Огнезащита строительных и ограждающих конструкций
Введение
При проектировании новых зданий и сооружений необходимо соблюдать требования по пределу огнестойкости* строительных конструкций. Данные требования могут существенно повлиять на материалы, принимаемые в строительстве (толщину ограждающих конструкций, сечения металлопроката, отделочные материалы, дополнительные мероприятия по пожаротушению).
*ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ — промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции предельных состояний – ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
Нормативные документы
На данный момент на территории РФ действуют следующие нормативные документы, которыми необходимо руководствоваться при разработке проектной и рабочей документации:
- ФЗ № 69 «О пожарной безопасности»
- ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
- ФЗ № 384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
- СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ ОБЪЕКТОВ ЗАЩИТЫ»
А также другие своды правил, которые содержат требования пожарной безопасности при проектировании:
- электрооборудования
- внутренних и наружных сетей
- Эвакуационных выходов
- Системы оповещения и управления эвакуацией людей
- Установки пожарной сигнализации и др.
Как видно из таблицы ниже, предел огнестойкости зависит в первую очередь от степени огнестойкости сооружения, которая указывается в проектной документации на строительство и определяется по нормативным документам.
Определение степени огнестойкости
ГОСТ 30247.0-94 расшифровывает аббревиатуры из таблицы, которые означают виды предельных состояний строительных конструкций по огнестойкости:
R — потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций
E потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя
I — потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений
Цифровой показатель в обозначении предела огнестойкости конструкций должен соответствовать одному из чисел следующего ряда: 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 360.
Пример:
REI 45 – предел огнестойкости 45 мин по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какие из трёх предельных состояний конструкции наступит ранее.
Здания и сооружения подразделяются на 5 степеней огнестойкости со своими нормативными значениями пределов огнестойкости основных строительных конструкций.
Степень огнестойкости определяется и нормируется такими показателями, как:
- Огнестойкость;
- Пожарная опасность;
- Этажность;
- Площадь пожарных отсеков;
- Количество эвакуируемых людей;
Все требования указаны в соответствующем СП 2.13130.2012 «Свод правил системы противопожарной защиты обеспечение огнестойкости объектов защиты»
После определения предела огнестойкости каждого пожарного отсека здания, выбираются соответствующие материалы. Предел огнестойкости подписывается для каждого помещения в Архитектурных чертежах. При проектировании должны быть заложены материалы или мероприятия по обеспечению требуемых пределов огнестойкости.
К примеру, недопустимо использовать в качестве ограждающих конструкций для лестничной клетки с пределом огнестойкости REI 120 стеновые сэндвич-панели толщиной 100 мм, так как их собственный предел огнестойкости составляет EI 90
Cпособы защиты строительных материалов:
Сэндвич-панели
В современном строительстве используют СТЕНОВЫЕ и КРОВЕЛЬНЫЕ сэндвич-панели.
Как правило, «пирог» панели состоит из трех слоев: сердечник (теплоизолирующий элемент) и два металлических листа (несущий элемент).
Наполнитель сэндвич-панели изготавливают из следующих материалов:
- минеральная вата
- стекловолокно
- пенополиуретан
- пенополиизоцианурат
- пенополистирол
Предел огнестойкости сэндвич-панелей зависит от толщины и материалов, из которых они изготовлены. Каждый производитель обязан произвести испытания, чтобы гарантировать предел огнестойкости, указанный в СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений и свести результаты в таблицу:
К примеру, стеновая панель с минеральной ватой толщиной 120 мм имеет предел огнестойкости EI 150, что означает стойкость панели к огневому воздействию в течение 150 минут.
Для достижения необходимого предела огнестойкости следует увеличить толщину панели, либо выбрать панель из других материалов и от другого поставщика.
Металлические конструкции
Сталь является несгораемым материалом, однако при повышении температуры всего лишь до 100 ̊̊С во время пожара происходит изменение механических свойств металла. Ввиду высокой теплопроводности металла и небольшой толщины используемых в строительстве профилей, стальные конструкции имеют малый предел огнестойкости (R10-R15).
Приведенная толщина металла — отношение площади поперечного сечения металлической конструкции к обогреваемой части её периметра.
Пример определения приведенной толщины для прокатного двутавра:
Мероприятия по обеспечению требуемого предела огнестойкости металлических конструкций
Конструктивная огнезащита
- Облицовка матами, плитами, экранами;
- Штукатурные смеси;
Тонкослойная огнезащита
- Огнезащитные краски;
Однако согласно п. 5.4.3 СП 2.13130.2012 применение тонкослойных огнезащитных покрытий (огнезащитных красок) ограничено для несущих конструкций с приведенной толщиной металла 5,8 мм и менее в зданиях I и II степеней огнестойкости.
В соответствие с требованиями п. 5.4.2 СП 2.13130.2012 «К несущим элементам зданий относятся несущие стены, колонны, связи, диафрагмы жесткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре. Сведения о несущих конструкциях, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, приводятся проектной организацией в технической документации на здание».
