Огнестойкость — это один из основных эксплуатационных показателей сооружения характеризующий способность несущих элементов, стен и перекрытий здания сопротивляться воздействию огня и высокой температуры во время пожара. Этот показатель является обязательным при проектировании сооружения.

На основании определения степени огнестойкости зданий и сооружений различных инженерных коммуникаций: электропроводки, газо и водопровода. Данный показатель является основополагающим для определения мощности, типа и структуры различных систем пожарной безопасности:

• Сигнализации;
• Установок и автономных модулей пожаротушения;
• Эвакуации и аварийного освещения;
• Дымоудаления.

В соответствии с актуальными различают 8 основных степеней огнестойкости.

Свойство материала комбинированной из нескольких материалов конструкции сопротивляться открытому пламени и высоким температурам без потери основных несущих способностей и функциональных характеристик называется пределом огнестойкости. Выражается в цифровом эквиваленте времени с буквенным шифром:

• R — потеря строительной конструкцией несущей способности;
• E — потеря целостности конструкции;
• I — утрата материалом теплоизолирующей способности.

К примеру, предел огнестойкости ei 30 означает, что будет сохранять свою целостность и защищать от воздействия высокой температуры на протяжении 30 мин.

Таблица 1: Предел огнестойкости строительных конструкций

Талица 2: Предел огнестойкости противопожарных преград, специальных строительных конструкций, используемых для локализации возгорания

Талица 3: Предел огнестойкости конструкций, заполняющих проемы (окна, двери, ворота) в противопожарных преградах

Способы увеличения предела огнестойкости стройматериалов

Существует целый ряд способов, способствующих увеличению времени сопротивления конструкций и материалов огню:

Обмазки и штукатурки . Один из наиболее распространенных и доступных способов. Может применяться для таких материалов, как дерево и древесно-стружечные изделия, железобетон, бетонные блоки, металл, полимерные стройматериалы. Может применяться как на несущих, так и ограждающих конструкциях. Эффективная толщина слоя защиты не менее 25мм. Хорошие показатели защиты продемонстрированы такие обмазки, как: известково-цементная штукатурка, вермикулит, перлит. Использование асбест-вермикулита является более , но допускается только в помещениях с ограниченной посещаемостью из-за вредного влияния асбеста.

Облицовка . Может осуществляться как специальными материалами вроде гипсовых плит или шамотного кирпича, так и обычным керамическим кирпичом. Эффективность защиты зависит от толщины изоляции. Глиняная плита толщиной до 80 мм повышает предел огнестойкости бетонной колонны до 4,8 ч. А облицовка такого же элемента обычным глиняным кирпичом — всего до 2 ч.

Защитные экраны . Чаще всего такими конструкциями в виде подвесных потолков с несгораемыми плитами закрываются панели перекрытия. Современные производители отделочных материалов выпускают довольно большое количество трудносгораемых листовых облицовок и сайдинга, который можно устанавливать на стены и колонны. Экраны могут различаться по своему защитному эффекту: теплоотводящие и поглощающие. Последние, как правило, защищают от лучистой энергии открытого пламени. Различается и конструктивное исполнение, бывают стационарные экраны и передвижные (временные).

Одной из разновидностей защитных экранов являются водяные завесы. Они создаются различными установками автоматического пожаротушения, как правило дренчерными. Их можно причислить к отдельному способу увеличения огнестойкости. Однако при стремительном распространении очага возгорания по большой площади такой способ малоэффективен. С недавнего времени существует решения, позволяющие более эффективно защищать . Несущие колонны охлаждаются путём циркуляции воды во внутренних полостях изделия.

Химические средства защиты . Обычно антипиреновые составы в виде пропиток применяются для обработки древесины. Однако такой способ является довольно дорогостоящим и трудоемким. Кроме того его эффективность в значительной мере зависит от типа древесины — строения и плотности древесных волокон. В большинстве случаев приобретённые защитные свойства материала значительно ниже тех, которые рекламирует производитель антипиреновой грунтовки.

Защитные лакокрасочные материалы . Наносятся на поверхность строительной конструкции и пригодны для использования на любом стройматериале. Принцип действия большинства таких защит состоит в термореактивном эффекте. Под воздействием температуры краска вспучивается, создавая дополнительный слой теплоизоляции. Такие покрытия имеют сравнительно доступную стоимость, просты в предварительной подготовке основания и самой смеси. Легко наносятся на поверхности любой сложности. Имеют хорошие огнезащитные показатели и широкий спектр применения. Как правило, используются для повышения предела огнестойкости металлических конструкций.

