достигает 10 мм/мин для образцов высотой (3±0,5) м.

Потеря теплоизолирующей способности (I) вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140° С или любой точке этой поверхности более чем на 180° С в сравнении с температурой конструкции до испытания, или более 220° С независимо от температуры конструкции до испытания.

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.

Требуемый предел огнестойкости строительной конструкции

Статья 58. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций [1].

1. Огнестойкость и класс пожарной опасности строительных конструкций должны обеспечиваться за счет их конструктивных решений, применения соответствующих строительных материалов, а также использования средств огнезащиты.

Таблица 21. Требуемый предел огнестойкости строительной конструкции

зданий, сооруже-ний и пожарных отсеков

Предел огнестойкости строительных конструкций

Несущие стены, колонны и другие несущие элементы

Наруж-ные ненесу-щие стены

Перекры-тия междуэ-тажные,в том числе чердачные и над подвалами

Строительные конструкции бесчердачных покрытий

Источник

buildingbook.ru

Информационный блог о строительстве зданий

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:

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:

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:

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

Таблица 23. Пределы огнестойкости противопожарных преград

Таблица 24. Пределы огнестойкости заполнения проемов в противопожарных преградах

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

This article has 1 Comment

потеря теплоизолирующей (ограждающей) способности (I) — характеризуется повышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений

Источник