Приведенная толщина металла предел огнестойкости

Обновлено: 19.05.2024

Настоящее пособие разработано в качестве справочного материала к Федеральному Закону Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ, Федеральному Закону Российской Федерации от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ, СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» и СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах».

Сведения о пособии

1. РАЗРАБОТАНО ОАО «НИЦ «Строительство» (д.т.н., проф. А.И. Звездов), Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций (ЦНИИСК) им. В. А. Кучеренко ОАО «НИЦ «Строительство» (д.т.н., проф. И.И. Ведяков; д.т.н., проф. Ю.В. Кривцов; к.т.н., с.н.с. И.Р. Ладыгина; к.т.н., с.н.с. В.В. Пивоваров; В.В. Яшин), при участии Холдинга «Ассоциация КрилаК» (д.э.н., проф. А. К. Микеев; к.т.н., с.н.с. Е.Н. Носов; М.В. Постникова).

2. УТВЕРЖДЕНО И ВВЕДЕНО В ДЕЙСТВИЕ приказом генерального директора ОАО «НИЦ «Строительство».

3. РЕКОМЕНДОВАНО ФГБУ ВНИИПО МЧС России для применения в качестве справочного материала в проектных, строительных организациях и органах Государственного пожарного надзора.

4. ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ.

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тииражирован и распространен в качестве нормативного документа без разрешения ОАО «НИЦ «Строительство».

* Приведенный здесь текст пособия не является официальным изданием

В пособии приведены нормативные требования для назначения пределов огнестойкости строительных конструкций и параметров пожарной опасности материалов, изложены методы определения собственных пределов огнестойкости несущих стальных, железобетонных, деревянных и алюминиевых конструкций с учетом применения огнезащитных покрытий.

I. Требования нормативных документов

Нормативные требования пожарной безопасности зданий, сооружений, строительных конструкций, инженерного оборудования и строительных материалов приведены в Федеральном Законе Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ.

Пределы огнестойкости строительных конструкций приведены в табл. 1 и должны соответствовать принятой степени огнестойкости зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков в Федеральном Законе Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ.

Указанные в табл. 1 пределы огнестойкости соответствуют времени достижения одного или последовательно нескольких признаков предельных состояний: R – потеря несущей способности; Е – потеря целостности; I – потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений.

Пределы огнестойкости определяются в условиях стандартных испытаний по методикам, установленным нормативными документами по пожарной безопасности. Допускается пределы огнестойкости конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, определять расчетно-аналитическими методами, установленными нормативными документами – Федеральным Законом Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ.

Класс пожарной опасности строительных конструкций приведен в табл. 2 и должен соответствовать классу конструктивной пожарной опасности зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков в соответствии с Федеральным Законом Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ.

Характеристики пожарной опасности конструкций в зависимости от класса пожарной опасности конструкций в соответствии с Федеральным Законом Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ приведены в табл. 3.

Класс пожарной опасности конструкций определяется по ГОСТ 30403-96.

Классы пожарной опасности материалов должны соответствовать классу здания и категории помещения и определяются исходя из данных, представленных в табл. 4.

Класс пожарной опасности строительных материалов определяется параметрами их воспламеняемости (группами), приведенными в табл. 5.

НГ – негорючие;
Г1 – слабогорючие;
Г2 – умеренногорючие;
Г3 – нормальногорючие;
Г4 – сильногорючие;
В1 – трудновоспланеямые;
В2 – умеренновоспламеняемые;
В3 – легковоспламеняемые;
РП1 – нераспространяющие;
РП2 – слабораспространяющие;
РП3 – умереннораспространяющие;
РП4 – сильнораспространяющие;
Д1 – с малой дымообразующей способностью;
Д2 – с умеренной дымообразующей способностью;
Д3 – с высокой дымообразующей способностью;
Т1 – малоопасные;
Т2 – умеренноопасные;
Т3 – высокоопасные;
Т4 – чрезвычайноопасные.

ГОСТ 30244-94;
ГОСТ 30402-96;
ГОСТ 12.1.044-89;
ГОСТ Р 51032-97*.

В случае, если фактический предел огнестойкости не соответствует требуемому, используются средства для его повышения. К указанным средствам относятся конструктивная огнезащита и тонкослойные огнезащитные покрытия в соответствии с СП 2.13130.2012.

