Пожаростойкость конструкций: что это такое

Пожар – это одно из самых разрушительных бедствий, наносящих материальный и имущественный вред. За последние 100 лет количество возгораний стремительно увеличилось. Только в России ежегодно регистрируется более 150 000 чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Как правило, возникают пожары из-за человеческого фактора. Игнорирование действующих требований нормативно-правовых актов, недостаточный контроль со стороны собственников, халатное обращение с огнем – вот наиболее частые причины возгораний.

Для строительства современных промышленных, жилых, иных объектов используется большое количество синтетических материалов, которые под воздействием высоких температур начинают воспламеняться и выделять токсичные продукты горения. Ядовитая дымовая завеса не только препятствует безопасной эвакуации людей, но и несет угрозу для здоровья. Расчет огнестойкости конструкций позволяет разработать меры по профилактике новых случаев возгораний, а также более оперативно устранять возникшие пожары.

Понятие

Пожары наносят огромный вред не только имуществу людей, но и государству в целом. Они замедляют экономическое и социальное развитие, уносят с собой человеческие жизни, отравляют окружающую среду. Обеспечение пожарной безопасности – это первостепенная задача, стоящая перед правительством, органами исполнительной власти и собственниками помещений. Несколько лет назад законодатели ужесточили наказания за правонарушения в области ПБ и ввели ряд новых требований, в том числе относительно расчета пожаростойкости конструкций.

Национальные стандарты определяют 3 группы изделий:

• сгораемые;
• трудносгораемые;
• несгораемые.

Каждая из категорий характеризуется индивидуальными показателями огнеустойчивости. ГОСТ обязывают строить жилые, общественные, промышленные объекты из негорючих материалов – кирпича или железобетона. Быстрее всего под воздействием открытого огня и высоких температур разрушается незащищенная древесина. Через несколько минут она постепенно начинает нагреваться и прогорать, из-за чего на ее поверхности возникают сквозные трещины.

На заметку! Пожаростойкость – это свойство, которое отображает способность сопротивляться воздействию открытого огня и высоких температур.

Этот показатель рассчитывается на этапе проектирования здания и представляет собой ключевую величину при составлении противопожарного паспорта. Пределы огнестойкости устанавливаются в условиях стандартных испытаниях в соответствии с методами, утвержденными в области пожарной безопасности. Измеряются они в минутах. При этом учитываются следующие свойства: горючесть, склонность к воспламенению, интенсивность образования дыма, токсичность.

Регламентация

Необходимость классификации строительных конструкций по огнестойкости определена Федеральным законом № 123-ФЗ от 22.07.2008 года. Показатель в обязательном порядке рассчитывается для несущих и опорных конструкций, которые испытывают основную нагрузку. Помимо этого, определение пожаростойкости материалов необходимо в силу требований ряда других нормативно-правовых актов:

• Федеральный закон 30 декабря 2009 года N 384-ФЗ;
• ГОСТ 30247.0-94;
• ГОСТ 31173-2016;
• ГОСТ Р 53295-2009;
• СП 2.13130.2012;
• СП 14.13330.2011, др.

Действующие документы определили порядок классификации строительных материалов, а также алгоритм проведения испытаний и исследований. Для правильного расчета МЧС рекомендует использовать методические пособия. Например, «Пособие огнестойкости конструкций» или МДС 21-2.2000. Здесь содержатся основные положения по определению критических показателей. Они позволяют оценить пределы стойкости, проверить их соответствие нормам СНиП 21-01-97 и установить огнесохранность после возгорания.

Подробная классификация представлена в СНиП 21-01-97. Технический регламент заменил действующий прежде СНиП 2.01.02-85. Он регламентирует правила по содержание и эксплуатации всего объекта, а также первичных средств пожаротушения.

