Предел огнестойкости конструкции, заполнения проемов, противопожарных преград: что означает понятие

Пожар – это процесс горения, для которого характерно образование открытого огня, свечения и дыма. Для строительства современных домов используется огромное количество синтетически материалов, которые способствуют быстрому распространению очага возгорания. Неконтролируемое пламя всего за несколько минут может дотла сжечь стол, стул или любой другой предмет мебели. Особенную опасность представляет горение несущих и других конструкций. Под воздействием высоких температура дерево, металл и железобетон постепенно нагреваются, а также теряют свои прочностные характеристики. Впоследствии это приводит к полному или частичному обрушению здания.

Чтобы снизить возможные последствия, еще на этапе проектирования объекта специалисты рассчитывают пределы огнестойкости. На их основании строению присваивается та или иная категория пожарной опасности, которая влияет на периодичность инспекций и список обязательных для исполнения мероприятий. Данные меры позволяют предотвратить новые случаи возгораний, минимизировать имущественный и материальный ущерб.

Общие сведения

Чрезвычайные ситуации возникают как по вине человека, так и по естественным причинам. Обеспечение пожарной безопасности – это одна из важнейших задач, стоящих перед государством. Неконтролируемое горение ежегодно уносит десятки тысяч жизней, вредит экономическом и социальному развитию. Для профилактики новых пожаров был разработан комплекс практических мероприятий, в том числе расчет приделов огнестойкости.

В соответствии с ГОСТ и СНиП все строительные материалы делятся на 3 степени: горючие, трудногорючие, негорючие. Для каждой из групп определены индивидуальные показатели устойчивости к воздействию открытого огня и критических температур. Нормативно-правовые акты обязывают строить жилые, общественные, промышленные объекты из негорючих материалов – кирпича или железобетона. Быстрее всего при возгорании разрушается древесина. Всего за несколько минут она начинает тлеть, прогорать, выделять дым.

На заметку! Огнестойкость – это свойство материала в конструкции, которое отображает его способность сопротивляться воздействию открытого огня, высоких температур, воды. Данный показатель рассчитывается на этапе проектирования объекта и представляет собой ключевую величину при составлении противопожарного паспорта.

Основными факторами, определяющими стойкость конструкций к воздействию огню, являются влага, коэффициент теплопроводности и прочность арматуры.

Зачем определять

Расчет предела огнестойкости конструкции позволяет предпринять эффективные меры по обеспечению пожарной безопасности, защите людей и 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. Данные показатели являются ключевыми. Именно на их основании принимается решение об использовании огнезащиты.

От показателя огнестойкости зависит, насколько быстро или медленно будет распространяться возгорание. Для определения данного показателя первым делом устанавливают критический нагрев. Данное свойство можно установить только у сгораемых или трудносгараемых материалов. Часто во время пожара конструкции разрушаются, что затрудняет безопасную эвакуацию и работу спецслужб. Из-за этого важно измерять пределы стойкости и принимать соответствующие меры по их улучшению.

Нормативная база

Необходимость классификации строительных конструкций по огнестойкости определена Федеральным законом № 123-ФЗ от 22.07.2008 года. Действующий документ определяет требования к объектам на всех этапах: проектирование, строительство, ремонт, прочее. Дополнительно данные вопросы регулируются Приказами МЧС, ГОСТ, СП.

Нормативная база:

• 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.

Для расчета рекомендуется 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.

Характеристики при определении

Классы строительных конструкций по пределу огнестойкости нормируются ГОСТ Р 30244. Здесь установлен порядок и методика исследования материалов. Их технические характеристики определяются на основании 4 параметров.

Предел огнестойкости стен и иных конструкций, предельные состояния:

• E – целостность;
• I – сохранение теплоизоляции;
• W – обеспечение защиты;
• S – достижение дымогазонепроницаемости.