Наиболее распространенными на данный момент являются следующие средства:

• Германия — Пироморс, Унитерм;
• Финляндия — Винтер;
• Венгрия — Фламс САФЕ;
• Россия — Файрекс;
• Украина — ОВК — 2, Эндотерм – ХТ — 150.

Несмотря на высочайшую эффективность, таким материалы можно приготовить самостоятельно. Для этого необходимо смешать истолченный в порошок асбест и жидкое стекло в пропорциях 4 к 10 соответственно. Смесь тщательно перемешать. В зависимости от консистенции она может наноситься щеткой, валиком или при помощи краскопульта. Ориентировочный расход защитной смеси 0,5-1 кг/м 2 при слое 2-3 мм.

При использовании многокомпонентных защитных химических средств необходимо помнить, что в состав некоторых из них входят органические компоненты. При превышении температуры более 300°С такие средства разлагаются с выделением в атмосферу токсичных веществ. Предпочтительнее использовать вспучивающиеся покрытия на минеральной основе с жидким стеклом в виде вяжущего ВЗП-1 — ВЗП-12.

Прессование древесины . Сравнительно новый и дорогостоящий метод, который заключается во введении в толщу древесины специальных химических веществ, размягчающих целлюлозу. После этого осуществляется прессование под большим давлением. После этого материал приобретает значительную плотность и прочность, а также устойчивость к огню с повышением категории до трудносгораемых.

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.

Что такое предел огнестойкости EI?

Современные строительные нормы предъявляют повышенные требования к огнезащите и пожаробезопасности зданий. Для того чтобы обеспечить эти требования, использование классических строительных материалов за счет утолщения ширины металлического листа и применение других огнестойких материалов, не всегда возможно и экономически целесообразно. В таких случаях на помощь приходят специально разработанные огнезащитные материалы (покрытия, краски, составы, лаки и другие). отличается от друг друга естественно по назначению, типу материалы и еще одному параметру, пределу огнестойкости. Именно на нем и остановимся подробнее.

Критерии определения предела огнестойкости

Под пределом огнестойкости понимают предельное время воздействия на конструкцию высокими температурами, по истечении которого у элемента наблюдается хотя бы один из признаков предельного состояния. Данная информация указывается в названии огнезащитных материалов и измеряется в минутах.

К признакам предельного состояния элемента относятся:

• утрата теплоизолирующей способности;
• потеря целостности;
• нарушение несущей конструкции.

Для огнезащиты класса EI необходимо в течение определенного времени выдержать температуру до 180 градусов с обратной, холодной стороны, не обращенной к огню. Время указывается в минутах рядом с EI.

Обозначения предела огнестойкости

Требования к пределу огнестойкости элементов и строительных конструкций указаны в ГОСТ 30247.0-94. Согласно данному ГОСТу огнестойкость обозначается одной или несколькими прописными буквами латинского алфавита и цифрами, обозначающими время упорности в минутах.

Латинские буквы указывают предельные состояния строительных конструкций по огнестойкости:

• 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;
• R - потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций;

То есть огнезащита с маркировкой EI60 - материал с пределом огнестойкости по потере целостности и теплоизолирующей способности через 60 минут. Причем независимо от того, какое из двух последних предельных состояний наступит ранее.

Наша компания предлагает широкий диапазон огнезащиты с различным пределом огнестойкости. Более подробную информацию об огнезащите и ее стоимости вы можете либо у наших менеджеров(), либо в соответствующем разделе каталога продукции («Огнезащита конструкций» и ).

Под термином «потеря несущей способности грунта» мы понимаем явление выдавливания грунта по сторонам фундамента с выпучиванием его вверх; при этом сооружение опускается и может одновременно покоситься, т. е. дать крен. Потеря несущей способности грунта под подошвой фундамента происходит в том случае, когда прочность грунта на сдвиг по поверхности скольжения недостаточно велика по сравнению с фактическими напряжениями, возникающими от нагрузки (рис. 7). Нагрузка на фундамент, при которой происходит потеря несущей способности грунта, называется предельной нагрузкой, или наибольшей несущей способностью; во избежание потери несущей способности грунта основание должно иметь определенный запас прочности, который регламентируется нормами DIN 4017, чч. 1 и 2 (примеры исследований потери несущей способности грунта - см. ). Если осадки, возникающие из-за сжимаемости грунта при определенных нагрузках от веса сооружений, представляют собой деформационную задачу, то при потере несущей способности дальнейшая осадка грунта невозможна; здесь в зоне вытеснения грунта из-под фундамента возникает проблема равновесия. Опасность потери несущей способности грунта тем больше, чем меньше ширина фундамента, глубина его заложения и Прочность грунта на сдвиг; к потере несущей способности грунта может привести и внецентренное загружение фундамента.