На стадии проектирование рационально произвести анализ затрат на огнезащиту металлических конструкций:
- затраты на конструктивную огнезащиту тонкостенных металлических конструкций (с приведенной толщины менее 5,8). К примеру, зашивка колонн по четырем сторонам гипсокартонными листами;
- затраты на перерасход металлических конструкций с последующим покрытием их тонкослойными огнезащитными составами.
Однако увеличения толщины металла до требуемой приведенной толщины ведет к перерасходу стали, увеличению нагрузок на нижележащие конструкции, что сильно удорожает проект.
Для примера, в таблице ниже приведены расчетные значения толщины лакокрасочного покрытия для прокатного профиля 150х7, имеющего приведенную толщину 6,73 мм. Таким образом, для данного профиля невозможно добиться предела огнестойкости R120 с помощью тонкослойного огнезащитного состава. Необходимо использование конструктивной огнезащиты в виде облицовочных плит или матов.
Железобетонные конструкции
Предел огнестойкости ж/б конструкций зависит от таких факторов, как:
- Вид бетона
- Размеры сечения конструкции
- Схема опирания (балка, колонна, перекрытие, стена)
- Толщина защитного слоя бетона до рабочей арматуры
Определение предела огнестойкости ж/б конструкции:
- Расчет предела огнестойкости конструкции по потере несущей способности R состоит из двух частей: теплотехнической и статической. Теплотехнический расчет должен обеспечить время наступления предела огнестойкости, по истечении которого арматура нагревается до критической температуры, или сечение бетона конструкции сокращается до предельного значения при воздействии на нее стандартного температурного режима. Статический расчет должен обеспечить недопущение разрушения и потери устойчивости конструкции при совместном воздействии нормативной нагрузки и стандартного температурного режима.
- Предел огнестойкости по целостности Е — по образованию сквозных отверстий или трещин, возникает в конструкциях из тяжелого бетона с влажностью более 3,5% и из легкого бетона с влажностью более 5,0% и плотностью более 1200 кг/м³. Потеря целостности при хрупком разрушении бетона резко уменьшает предел огнестойкости, поэтому целесообразно применять бетоны с ограничением расхода цемента, низким В/Ц и с более низким коэффициентом температурного расширения заполнителя.
- Предел огнестойкости по теплоизолирующей способности I, т.е. по нагреву необогреваемой поверхности более допускаемых температур, должен быть обеспечен теплотехническим расчетом. Расчет сводится к определению времени, по истечении которого температура на необогреваемой поверхности достигнет предельно допустимого значения.
Основные положения по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций содержатся в СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций».
Мероприятия по обеспечению требуемого предела огнестойкости металлических конструкций
Для достижения требуемого предела 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.
Заключение
К чему приводит неправильное определение предела огнестойкости строительных конструкций?
На стадии проектирования применение несущих и ограждающих конструкций с недостаточным пределом огнестойкости может привести к отрицательному заключению государственной экспертизы по причине несоответствия проектной документации нормативным требованиям.
Данное замечание можно устранить несколькими способами:
- путем замены конструкций с достаточным пределом огнестойкости;
- — выпуском специальных технических условий (СТУ) на проектирование. СТУ на проектирование – это специальные нормативных требований по безопасности для проектирования конкретного объекта с целью обоснования отступлений от требований действующих норм (путём разработки компенсирующих мероприятий), или для утверждения новых (недостающих) нормативных требований для объекта с нестандартными проектными решениями в случае отсутствия требований для такого объекта в действующих нормах. Согласование СТУ проводит Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ (кроме объектов капитального строительства г. Москвы, где согласованием СТУ осуществляется органом исполнительной власти города Москвы). В случае, если СТУ содержат технические требования на проектирование и строительство объектов в части обеспечения пожарной безопасности дополнительно требуется положительное заключение МЧС России.
При эксплуатации объекта применение несущих и ограждающих конструкций с недостаточным пределом огнестойкости приводит к угрозе жизни или здоровью людей вследствие возможного возникновения пожара, так как при ранней потере несущей способности конструкций затрудняется эвакуация людей в расчетный срок.
Последние записи
Проектирование систем отопления
Для здания, в котором требуется в холодный период поддерживать положительную температуру, отопление является неотъемлемой инженерной системой. Система отопления должна обеспечивать нормируемые температуры в помещениях, которые регламентируются, как нормативными документами, так и технологическими требованиями.
Современные средства вычисления
Фантазия архитектора в современном мире не стоит на месте. В моду вошли легкие парящие конструкции бионических форм, трудно поддающиеся математическому описанию
Огнезащита строительных и ограждающих конструкций
При проектировании новых зданий и сооружений необходимо соблюдать требования по пределу огнестойкости* строительных конструкций.
Проектирование вентиляции
Практически любое современное здания требуется оборудовать такими инженерными сетями как системы вентиляции. Данные системы должны обеспечивать оптимальные условия микроклимата в помещениях, как для пребывания людей, так и для осуществления различных технологических процессов.