Пределы стойкости рассчитываются в условиях стандартных испытаниях в соответствии с методами, утвержденными в области пожарной безопасности. Рассчитываются они в минутах. При этом учитываются следующие свойства: горючесть, склонность к воспламенению, интенсивность образования дыма, токсичность.

Потеря несущей способности

Потеря несущей способности характеризуется обрушением или деформациями конструкции. При этом исключается ее дальнейшая полноценная эксплуатация.

На заметку! Для изделий, которые испытываются без нагрузок, в качестве показателя утери R допускается принимать достижение критической температуры.

К несущим элементам относят: междуэтажные перекрытия, лестничные марши, др.

Потеря целостности

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

Потеря теплоизолирующей способности

Предел огнестойкости конструкции, заполнения проемов, противопожарных преград по потере изолирующих свойств в обязательном порядке рассчитывается для междуэтажных перекрытий и внутренних перегородок лестничных клеток. Означается данная величина буквой I с добавлением после нее времени устойчивости материала к воздействию открытого огня.

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

Обозначение

При нагреве до +400 °С большая часть элементов постепенно начинает деформироваться, что в конечном счете приводит к обрушению несущих стен и перекрытий. Способность сопротивляться открытому огню и высоким температурам зависит от материалов, из которого изготовлен тот или иной элемент. Помимо этого, важны такие факторы как критическая температура прогрева, толщина средства огнезащиты, др.

Как отмечалось ранее, критические состояния рассчитываются по стандартным методикам. Для этого конструкцию помещают в искусственно созданные условия пожара. Определяются величины в минутах. Цифровой показатель должен соответствовать одному из следующих значений: 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 360. Показатели стойкости указывают в маркировке.

На заметку! Если материал проверяется сразу по нескольким предельным состояниям, обозначается минимальный из полученных пределов стойкости.

Материалы

Пределы огнестойкости рассчитываются для всех материалов: дерева, кирпича, металла, железобетона, др. Определяются величины в соответствии со СНиП 21-01-97* (СП 112.13330.2011). Использование негорючих материалов позволяет достигать предела стойкости к огню 2,5 часа и больше.

Дерево

Деревянные конструкции имеют несколько достоинства по сравнению с другими материалами. Они экологичны, бюджетные, имеют хорошие показатели прочности и долги срок эксплуатации. Несмотря на это древесина сильно подвержена воздействию высоких температур и открытого огня, поэтому быстро разрушается. Предел ее огнестойкости рассчитывают по времени от начала воздействия пламени на поверхность до появления очага возгорания.

Что происходит с древесиной во время пожара:

1. 100 °С – иссушение влаги, выделение дыма;
2. 150 °С – поверхность начинает желтеть, образовывать летучие веществ;
3. 250 °С – обугливание;
4. 300 °С – постепенное разрушение;
5. 400-450 °С – самовоспламенение.

Для дополнительной защиты деревянные конструкции покрывают штукатуркой, противопожарными составами или антипирены. В таком случае время деформации древесины зависит от выбранного метода огнезащиты.

Железобетон, пенобетон, газобетон

Среди всех строительных материалов бетон считается одним из наиболее долговечных. Он эффективно справляется с механическими и тепловыми нагрузками, устойчив к агрессивному воздействию среды. Во время возгорания предел огнестойкости железобетонных элементов наступает из-за:

• ухудшения 1-го показателя – прочности;
• теплового расширения;
• появления деформаций;
• нарушения градуса;
• утраты теплоизолирующей способности.

Быстрее всего при ЧС разрушаются изгибаемая железобетонная арматура: плиты, балки, ригели, прогоны.

Металл

Критические показатели незащищенных металлических конструкций составляют R10-R15, а для алюминиевых в интервале R6-R8. Данный материал имеет повышенную теплопроводность и низкую теплоемкостью. Из-за этого при воздействии открытого огня поверхность быстро нагревается, что снижает общую прочность.