Конструктивная огнезащита – это способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на создании на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционного слоя средства огнезащиты. К конструктивной огнезащите относятся толстослойные напыляемые составы, огнезащитные обмазки, штукатурки, облицовка плитными, листовыми и другими огнезащитными материалами, в том числе на каркасе, с воздушными прослойками, а также комбинации данных материалов, в том числе с тонкослойными вспучивающимися покрытиями. При этом способ нанесения (крепления) огнезащиты должен соответствовать способу, описанному в протоколе испытаний на огнестойкость и в проекте огнезащиты.

Тонкослойное огнезащитное покрытие – это способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на нанесении на обогреваемую поверхность конструкции специальных лакокрасочных составов с толщиной сухого слоя не превышающей 3 мм, увеличивающих ее многократно при нагревании.

Применение данных способов огнезащиты регламентируется СП 2.13130.2012.

В зданиях I и II степеней огнестойкости для обеспечения требуемого предела огнестойкости несущих элементов здания, отвечающих за его общую устойчивость и геометрическую неизменяемость при пожаре, следует применять конструктивную огнезащиту.

Применение тонкослойных огнезащитных покрытий для стальных конструкций, являющихся несущими элементами зданий I и II степеней огнестойкости, допускается для конструкций с приведенной толщиной металла не менее 5,8 мм.

Если требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) R 15 (RE 15, RЕI 15), допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел огнестойкости хотя бы одного из элементов несущих конструкций (структурных элементов ферм, балок, колонн и т.п.) по результатам испытаний составляет менее R 8.

Средства огнезащиты для стальных и железобетонных строительных конструкций следует использовать при условии оценки предела огнестойкости конструкций с нанесенными средствами огнезащиты по ГОСТ 30247.1-94, ГОСТ 30247.0-94, с учетом способа крепления (нанесения), указанного в технической документации на огнезащиту, и (или) разработки проекта огнезащиты.

Выбор вида огнезащиты осуществляется с учетом режима эксплуатации объекта защиты и установленных сроков эксплуатации огнезащитного покрытия. В случае строительства зданий и сооружений в сейсмическом районе при применении средств огнезащиты должны выполняться требования СП 14.13330.2011.

Не допускается использовать огнезащитные покрытия и пропитки в местах, исключающих возможность периодической замены или восстановления, а также контроля их состояния.

Покрытия, предназначенные для повышения предела огнестойкости несущих металлоконструкций, характеризуется группой огнезащитной эффективности, определяемой по методике, изложенной в ГОСТ Р 53295-2009. За предельное состояние принимается достижение критической температуры 500°С опытного образца с нанесенным покрытием (стальная колонна двутаврового сечения профиля №20 по ГОСТ 8239-89 или профиля №20Б1 по ГОСТ 26020-83 высотой 1700 мм) в условиях стандартных испытаний.

1-я группа – не менее 150 мин.;
2-я группа – не менее 120 мин.;
3-я группа – не менее 90 мин.;
4-я группа – не менее 60 мин.;
5-я группа – не менее 45 мин.;
6-я группа – не менее 30 мин.;
7-я группа – не менее 15 мин.

Покрытия, предназначенные для повышения предела огнестойкости несущих деревянных конструкций, характеризуются группой огнезащитной эффективности, определяемой по методике, изложенной в ГОСТ Р 53292-2009 и зависящей от потери массы образца (бруски из древесины сосны с поперечным сечением 30х60 мм и длиной вдоль волокон 150 мм) в условиях стандартных испытаний.

I-я группа – потеря массы не более 9%;
II-я группа – потеря массы более 9%, но не более 25%;
При потере массы более 25% состав не является огнезащитным.

Параметр огнезащитной эффективности носит классификационно-сравнительный характер и не может быть непосредственно использован для оценки нормируемых пожарно-технических характеристик строительных конструкций – предела огнестойкости и показателей пожарной опасности.

Исходные данные для проведения этих оценок предоставляются разработчиком средств защиты по результатам испытаний образцов с проектными параметрами. Для зданий, сооружений, строений, для которых отсутствуют нормативные требования, разрабатываются специальные технические условия, отражающие специфику обеспечения их пожарной безопасности и содержащие комплекс необходимых инженерно-технических и организационных мероприятий.

- срок эксплуатации;
- условия хранения и эксплуатации;
- сейсмостойкость (для объектов, возводимых в сейсмостойких районах);
- возможность дезактиваций (для объектов атомной энергетики);
- возможность дегазации (для объектов химических производств);
- возможность и периодичность замены или восстановления;
- ремонтопригодность;
- срок эксплуатации;
- способы подготовки поверхности;
- марки грунтов;
- марки декоративных и защитных покрытий;
- инструмент и агрегаты для нанесения.