Назначение

Знать ППБ необходимо каждому человеку, поскольку остановить неконтролируемый огонь практически невозможно. Чтобы уменьшить количество возгораний, был разработан комплекс практической мероприятий. Действующие нормативно-правовые регламенты обязывают оборудовать объекты нужными средствами пожаротушения. Благодаря знанию правил пожарной безопасности человек может своевременно отреагировать на опасную ситуацию и принять меры по ее устранению.

Расчет пожаростойкости позволяет предпринять эффективные меры по обеспечению пожарной безопасности, защите людей и имущества. Возгорания возникают в любых зданиях, нанося огромный вред. Особенное внимание при строительстве объекта уделяется качеству используемых материалов.

От их свойств и технических характеристик зависит прочность постройки, срок ее эксплуатации, категория ее пожарной безопасности. Эти показатели являются ключевыми, поскольку на их основании принимается решение об использовании огнезащиты или дополнительных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

На заметку! От показателя огнестойкости зависит, насколько быстро или медленно будет распространяться открытый огонь по помещению.

Главные характеристики

При нагреве более 500 °С строительные материалы постепенно начинают терять свою целостность и свойства, что может привести к обрушения сооружения. Способность сопротивляться открытому огню и высоким температурам зависит качества сырья, толщины средства огнезащиты, класса арматуры, др. Пределы огнестойкости конструкций рассчитывают по 4 основным показателям:

• E – целостность (например, двери, натяжного потолка или ламината;
• I – сохранение теплоизоляционных свойств;
• W – обеспечение защиты;
• S – показатель дымогазонепроницаемости.

Испытания осуществляются по регламентам методик государственных стандартов. Чаще всего противопожарные конструкции изготавливаются с показателем огнестойкости в 15, 30, 60 или 90 минут. Наибольшая сопротивляемость составляет 360 минут. Как правило, достигается она путем использования конструктивной защиты или специальных составов.

Общая методика

Экспресс-метод определения огнестойкости основан на расчете времени эффективной теплоизоляции. Для установки величины отобранные образцы помещают в лабораторные условия, нагревают с окрашенной стороны и засекают время. Когда температура достигнет +500 °С, эксперимент заканчивают. Полученные показатели должны отвечать требованиям ГОСТ 30247.0.

Во время эксперимента инспектор следит, каким образом себя «ведет» материал: обугливается, вспучивается, отслаивается, др. Также необходимо понять, образуется ли при тлении конструкции дымовая завеса. Допустимые показатели определяются классом или степенью. Согласно нормативам НПБ 236-97 существует несколько основных групп, каждая из которых имеет собственные показатели пожаростойкости.

В соответствии с национальными стандартами при контроле допустимо небольшое возгорание (до 5 секунд в одном месте) или обугливание торцов. В таком случае исследование считается пройденным.

На заметку! Если материал загорелся или образовал большое количество дыма, его огнестойкость расценивается как недостаточная. В таком случае для обеспечения пожарной безопасности требуется дополнительная защита, например, использование специальных покрытий.

Где используется

Как отмечалось ранее, на основании показателя пожаростойкости определяется перечень обязательных для исполнения на данном объекте мероприятий. Сотрудники государственных ведомств регулярно проверяют объекты на предмет соответствия действующим требованиям нормативно-правовых актов, в том числе СП, СНиП.

Инспектора осматривают внутренние помещения, а также прилегающую территорию. В случае нарушений предприятие получит штрафные санкции или иные меры наказания.

Структура понятия

В СНиП содержится информация относительно пределов огнестойкости строительных материалов и конструкций. Изменение нормированных показателей во время проектирования или строительства здания недопустимо. Под данным термином подразумевают способность изделия сопротивляться воздействию открытого огня и высоких температур.

Показатели

Огонь обладает огромной разрушительной силой. За несколько минут небольшой очаг возгорания может распространиться по всему зданию, затрагивая несущие. Под воздействием высоких температур практически все из известных сегодня материалов начинают нагреваться и деформироваться. Так, стул с синтетическим наполнителем и обивкой сгорает за 5 минут. В связи с этим к строительным материалам предъявляют повышенные требования.