Для улучшения стойкости металлов используют метод облицовки негорючими материалами или обработку противопожарными составами. Чаще всего для этого используют минеральные волокна, которые изготавливаются их базальтовых плит без добавления искусственных компонентов.

На заметку! Единственный недостаток конструктивный огнезащиты – это необходимость предварительного нанесения на поверхность специального антикоррозийного состава.

Пустоты внутри изделия заделываются строительными средствами. Для обработки труднодоступных мест применяют обмазки.

Кирпичные конструкции

Огнестойкость кирпичей зависит от того, из какого именно сырья были изготовлены блоки. Самыми прочными считаются клинкерные и шамотные блоки. Они используются для возведения бань, саун, гаражей перегородок, а также облицовки печей. Такие кирпичи способны изолировать открытый огонь и защитить строительные конструкции от разрушений. Под воздействием высоких температур огнеупорные блоки не нагреваются, а также не деформируются.

Качество и вид используемого сырья определяют конечную прочность кирпича, его свойства, технические характеристики.

Огнестойкость в зависимости от сырья:

1. Предел огнестойкости белого силикатного кирпича составляет 2,5 часа при температуре 600 °C. Если материал нагревается до 300 °C его прочность существенно повышается. Разрушение 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. Могут сопротивляться температуре более 1800 °C.
5. Керамические кирпичи не разрушаются под воздействием температуры в 700 °С на протяжении 5 часов.

Огнеупорные кирпичи получили широкое распространение в строительстве. Их используют для строительства доменных печей, прочных дымоходов, стенок каминов.

Теплоизоляция

Для теплоизоляции объектов используются различные материалы. Лучше всего для этого подходит минеральная вата. Она прекрасно подходит для утепления стен, перекрытий и кровли. Минеральная вата характеризуется звуко- теплоизоляцией, огнестойкостью, универсальностью и долговечностью.

Наиболее качественной и огнестойкой является базальтовая минеральная вата.

Определение пределов

Показатель стойкости (нестойкости) объектов, сооружений, пожарных отсеков – это классификационная характеристика, устанавливаемая с помощью экспериментов. Он указывается в проектной документации. Именно на основании этого показателя впоследствии определяется категория пожарной опасности здания, а также выносится решение о применении той или иной огнезащиты.

Требуемый предел огнестойкости строительной конструкции

Нормативно-правовые акты определяют 5 пределов стойкости строительных конструкций к воздействию открытого огня. Обозначаются они в виде таблицы.

У каждой из групп существуют свои особенности.

Первая степень

К первой степени относятся самые устойчивые к воздействию открытого огня и высоких температур здания. Для их возведения используются только негорючие материалы.

Вторая степень

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

Третья степень

Третья степень огнестойкости делится на несколько подвидов:

1. «Третья». Объекты, несущие элементы которых изготовлены из негорючих материалов. Допускается наличие деревянных перегородок. Для улучшения стойкости используют трудногорючие плиты и листовые материалы, 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 степень

ГОСТ и СНиП классифицируют четвертую степень огнестойкости на несколько групп:

1. «Четвертая». Здания, для строительства которых используют легковоспламеняемые материалы. 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 степень

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

Требуемые пределы огнестойкости противопожарных преград

Заполнение проемов в противопожарных преградах нормируется пределами огнестойкости. К таким элементам относят: двери, окна, ворота, люки, пр. Они необходимы для перекрывания огня и уменьшения его негативного воздействия. Это позволяет избежать летательных исходов, а также уменьшить материальные и имущественные потери.

Фактический предел огнестойкости строительных конструкций

Фактический предел огнестойкости строительных конструкций – показатель, определяемый интервалом времени от начала ее огневого испытания до наступления одного из нормируемых предельных состояний.

Предельные состояния по огнестойкости, какие показатели рассчитываются:

• нормативные характеристики в единицах;
• теплотехнический;
• предел теплоизолирующей способности;
• предел несущей способности;
• предел целостности;
• мегапаскаль.