II. Порядок проектирования огнезащиты несущих строительных конструкций

Проектная документация разрабатывается в соответствии с действующими нормами и правилами пожарной безопасности и на основании рабочей документации на строительство, ремонт или реконструкцию объекта.

1. Анализ технической документации проекта.
2. Определение требуемых пределов огнестойкости несущих конструкций.
3. Разложение общей схемы несущего каркаса здания на отдельные элементы.
4. Расчет собственных пределов огнестойкости элементов.
5. Определение необходимости нанесения огнезащитного покрытия на элементы.
6. Подбор средств огнезащиты.
7. Расчет потребной толщины огнезащиты для каждого элемента.

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются с использованием данных, приведенных в табл. 3.

II.1. Порядок проектирования огнезащиты несущих металлических конструкций

Оценка собственных пределов огнестойкости стержневых стальных конструкций (без огнезащиты) проводится по табл. 6, составленной на основе расчетных данных – А.И. Яковлев «Расчет огнестойкости строительных конструкций», Москва, Стройиздат, 1988 г.

При приведенной толщине металла менее 3 мм собственный предел огнестойкости металлоконструкции принимается равным 5 мин – А.И. Яковлев «Расчет огнестойкости строительных конструкций», Москва, Стройиздат, 1988 г.

ПТМ = S/P, где
S – площадь поперечного сечения профиля, мм²;
Р – периметр обогреваемой части сечения, мм.

Пф = (Пф2 – Пф1) / (ПТМ2 – ПТМ1) • (ПТМ – ПТМ1) + Пф1, где
Пф – искомый предел огнестойкости;
ПТМ1 и ПТМ2 – ближайшее нижнее и верхнее значение приведенных толщин металла, приведенные в табл. 6;
Пф1 и Пф2 – пределы огнестойкости, соответствующие значениям приведенных толщин ПТМ1 и ПТМ2.

Необходимо определить собственный предел огнестойкости швеллера №18 (ГОСТ 8240-89).

ПТМ = (20,7 • 10²) / 640 = 3,23мм
ПТМ1 = 3; ПТМ2 = 4;
Пф1 = 7; Пф2 = 8;

В случае, когда собственной предел огнестойкости стержневого элемента ниже требуемого предела огнестойкости несущих конструкций, необходимо проведение компенсационных мероприятий.

Потребные толщины покрытий на основе огнезащитных материалов определяются из матриц зависимости экспериментально полученных фактических пределов огнестойкости металлоконструкций с нанесенным на них огнезащитным покрытием от толщины этого покрытия и приведенной толщины металла элемента конструкции.

δ = (δ2 – δ1) / (ПТМ2 – ПТМ1) • (ПТМ – ПТМ1) + δ1, где
δ – искомое значение толщины покрытия;
ПТМ1 и ПТМ2 – ближайшее к ПТМ нижнее и верхнее значения приведенной толщины металлоконструкции, представленные в матрице;
δ1 и δ2 – толщины огнезащитного покрытия, соответствующие ПТМ1 и ПТМ2 для требуемого предела огнестойкости.

При выборе конкретной марки огнезащитного покрытия или материала конструкционной защиты необходимо учитывать все показатели, перечисленные в разделе I.

II.2 Порядок проектирования огнезащиты несущих железобетонных конструкций

Расчетную оценку собственного предела огнестойкости несущих железобетонных конструкций необходимо выполнять с учетом действия нормативных проектных нагрузок. Расчет должен проводиться с учетом положений, изложенных в СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003».

Для достижения требуемого предела огнестойкости используют тонкослойные вспучивающиеся при воздействии температуры покрытия, а также конструктивную огнезащиту в виде специальных штукатурных составов или облицовочных материалов, либо комбинацию этих методов.

Для учета влияния огнезащитного покрытия на огнестойкость железобетонных конструкций необходимо использовать положения «Методического пособия по учету тепло-огнезащиты в расчетах огнестойкости железобетонных конструкций». ОАО НИЦ «Строительство», 2013 г..

Обоснованность принятых конструктивных решений огнезащиты должна подтверждаться в соответствии с ГОСТ 30247.1-94, а применительно к тоннельным сооружениям в соответствии с «Методикой определения огнезащитной эффективности средств огнезащиты железобетонных конструкций автодорожных тоннельных сооружений». ФГУ ВНИИПО МЧС России, Москва, 2007 г.