При традиционных методах строительства с обычными нагрузками от зданий на грунт, достаточно широкими фундаментами и достаточно глубоким их заложением для определения допустимых нагрузок на подошву фундамента рекомендуется, как правило, сначала сделать расчет фундаментов по деформациям и лишь затем приступить к определению возможной потери несущей способности грунтов основания.
Следует указать на то, что опасность потери несущей способности грунта под нагрузкой может усилиться при подъеме грунтовых вод и уменьшении объемной массы грунта. При первых признаках потери несущей способности грунта (наклон и перекос сооружения, горизонтальные сдвиги, вспучивание грунта в непосредственной близости от здания) необходимо немедленно принять такие контрмеры, как установка дополнительных креплений, пригруз поверхности грунта, понижение уровня грунтовых вод или упрочнение грунта (например, с помощью инъектирования) .

Для полноты картины следует еще упомянуть о потере несущей способности грунтов на всем участке строительства. Это явление возникает при наличии перепадов уровня территории строительства (подпорные стенки, откосы, крутопадающие слои грунта), когда нагрузка от здания и собственный вес грунта превышают сопротивление грунта сдвигу, и сооружение с примыкающими к нему участками почвы сдвигается по поверхности скольжения. Причиной этого часто бывают исключительно сильные атмосферные осадки и вызванное ими усиление давления воды в порах грунта.

Если в непосредственной связи со строительством многоэтажного здания планируется устройство грунтовых откосов, то из соображений обеспечения устойчивости грунтов на планируемой территории следует производить расчет устойчивости откосов, ибо существует опасность сдвига откоса вдоль поверхности скольжения, т. е. сползание откоса (DIN 4084, ч. 2). Методику расчета откосов см. .

Огнестойкость конструкции – способность сохранять свои несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара (п. 3.1 СП 2 ).

Количественной характеристикой огнестойкости конструкций является предел огнестойкости – время от начала огневого испытания при стандартном температурном режиме до наступления одного из нормируемых для данной конструкции предельных состояний по огнестойкости (п. 5.2.1 СП 2 ).

Основными видами предельных состояний строительных конструкций по огнестойкости являются (ч. 2 ст. 35 123-ФЗ , п. 9 ГОСТ 30247.0):

· потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения недопустимых деформаций (R);

· потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е);

· потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений (I).

Обозначение пределов огнестойкости конструкций согласно п. 10 ГОСТ 30247.0 состоит из условных обозначений нормируемых для данной конструкции предельных состояний и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах.

Предел огнестойкости конструкции определяется как среднее арифметическое результатов испытаний двух образцов. При этом максимальное и минимальное значения пределов огнестойкости двух испытанных образцов не должны отличаться более, чем на 20 % (от большего значения). Если результаты отличаются друг от друга больше, чем на 20 %, должно быть проведено дополнительное испытание, а предел огнестойкости определяется как среднее арифметическое двух меньших значений. В обозначении предела огнестойкости конструкции среднее арифметическое результатов испытания приводится к ближайшей меньшей величине из ряда чисел: 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 360 (п. 11 ГОСТ 30247.0, ч. 1 ст. 35 123-ФЗ ).

Например, R 120 – предел огнестойкости 120 минут по потере несущей способности; REI 30 – предел огнестойкости 30 минут по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какое из трёх предельных состояний наступит ранее.

Для нормирования пределов огнестойкости несущих и ограждающих конструкций используют следующие предельные состояния (п. 8.2 ГОСТ 30247.1 ):

· для колонн, балок, ферм, арок и рам – только потеря несущей способности конструкции и узлов ­(R);

· для наружных несущих стен и покрытий – потеря несущей способности и целостности (R, E), для наружных ненесущих стен – E;

· для ненесущих внутренних стен и перегородок – потеря теплоизолирующей способности и целостности ­(E, I);

· для несущих внутренних стен и противопожарных преград – потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности (R, E, I).

Пределы огнестойкости строительных конструкций, в том числе с огнезащитой, определяются в условиях стандартных испытаний по методикам, установленным нормативными документами (ГОСТ 30247, ГОСТ Р 53307, ГОСТ Р 53308 и др.) (ч. 9 ст. 87 123-ФЗ ).

Пределы огнестойкости строительных конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, могут определяться расчётом (ч. 10 ст. 87 123-ФЗ ).