Способность конструкции сопротивляться огню и при этом сохранять свою целостность определяется следующими критическими состояниями:

• потеря теплоизоляции;
• потеря несущей способности;
• потеря целостности;
• потеря дымогазонипраницаемости.

Пожаростойкость конструкций зависит от того, из какого именно сырья он был изготовлен, а также ряда других факторов.

R

Потеря несущей способности характеризуется разрушением или повреждениями конструкции, вследствие которых она не может полноценно функционировать. Для элементов, которые испытываются без нагрузок, в качестве показателя утери R допускается принимать достижение критической температуры.

На заметку! К несущим конструкциям относят: междуэтажные перекрытия, лестничные марши, др.

E

При определении огнестойкости учитывают показатели целостности конструкции. При утере E на конструкции возникают сквозные прогорания, открытый огонь, щели или отверстия разного размера. Впоследствии они приводят к полному разрушению. От этого показателя зависит, насколько быстро и безопасно смогут эвакуироваться люди.

I

Предел огнестойкости конструкции. В обязательном порядке рассчитывается для междуэтажных перекрытий и внутренних перегородок лестничных клеток. Означается данная величина буквой I с добавлением после нее времени устойчивости к воздействию открытого огня.

К некоторым материалам применяются требования сразу по нескольким параметрам. Для улучшения показателей используют конструктивную защиту, специальные покрытия, составы.

Дополнительные

Дополнительно изделия могут испытывать еще на 2 показателя: W – достижение предельной величины плотности теплового потока и S – дымогазонипроницаемость. Как правило, данные величины не указываются в основной таблице.

Классы

В соответствии с новыми техническими регламентами, всем объектам необходимо присваивать определенные классы пожарной опасности: от 1 – низкая до 6 – чрезвычайно опасная. Расчет уровня производится с учетом проектной документации, предусмотренных автоматических систем оповещения, показателей огнестойкости несущих и иных конструкций, а также ряда других факторов.

Впоследствии на основании категории определяют периодичность инспекций государственными органами и перечень противопожарных требований, обязательных для исполнения. Уровень опасности может быть скорректирован только при изменении технических характеристик здания.

Конструктивной пожарной опасности здания

В соответствии с Федеральным законом от 22.07.2008 N 123-ФЗ, а также некоторыми международными регламентами, для объектов разного функционального назначения, предварительным этапом при разработке проектной документации является определение и согласование технических условий, которые учитывают степень пожарной опасности. При этом собственник объекта должен рассчитать риски, а также конкретизировать прочие показатели. Например, точное количество первичных средств пожаротушения.

Конструктивная пожарная опасность – это качественная характеристика, которая позволяет понять огнестойкость строительных конструкций и всего объекта. КПО используется как один из важнейших показателей пожарно-технической классификации. Этот показатель позволяет предпринять эффективные меры по обеспечению ПБ на всех уровнях.

Класс КПО сооружений определяется и устанавливается исходя из совокупности показателей.

Функциональной пожарной опасности здания и его частей

Функциональный класс пожарной опасности зависит от специфики деятельности, осуществляемой на конкретном объекте. Определяется он с учетом уровня безопасности технологических операций, способных спровоцировать возгорание. Помимо этого, во внимание берется и количество людей, одновременно находящихся в здании.

Класс функциональной опасности рассчитывается для всех объектов: детских садиков, школ, больниц, торговых центров, столовых, др. Со снижением категории возрастают и требования относительно пожарной безопасности. Здания, в которых постоянно присутствует большое скопление людей, а также существуют потенциальные опасности, берут под особый контроль.

Пожарной опасности строительных конструкций

Класс пожарной опасности строительных конструкций определяется в соответствии с ГОСТ 30403. Всего выделяется 4 уровня:

• К0 – непожароопасные;
• К1 – малопожароопасные;
• К2 – умеренно пожароопасные;
• К3 – пожароопасные.