II.3 Порядок проектирования огнезащиты несущих деревянных конструкций

Определение требуемых пределов огнестойкости проводится по табл. 1. Класс пожарной опасности строительных конструкций – по табл. 2. Характеристики пожарной опасности строительных конструкций и материалов – по табл. 3.

В соответствии с СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции», актуализированная редакция СНиП II-25-80, на стадии проектирования собственный предел огнестойкости конструкций из древесины может быть ориентировочно определен на основании учета скорости обугливания элементов конструкции. Скорость обугливания принимается равной 0,7 мм/мин для элементов сечением 120х120 мм и более и 1 мм/мин для элементов со стороной сечения менее 120 мм.

В случае, когда собственный предел огнестойкости стержневого элемента ниже требуемого, необходимо проведение компенсационных мероприятий. Как правило это нанесение огнезащитных тонкослойных покрытий.

Предел огнестойкости несущей конструкции с нанесенным огнезащитным покрытием подтверждается по методикам ГОСТ 30247.1-94, ГОСТ 30247.0-94 для выбранного стержневого элемента с опорными узлами.

При выборе огнезащитных и пропиточных составов для обеспечения класса пожарной опасности конструкций следует руководствоваться результатами сертификационных испытаний конструкций в соответствии с ГОСТ 30403-96, ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96, ГОСТ 12.1.044-89.

При выборе конкретной марки огнезащитного покрытия необходимо учитывать все показатели, перечисленные в разделе I.

II.4. Порядок проектирования огнезащиты несущих алюминиевых конструкций

Собственные пределы огнестойкости в соответствии с СП 128.13330.2012 «Алюминиевые конструкции», актуализированная редакция СНиП 2.03.06-85, следует определять по результатам испытаний, допускается их определение расчетным путем.

Для обеспечения требуемого предела огнестойкости используются конструкционные методы (напыление, плитные материалы) и тонкослойные покрытия на основе огнезащитных красок.

II.5. Порядок проектирования огнезащиты строительных конструкций с учетом сейсмических нагрузок

В соответствии с СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах» выбор строительных конструкций со средствами огнезащиты и систем противопожарной защиты при проектировании зданий, сооружений и строений в сейсмических районах следует проводить с учетом устойчивости при пожаре, воздействии землетрясения и после него. При этом устойчивость к сейсмическим воздействиям строительных конструкций со средствами огнезащиты и систем противопожарной защиты следует определять расчетными или экспериментальными методами на натурных фрагментах с учетом требований СП 2.13130.2012.

При проектировании средств огнезащиты необходимо использовать результаты испытаний на сейсмостойкость фрагментов строительных конструкций, проводимых аккредитованными организациями, с последующей оценкой состояния огнезащиты стандартными методами огневых испытаний.

Допускается оценка состояния покрытия, после испытаний на сейсмостойкость, путем определения адгезии, отсутствия трещин, сколов, отслоений и др. с использованием нормативных лабораторных методов и выдачей соответствующих заключений.

Пособие по определению пределов огнестойкости строительных конструкций, параметров пожарной опасности материалов. Порядок проектирования огнезащиты

Огнезащита стальных несущих конструкций

Область применения различных способов огнезащиты определяют с учетом требуемого предела огнестойкости металлической конструкции, ее типа и ориентации в пространстве (колонны, стойки, ригели, балки, связи), вида нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая), температурно-влажностного режима эксплуатации и производства работ по огнезащите (сухие, мокрые процессы), степени агрессивности окружающей среды, увеличение нагрузки на конструкцию за счет огнезащиты, эстетических требований и др.

Строительные металлические конструкции, не распространяющие огонь, имеют неорганическую структуру и являются негорючими. В условиях пожара металлические конструкции в основном теряют свою несущую способность через 15 минут (0,25 часа) [Л1], поэтому в тех случаях, когда требуемый предел огнестойкости превышает это значение, металлические колонны, фермы и балки подвергают огнезащите.

Требование по огнезащите конструкций сооружений регламентируется соответствующими СНиП, начиная от СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и СНиП, конкретизирующих требования к данному типу сооружений, например, Промышленные предприятия – СНиП 2.09.03-89 «Сооружения промышленных предприятий» или СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания», СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания» и т.д.