Следует обратить внимание, что предел огнестойкости характеризует поведение конструкции только в условиях стандартных испытаний; время до потери конструкцией своих несущих или ограждающих функций в условиях «реального» пожара может отличаться от её предела огнестойкости.

Ранее методики испытания конструкций на огнестойкость регламентировались стандартом СТ СЭВ 1000-78 и пределы огнестойкости измерялись в часах (кратно четверти часа).

Стандартный температурный режим. Для обеспечения сопоставимости результатов испытаний различных конструкций на огнестойкость, выполненных в различных лабораториях, международный стандарт ИСО 834-75 и составленный на его основе ГОСТ 30247.0-94 предписывают проводить их при некотором условном температурном режиме, названным «стандартным».

Стандартное тепловое воздействие на конструкцию создаётся сжиганием соответствующего вида топлива в объёме испытательной печи и контролируется по изменению температуры во время испытаний t ,°C по закону, заданному в виде непрерывно возрастающей логарифмической функции времени t, мин :

t = 345 lg (8t + 1) + t 0 , (2.2)

где t 0 – начальная температура (обычно t 0 = 20°C).

Стандартный температурный режим в большинстве случаев не соответствует температурным режимам «реальных» пожаров, которые могут быть весьма разнообразны как по значениям температур, так и по длительности воздействия (рис. 2.1). Стандартный температурный режим является неубывающим и не отражает начальную и затухающую стадии пожара. Параметры стандартного температурного режима не учитывают реальную величину пожарной нагрузки, объём помещений и площадь проёмов в ограждениях.

В США и Великобритании стандартный температурный режим (2.2) определяется как «целлюлозный» пожар; он наиболее близко соответствует температурному режиму пожара в сравнительно небольших по объёму помещениях жилых и административных зданий при горении пожарной нагрузки из целлюлозосодержащих материалов (древесина, бумага, текстильные материалы).

Кроме того, стандартизированы ещё несколько температурных режимов, в частности, так называемый «углеводородный» пожар (например, стандарт UL 1709, Underwriters Laboratory, США), соответствующий горению нефти, нефтепродуктов или природного газа. Этот режим используется при оценке огнестойкости конструкций железнодорожных и автомобильных тоннелей, а также наружных технологических установок нефтегазового комплекса. При испытании по «углеводородному» режиму температура в огневой камере уже через 5 минут достигает 1000°С, а стремительный рост температуры сопровождается реактивным ударом факела пламени по вышележащим горизонтальным конструкциям.

Рис. 2.1. Стандартный температурный режим (1) и температурные режимы «реальных» пожаров (2а, 2б, 2в); t НСП – продолжительность начальной стадии пожара

Следует заметить, что наличие нескольких характерных «стандартных» температурных режимов позволяет более полно учесть специфику огневого воздействия на конструкции в конкретных типах зданий и сооружений, однако при этом утрачивается сопоставимость результатов различных испытаний. Однако для сопоставимости результатов испытаний важно обеспечить не только единый режим изменения температуры газовой среды в огневой камере, но и единые условия теплообмена газовой среды с поверхностью конструкций.

Нормативный термин «стандартный температурный режим» в литературе иногда некорректно называют «стандартным пожаром». Как было отмечено выше (п. 1.1), нормативный термин «пожар» определяется как «неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб», а при стандартных огневых испытаниях горение всегда контролируемое и не приводит к ущербу, а, наоборот, выполняет положительную функцию.

Рассмотрим характеристики предельных состояний конструкций по огнестойкости несущих и ограждающих конструкций (ГОСТ 30247.1 ).

1) Потеря несущей способности (R ) наступает вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций.

Для изгибаемых элементов конструкций предельное состояние наступает, если прогиб достигнет величины L /20 или скорость нарастания деформаций достигнет L 2 /(9000h ), см ×мин -1 , где L – расчётный пролёт, см ; h – расчётная высота сечения конструкции, см .

Для вертикальных конструкций предельным является состояние, когда вертикальная деформация достигнет 1/100 высоты или скорость нарастания вертикальных деформаций достигнет 10 мм ×мин -1 для образцов высотой 3 ± 0,5 м .

2) Потеря целостности (Е ) происходит в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя.

В процессе испытания потеря целостности определяется при помощи ватного тампона, который помещают в специальную металлическую рамку и подносят к месту, где возможно проникновение пламени или продуктов горения, и в течение 10 с держат на расстоянии 20…25 мм от поверхности образца. Время от начала испытаний до воспламенения или возникновения тления со свечением тампона принимается за предел огнестойкости по признаку потери целостности Е , при этом тление без свечения не является признаком потери огнестойкости.