Отдельно классифицируют пожарные преграды, которые необходимы для локализации огня и уменьшения его негативного воздействия. Это позволяет предотвратить летальные исходы, а также уменьшить материальные, имущественные потери.

Степени

Технические регламенты устанавливают 5 степеней огнестойкости объектов. Обозначаются они в виде таблицы.

У каждой из групп существуют свои особенности.

Первая

К первой степени относятся самые огнестойкие объекты. Для их возведения используются только негорючие материалы. К данной категории зданий предъявляются самые жесткие требования.

Вторая

Вторая степень практически идентична первой. Единственное, что ее отличает – это небольшое наличие стальных конструкций.

Третья степень пожаростойкости классифицируется на несколько подвидов:

1. «Третья». Объекты, несущие элементы которых изготовлены из негорючих материалов. Допускается наличие деревянных перегородок. Для улучшения стойкости используют трудногорючие плиты, листовые изделия, штукатурку.
2. «А». Каркасные сооружения из незащищенной стали. Ограждения делают из профилированного стального листа.
3. «Б». Одноэтажные деревянные каркасные постройки, которые защищаются специальными покрытиями или составами.

Все требования национальных стандартов относительно применения огнезащитной обработки для конструкций третьей степени являются обязательными к исполнению.

Четвертая

Технические регламенты делят четвертую степень огнестойкости на несколько групп:

1. «Четвертая». Здания, для строительства которых используют легковоспламеняемые элементы. Защита от воздействия открытого огня и высоких температур обеспечивается плиткой или штукатуркой. Чердак обязательно обрабатывается противопожарным составом
2. «А». Каркасные строения с одним этажом. Основание делается из стали, а ограждения делают из профильных листов с утеплителем из горючего материала.

К четвертой категории не предъявляются высокие требования к огнестойкости.

Пятая

Пятая степень не нормируется, поскольку объекты из данной категории не предназначены для постоянного нахождения людей.

Особенности для различных материалов конструкций

Показатели пожаростойкости рассчитываются для всех материалов: дерева, кирпича, металла, железобетона, др. Определяются они в соответствии со СНиП 21-01-97* (СП 112.13330.2011).

Деревянные

Для строительства многих домов используется древесина. Она имеет ряд достоинств по сравнению с другими материалами. В частности, экологичность, доступность, долгую эксплуатацию, др. Несмотря на это дерево сильно подвержено воздействию высоких температур и открытого огня, поэтому быстро теряет свои свойства. Предел ее пожаростойкости определяют по времени от начала воздействия пламени на поверхность до появления очага возгорания.

Что происходит с деревянными конструкциями во время нагревания:

• 100 °С – иссушение влаги, незначительное образование дыма;
• 150 °С – поверхность начинает желтеть, выделять летучие веществ;
• 250 °С – частичное обугливание;
• 300 °С – постепенная деформация;
• 400-450 °С – самовоспламенение.

Температура 500 °С является критической для древесины, поэтому ее пределы огнестойкости улучшают с помощью дополнительных средств.

Кирпичные

Огнестойкость кирпичей зависит от используемого сырья. Самыми прочными считаются клинкерные и шамотные блоки. Они используются для облицовки бань, саун, гаражей перегородок, печей, других строений. Пожаростойкие кирпичи способны изолировать открытый огонь и защитить конструкции от нагрева или деформаций.

Огнестойкость конструкций:

1. Предел огнестойкости белого силикатного кирпича составляет 2,5 часа при температуре 600 °C. Если изделие нагревается до 300 °C, его прочность в разы улучшается. Деформация происходит после нагрева в 700 °C.
2. Эффективное сопротивление красного глиняного кирпича высокой температуре в 900 °C происходит в течение 5 часов.
3. Шамотные блоки выдерживают температуру более 1400 °C.
4. Клинкерные блоки обжигаются в условиях 1000-1400 °C. Не разрушаются при температуре более 1800 °C.
5. Керамические кирпичи имеют предел огнеупорности в 700 °С на протяжении 5 часов.