Огнезащита должна обеспечить высокую сопротивляемость конструкций действию огня и высоких температур, иметь низкую теплопроводность и достаточную адгезию к металлу. Она должна быть долговечной, иметь низкую стоимость, технология нанесения должна быть доступной.

Характеристика металлических конструкций и требования к их огнестойкости

В соответствии с требованиями СНиП 21-01-97, здания делятся на 5 степеней огнестойкости в зависимости от значений пределов огнестойкости основных строительных конструкций, принимаемых в часах или минутах, и пределов распространения огня по ним, принимаемым в сантиметрах. Нормированию подлежат: стены, перегородки, колонны, элементы лестничных клеток, перекрытий и покрытий. При несоответствии хотя бы одного из элементов здания (сооружения) требуемым значениям степень огнестойкости всего здания уменьшается до степени огнестойкости, где значение фактического предела огнестойкости не менее требуемого.

В зависимости от степени огнестойкости здания или сооружения нормы пожарной безопасности регламентируют их назначение, противопожарные разрывы, этажность, площадь пожарных отсеков, длину путей эвакуации и т.п.

Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени наступления одного или последовательно нескольких нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний:

•потери несущей способности,
•потери целостности,
•потери теплоизолирующей способности.

Пределы огнестойкости строительных конструкций устанавливаются по ГОСТ 30247.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на 4 класса:

КО (непожароопасные)
К1 (малопожароопасные)
К2 (умереннопожароопасные)
К3 (пожароопасные)

Класс пожарной опасности строительных конструкций устанавливают по ГОСТ 30403.

Факторами, определяющими воздействие пожара на стальные конструкции, являются по мнению авторов [Л2]: уровень рабочих напряжений, температура прогрева конструкции и длительность воздействий. Влияние повышенных температур пожара приводит к изменению прочностных и деформационных свойств применяемых сталей, появлению температурных напряжений и деформаций, а длительность процесса обусловливает возможность возникновения значительных деформаций ползучести. Все это может привести к получению стальными конструкциями необратимых деформаций, потери ими несущей или ограждающей способности. В свою очередь, потеря ограждающей способности может явиться причиной распространения пожара в смежных помещениях здания со стальным пространственным каркасом, а потеря несущей способности конструкций может вызвать обрушение самих конструкций.

С ростом температуры теплопроводность сталей падает, а удельная теплоемкость увеличивается.

По данным [Л3], в процессе нагрева несущие стальные конструкции находятся под действием постоянной рабочей нагрузки, а металл этих конструкций нагревается в напряженном состоянии. В этом случае рост деформации и снижение прочности металла зависят от режима его нагрева, так как эти процессы происходят во времени, и, следовательно, связаны с явлением ползучести.

До определенной температуры деформация стали увеличивается примерно с постоянной скоростью в основном за счет температурного расширения. Затем начинает проявляться температурная ползучесть стали, и скорость роста деформации образца плавно возрастает. За пределами ε _аt = 3 %, вследствие резкого увеличения ползучести, кривая полных деформаций стали быстро приближается к вертикали. Следовательно, можно принять, что при значении ε _аt = 3 % достигается предел прочности нагретой стали.

Незащищенные несущие металлические конструкции, как правило, имеют очень низкий предел огнестойкости, ч.:

стальные - в среднем 0,25

Исключение составляют стальные мембранные покрытия и колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать 0,75 ч. Низкая огнестойкость большинства металлических конструкций объясняется главным образом их тонкостенностью, т.е. малой теплоемкостью.

Так, например, теплоемкость стальной колонны коробчатого сечения 300x300x10 мм, имеющей предел огнестойкости 0,23 ч, при 500°С составляет ~ 63x10 3 Дж/м, а железобетонная колонна сплошного сечения 300x300 мм, у которой предел огнестойкости превышает 2 часа имеет теплоемкость 260x10 3 Дж/м, т.е. в четыре раза больше.

Повышение теплоемкости стальных колонн путем применения сплошного сечения размером, например, до 300x300 мм не позволяет увеличить их огнестойкость до величины, которая характерна для колонн из железобетона. Причиной этого является огромная теплопроводность стали, благодаря чего все сечение металлической конструкции быстро прогревается до высоких температур, в то время как центральная часть железобетонных колонн (ядро сечения) до высоких температур прогревается очень медленно.