Собственники обязаны измерять пределы стойкости в силу требований Федерального закона № 123-ФЗ от 22.07.2008 года.

Условие соответствия строительных конструкций по огнестойкости

Пределы огнестойкости строительных конструкций, в том числе клапанов, должны соответствовать нормированным показателям. Применение соответствующих функциональному назначению объекта материалов повышает степень устойчивости к тепловому воздействую всего сооружения.

На заметку! Элементы R15 нельзя использовать на промышленных предприятиях, где существует риск воспламенения. В таком случае им требуется дополнительная защита.

Методы повышения предела огнестойкости

Для повышения предела огнестойкости может использоваться конструктивная защита или обработка противопожарными составами. Под воздействием открытого огня материалы начинают разрушаться, что в конечном счете затрудняет работу спецслужб и создает дополнительную угрозу для людей.

Чем сильнее нагревается деревянная или любая другая конструкция, тем сложнее человеку найти выход из здания. Дополнительную угрозу создает дымовая завеса, а также продукты горения, которые включают в себя токсические или опасные для здоровья вещества. Главное назначение огнеупорного покрытия – уменьшить площадь возгорания.

Функции:

• предотвращение распространения огня;
• отсрочка воспламенения материалов;
• уменьшение интенсивности пожара.

Конструктивная защита и специальные покрытия используются для обеспечения пассивной пожарной безопасности. Требования по использованию покрытий регламентированы Федеральным законом от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ.

Виды огнезащиты

Огнезащита классифицируется на несколько групп в зависимости от способа нанесения, формы выпуска, функционального назначения, др. Для одних материалов идеально подходят растворы, для других – обмазки или штукатурка. При этом любое покрытие должно соответствовать ГОСТ.

По способу нанесения огнезащита делится на: лаки, краски, пропитки, пасты, комбинированные составы. Покрытия, которые не вспучиваются при воздействии высоких температур, создают на элементах особо прочную защитную пленку, обладающую повышенными теплоизоляционными свойствами. Составы, которые вспучиваются в момент контакта с открытым огнем, увеличиваются в объеме (почти в 70 раз). Он может сопротивляться открытому огню более 60 минут.

К конструктивной защите относят:

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

Конструктивная огнезащита должна производиться в соответствии с ГОСТ и СНиП. В национальных стандартах установлены требования к покрытиям, методы их испытаний, показатели эффективности.

Что может обрабатываться

Огнезащита может наносится на любые материалы. В соответствии с нормами пожарной безопасности, обработка проводится в обязательном порядке для следующих конструкций:

• несущие, опорные;
• имеющие конструктивное значение;
• открытые (более подверженные воздействию высоких температур).

Дополнительно необходимо покрывать составами узлы соединений и креплений, разрушение или деформация которых может привести к преждевременному обрушиванию здания.

На заметку! Огнезащита используется везде, где происходит или вероятен нагрев поверхности.

Принцип действия

Огнезащита активируется под воздействием открытого огня. Во время пожара она изменяется, создавая на поверхности конструкции защитную пленку. Постепенно из нее начинают выделяться химические вещества, которые локализируют пламя и не дают ему распространиться дальше. Некоторые из покрытий способны подавлять очаги возгорания.

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. В инструкции к применению обозначены буквенные коды, которые указывают на содержание особенных веществ. По ним можно определить обладает ли состав антисептическим свойством или подходит только для защиты от огня.

Действенность огнебиозащиты зависит от количества нанесенных слоев.

Заключение

Расчет предела огнестойкости конструкции позволяет предпринять эффективные меры по обеспечению пожарной безопасности, защите людей и 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.

При нагреве до +400 °С большая часть конструкций постепенно начинает деформироваться, что в конечном счете приводит к обрушению несущих стен и перекрытий. Способность сопротивляться открытому огню и высоким температурам зависит от материалов, из которого изготовлен тот или иной элемент. Помимо этого, важны такие факторы как критическая температура прогрева, толщина средства огнезащиты, др.