3) Потеря теплоизолирующей способности (I ) определяется как следствие повышения температуры на необогреваемой поверхности до опасных значений, которое может привести к воспламенению материала в помещении, смежном с очагом пожара, и таким образом способствовать его распространению. Опасные значения температур зависят от условий эксплуатации конструкции.

Для большинства несущих и ограждающих конструкций в соответствии с ГОСТ 30247.1 потеря теплоизолирующей способности происходит вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С, или в 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 испытаний.

Для дверей шахт лифтов потеря теплоизолирующей способности происходит вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности створок двери в сравнении с температурой образца перед началом испытания в среднем более чем на 280 °С или более чем на 330 °С в любой точке поверхности двери.

Проблемы при применении средств огнезащиты воздуховодов.

Требования, предъявляемые к подвесам воздуховодов

Федеральный закон от 22 июля 2008 года
№ 123-ФЗ (ред. от 10.07.2012 г. с изменениями, вступившими в силу с 12.07.2012 г.) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»:

Статья 137. Требования пожарной безопасности к строительным конструкциям:

«1. Предел огнестойкости узлов крепления и сочленения строительных конструкций между собой должен быть не менее минимального требуемого предела огнестойкости стыкуемых строительных элементов.

Свод правил 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования».

Пункт 6.13: «Элементы креплений (подвески) воздуховодов должны быть с пределами огнестойкости не менее нормируемых для воздуховодов (по установленным числовым значениям, но только по признаку потери несущей способности)».

Как видно из таблицы:

– толщина МБОР для обеспечения EI 90 занижена в 2,5 раза по сравнению с толщиной МБОР для обеспечения R 90 даже при значении приведённой толщины металла 2,4 мм;

– толщина МБОР для обеспечения EI 120 занижена по сравнению с толщиной МБОР для
обеспечения R 120 даже при значении приведенной толщины металла 7,91 мм;

– огнезащитная эффективности МБОР независимо от его толщины для обеспечения R 150
и R 180 проведением стандартного испытания не подтверждена.

Следовательно, с учётом того, что приведённая толщина металла реально применяемых для крепления воздуховодов конструктивных элементов значительно меньше 2,4 мм, то есть значения приведённой толщины металла, для которой определена огнезащитная эффективность стальных конструкций до 90 минут включительно, можно сделать вывод, что огнезащитная обработка подвесов воздуховода по соответствующему технологическому регламенту для обеспечения воздуховодом предела огнестойкости EI до 90 минут включительно не будет обеспечивать соответствующих пределов огнестойкости по R подвесов данных воздуховодов.

Как показывает расчёт, фактическое обеспечение предела огнестойкости воздуховода EI 120 возможно при условии, что приведённая толщина металла элементов крепления воздуховода будет составлять не менее
7,91 мм, что применительно к подвесу из круглого проката означает его фактический диаметр 31,64 мм.

При анализе информации, изложенной в сертификатах соответствия, выявлено, что ни в одном из сертификатов соответствия не указаны внутренние размеры поперечного сечения воздуховодов, результаты испытаний которых представлены в них. В данных сертификатах соответствия имеются ссылки на технологические регламенты по монтажу конструктивных систем огнезащиты воздуховодов, в которых отсутствуют указания о том, для воздуховодов с какими внутренними размерами поперечного сечения применимы данные технологические регламенты.

Согласно ГОСТ Р 53299-2009 «Воздуховоды. Метод испытаний на огнестойкость» на испытания поставляется образец воздуховода прямоугольного сечения с соотношением внутренних размеров поперечного сечения 1,5 ≤ ≤ 2, где b и a – внутренние размеры поперечного сечения. Результаты испытаний воздуховода могут быть распространены на воздуховоды аналогичной конструкции прямоугольного и круглого сечения, если значение величины их гидравлического диаметра не превышает значения величины гидравлического диаметра испытанного воздуховода более чем
на 50%, а внутренние размеры их поперечного сечения (диаметр или длина большей стороны) не превышают 1000 мм. В свою очередь, величина
гидравлического диаметра определяется геометрическими размерами сечения воздуховода.

Отсутствие, как в сертификате соответствия, так и в технологическом регламенте, информации о внутренних размерах поперечного сечения воздуховода, для которого могут быть применимы результаты сертификационных испытаний, может привести к необоснованному применению системы конструктивной огнезащиты. Необоснованное применение системы конструктивной огнезащиты может, в свою очередь, привести к необеспечению воздуховодом, подвергнутым огнезащите даже в строгом соответствии с технологическим регламентом, требуемого предела огнестойкости.