Способы огнезащиты металлических конструкций

Огнезащита предназначена для повышения фактического предела огнестойкости конструкций до требуемых значений. Эту задачу выполняют путем использования теплозащитных и теплопоглощающих экранов, специальных конструктивных решений, огнезащитных составов, технологических приемов и операций, а также применением материалов пониженной горючести. Огнезащитное действие экранов основывается либо на их высокой сопротивляемости тепловым воздействиям при пожаре, сохранением в течение заданного времени теплофизических характеристик при высоких температурах, либо на их способности претерпевать структурные изменения при тепловых воздействиях с образованием коксоподобных пористых структур, для которых характерна высокая изолирующая способность.

Расположение огнезащитных экранов может осуществляться либо непосредственно на поверхности защищаемых конструктивных элементов, либо на откосе с помощью специальных мембранкоробов, каркасов, закладных деталей.

Огнезащита предусматривает применение конструктивных методов, использование теплозащитных экранов из облегченных составов, наносимых на поверхность конструкций высокопроизводительными индустриальными методами.

Конструктивные методы огнезащиты включают обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание, использование крупноразмерных листовых и плитных огнезащитных облицовок, применение огнезащитных конструктивных элементов (например огнезащитных подвесных потолков), заполнение внутренних полостей конструкций, подбор необходимых сечений элементов, обеспечивающих требуемые значения пределов огнестойкости конструкций, разработку конструктивных решений узлов примыкания, сопряжений и соединений конструкций.

Кирпичную и бетонную облицовку применяют [Л4] для повышения предела огнестойкости стальных конструкций до 2 ч и более. При этом бетонную облицовку толщиной 50 мм и более армируют стальным каркасом (хомутом и продольными стержнями) во избежание преждевременного ее обрушения при действии огня. Для исключения этого явления в случае кирпичной облицовки толщиной в 1/4 кирпича (65 мм) в ее швах также устанавливаются стальные анкеры или хомуты.

Цементно-песчаная штукатурка толщины 25-60 мм, наносимая по стальной сетке, используется для повышения предела огнестойкости металлических конструкций до 2 -х и более часов.

При толщине 40-60 мм штукатурку армируют двойной сеткой, что предохраняет ее от преждевременного обрушения при пожаре.

Отмеченные выше облицовки достаточно надежны и долговечны. Однако они существенно увеличивают массу конструкций и является трудоемкими. Стремление снизить массу огнезащитной облицовки привело к разработке легких штукатурок на основе перлита, вермикулита и других эффективных материалов. Эти облицовки имеют малую плотность (200-600 кг/см 3 ) и поэтому низкую теплопроводность. Они могут применяться для повышения огнестойкости конструкций до 4 -х часов.

Для огнезащитной облицовки можно использовать полужесткие минераловатные плиты, укрепляемые с помощью стальных анкеров и каркасов. В этом случае необходимо предусматривать антикоррозионную защиту конструкций и достаточную отделку наружной поверхности минераловатной облицовки декоративными материалами.

Для повышения предела огнестойкости 0,75 ч - 1,5 ч применяют огнезащитные краски, лаки, эмали. Они выполняют следующие функции: являются защитным слоем на поверхности материалов, поглощают тепло, выделяют ингибиторные газы, высвобождают воду. Подразделяются на две группы: невспучивающиеся и вспучивающиеся. Невспучивающиеся краски при нагревании не увеличивают толщину своего слоя. Вспучивающиеся краски при нагревании увеличивают толщину слоя в 10-40 раз. Как правило, вспучивающиеся краски более эффективны, так как при тепловых воздействиях происходит образование вспененного слоя, представляющего собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ (минеральный остаток). Образование этого слоя происходит за счет выделяющихся при нагревании газо- и парообразных веществ. Коксовый слой обладает высокими теплоизоляционными качествами.

Наиболее технологичным является устройство тонкослойных покрытий с использованием вспучивающихся составов на органической основе. Их огнезащитные свойства проявляются за счет увеличения толщины слоя и изменения теплофизических характеристик при интенсивном тепловом воздействии в условиях пожара.

При воздействии высоких температур покрытие вспучивается, значительно увеличивается в объеме с образованием коксового пористого слоя. Вспучивающиеся покрытия являются многокомпозиционными системами, состоящими из связующего, антипирена и пленкообразователей. При воздействии высоких температур эти вещества разлагаются, выделяя пары или газы, которые блокируют конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляя пламя вблизи слоя покрытия и уменьшают радиационный поток тепла.