Кирпичи относят к негорючим материалам.

Металлические

Показатели пожаростойкости незащищенных металлических конструкций составляют R10-R15, а для алюминиевых в диапазоне R6-R8. Данный материал имеет повышенную теплопроводность и низкую теплоемкость. Из-за этого во время пожара металлическая поверхность быстро нагревается, что снижает общую прочность.

Из пенобетона

Пенобетон широко используется для строительства стен, перегородок и перекрытий. Испытания показали, что данный материал не горит и предотвращает дальнейшее распространению огня за счет пористой структуры. Время пожаростойкости конструкций из пенобетона зависит от толщины поверхности. Например, стена толщиной 75 мм способна сопротивляться возгоранию на протяжении 2 часов.

Из газобетона

Газобетон считается одним из самых прочных и износостойких материалов. Поскольку для его изготовления используют натуральный камень, он не воспламеняется и не выделяет токсичных веществ. Дополнительные добавки, входящие в состав газобетона, препятствуют процессу горения. Стена толщиной 100 мм имеет предел огнестойкости REI 180.  Разрушаться она начинает после нагрева 900 °C.

На заметку! Газобетон по показателям пожаростойкости превосходит обычный бетон и пенобетон.

Из железобетона

Железобетон характеризуется высокой прочностью. Он может справляться с механическими и тепловыми нагрузками, устойчив к агрессивному воздействию среды, не воспламеняется, не поддерживает горение. Во время пожара предел огнестойкости железобетонных изделий наступает из-за:

• ухудшения прочности (после нагрева 900 °C);
• теплового расширения;
• появления первых разрушений;
• утраты теплоизолирующей способности.

Быстрее всего деформируются изгибаемая железобетонная арматура: плиты, балки, ригели, прогоны.

Теплоизоляция

Для теплоизоляции зданий применяются как натуральные, так и синтетические материалы. Лучше всего для утепления подходит минеральная вата. Она характеризуется звуко- теплоизоляцией, огнестойкостью, универсальностью и долговечностью.

Наиболее качественной и пожаростойкой является базальтовая минеральная вата.

Способы повышения огнестойкости

Под длительным воздействием высоких температур многие материалы начинают разрушаться, что в конечном счете затрудняет работу МЧС и создает дополнительную угрозу для людей. Чем сильнее нагревается деревянная или любая другая конструкция, тем сложнее человеку выйти из объятого пламенем здания. Главное назначение огнезащиты – уменьшить площадь возгорания и предотвратить дальнейшее распространение огня.

Огнезащита классифицируется на несколько групп в зависимости от способа нанесения, формы выпуска, назначения, др. По способу нанесения она делится на: лаки, краски, пропитки, пасты, комбинированные составы.

К конструктивной огнезащите относят:

1. Покрытие бетоном или штукатуркой.
2. Экранирование.
3. Обкладка кирпичом.
4. Облицовка плитовым или листовым изделиями.
5. Заполнение пустот внутри конструкции.
6. Комбинированные методы.

В отдельную группу относят огнебиозащиту. Чаще всего используется она для дополнительной защиты древесины. В состав такого средства входят антипирены на основе бора, фосфата аммония, базальта, хлорида аммония. Любая огнезащита наносится в соответствии с ГОСТ и СНиП. Помимо этого, средства должны иметь сертификат соответствия.

Заключение

Расчет пожаростойкости позволяет предпринять эффективные меры по обеспечению пожарной безопасности, защите людей, имущества. Возгорания возникают в любых зданиях и наносят огромный вред. Особенное внимание при строительстве объекта уделяется качеству используемых материалов.

От их свойств и технических характеристик зависит прочность постройки, срок ее эксплуатации и пожарная безопасность. Эти показатели являются ключевыми. Именно на их основании принимается решение об использовании огнезащиты или дополнительных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.