Образующийся пористый слой обугливается покрытие является теплоизоляционным слоем между источником тепла и защищаемой поверхностью. Объем образовавшегося обугленного слоя, в зависимости от состава, может составлять от 5 до 200 первоначальных объемов покрытия.

Коэффициент вспучивания зависит не только от природных свойств материала, но и от условий его нагревания (максимальной температуры и скорости подъема ее). Поэтому для одного и того же материала, обладающего способностью вспучиваться при нагревании, коэффициент вспучивания может колебаться в очень широких пределах. Причиной вспучивания и образования пористости служит выделение водяного пара или газа при высоких температурах. Одни виды сырья при нагреве размягчаются, что способствует возникновению в них пор, другие растрескиваются и распадаются на более мелкие частицы, чем до нагрева, что также приводит к образованию высокопористой структуры.

По мнению [Л.5], механизм работы вспучивающегося покрытия заключается в следующем. При одностороннем нагреве покрытия в его подповерхностном слое формируется переменное по толщине и во времени температурное поле, а также выделяются газообразные продукты термического разложения полимерной или минеральной основы. В результате этого увеличивается пористость материала и в порах создается повышенное давление. В диапазоне температур (наружная поверхность - поверхность защищаемой конструкции) каркас пористого подповерхностного слоя проходит через пластичное (вязко-текучее) состояние и под действием внутреннего давления вытягивается до образования в «узких местах» разрывов - локальных трещин, через которые избыток газов пиролиза выте-кает в окружающую среду, взаимодействуя с ней. Локальные деформации каркаса, суммируясь по возрастающей во времени толщине пластичного слоя, создают эффект вспучивания - перемещение поверхности покрытия «навстречу» внешнему тепловому потоку.

По мере роста температуры каркас затвердевает и фиксируется в пространстве, образуя вспененный слой, в ячейках которого содержится азот и углекислый газ.

Приведенная толщина металла

Приведенная толщина металла рассчитывается только в случае, если речь идет о необходимости обеспечения огнезащиты металлоконструкций. Сам по себе металл при пожаре не горит, но этот параметр указывает на предел сопротивляемости конструкции экстремально высокой температуре.

Помимо увеличения толщины металла (а такой метод наращивания огнестойкости не всегда оправдан), используется и другая технология – нанесение защитных покрытий. К ним предъявляются определенные требования, закрепленные в законодательстве. О том, как рассчитать приведенную толщину металла и защитить металлоконструкции от огня, вы узнаете из нашего материала.

Что значит приведенная толщина металла

В процессе расчета материалов, использующихся для обработки конструкций в целях защиты их от огня, большое значение имеет приведенная толщина металла в миллиметрах. Именно от нее во многом зависит собственный предел огнестойкости сооружения. Несмотря на то, что конструктивные элементы зданий, которые изготовлены из металла, не подвержены горению, при воздействии на них огня, например, при пожаре, они могут утратить защитные и несущие функции, что нередко становится причиной обрушения сооружения.

Максимальное количество времени, на протяжении которого металлическая конструкция не подвергается деформации под воздействием высокой температуры и открытого огня называется пределом огнестойкости.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Повысить предел огнестойкости позволяют специальные защитные покрытия. Чаще всего с этой целью используется краска, в состав которой входят антипирены, позволяющие увеличить стойкость металла к воздействию огня. Средство наносится на материал в таком количестве, чтобы, во-первых, слоя было достаточно для обеспечения необходимого эффекта, а во-вторых – конструкции не должна утяжеляться. Такая прослойка называется адгезионной.

Поскольку ее толщина напрямую влияет на то, сколько краски потребуется на обработку металлоконструкции, от этого параметра будут зависеть и затраты на огнеупорное покрытие. Для определения его оптимальной толщины и производится расчет данного показателя.

Согласно указанным в НПБ 236-97 данным, приведенная толщина металла рассчитывается как отношение площади сечения (S, кв. см.) к подверженной воздействию огня части периметра (обогреваемому периметру (P, см)).

Металлоконструкции, подлежащие защите от огня

Защита металлических конструкций от огня регламентирована действующим в РФ законодательством:

строительными нормами и правилами (СНиП 21-01-97 (СП 112.13330.2011), СП 2.13130.2012, СП 21-101, 21-102);
ГОСТ Р 53295-2009, НПБ 236-97, 30247.0-94;
проектами производства работ (ППР);
техническими регламентами;
справочниками к федеральному закону № 123 «Пособие по определению пределов огнестойкости».

От воздействия огня защищаются опорные металлические конструкции, несущие, а также открытые. Здесь же стоит отметить крепления и узлы соединения. Чаще всего огнезащита используется в отношении конструкций из чугуна, стали, алюминия.

Если не соблюдены все меры по защите металлоконструкций от пожара, то проект сооружения нельзя будет ни создать, ни ввести в эксплуатацию. Однако эти правила не относятся к частям, не являющимся частью конструкции.

Нужно отметить, что выбор метода повторной обработки, средств, а также сроки ее проведения зависят от предела огнестойкости. Данное понятие означает способность металла препятствовать распространению огня при сохранении своих функций на протяжении определенного промежутка времени.

Для обозначения данной величины используются цифры и латинские буквы, среди которых

R – несущая функция металла;
I – теплоизоляционное значение при повышении температуры до предельных значений;
E – целостность материала.

Самая низкая огнестойкость наблюдается у металлоконструкций, не имеющих покрытия, а максимальная – у железобетонных изделий. Так, например, значение R120 говорит о том, что несущие функции металлоконструкции начнут ухудшаться спустя 120 минут, это и есть предельное сопротивление огню.

Формула расчета приведенной толщины металла

Для расчета приведенной толщины металла (Fпр, мм) используется следующая формула:

Fпр = S × 10 / P.

Где, Fпр – это приведенная толщина металла для огнезащиты, измеряемая в мм, S – означает площадь поперечного сечения (кв. см.), а P – это периметр, который обогревается (см).

Если сталь произведена по ГОСТу, то для нее приведенную толщину металла можно найти в готовой таблице, в других случаях придется производить расчеты самому.

При условии, что примыкающие к конструкции элементы (стены, плиты перекрытий) имеют предел огнестойкости не ниже того, что у металлических строений, для которых осуществляется расчет, то величина обогреваемого периметра учитывается без них. При этом во внимание берутся критерии обогрева, а также материал, использующийся для облицовки элементов, ограждающих конструкцию перекрытий и стен.

Кроме того, при приведенной толщине металла до 5,8 мм в целях обеспечения второй степени огнестойкости использовать защитные покрытия для металлоконструкций запрещается (согласно СП 2.13130.2012).

Альтернативный способ расчета приведенной толщины металла

Нужно сказать, что сегодня знать о том, как рассчитать приведенную толщину металла конструкций необязательно, поскольку для этого можно использовать специальный калькулятор либо программу. Для того чтобы найти величину, достаточно ввести данные, указанные выше.

Требования, предъявляемые к огнезащите металлоконструкций

К огнезащите конструкций, изготовленных из металла, предъявляются определенные правила, которые регламентируются нормами пожарной безопасности с учетом различных классификаций по огнестойкости.

Сооружения и элементы конструкций могут иметь огнестойкость от первой до пятой степени, при этом каждой их них соответствует граница стойкости (п. 5.18, таблица 4 Строительных правил и норм 21-01-97). Так, если говорить о несущих конструкциях с первой по четвертой степени, то они должны соответствовать R120, 90,45,15. При этом СО должно подходить под все указанные параметры.

Каждый элемент имеет свой:

класс;
предел огнестойкости при приведенной толщине металла.

Обязательно нужно брать во внимание характеристики металлов и их особенности. Может быть использована защита кирпичами, бетоном или плитами, однако в таком случае необходима гидроизоляция и армирование металлоконструкций, поскольку под воздействием высокой температуры материал может деформироваться, в результате чего на нем появляются трещины.

Балки и вовсе не облицовываются, поскольку это очень рискованно. Это позволяет избежать некоторых опасных ситуаций.

Для защиты металлических конструкций используются составы (в соответствии с ГОСТ 53295-2009), образующие на поверхности тонкий слой. Нужно учитывать, что такое покрытие никоим образом не должно затрагивать их форму. Как правило, используются следующие разновидности:

Краски, которые могут быть вспучивающимися и невспучивающимися. Первый вариант образует на поверхности металла коксовое покрытие под воздействием высокой температуры. В это же время происходит выделение газов и веществ для самозатухания. Так, если нанести краску толщиной 4 мм, то защитный слой будет 4 см, то есть в 10 раз больше.

Если говорить о невспучивающихся средствах, в их основе находятся силикаты. В отличие от вспенивающихся, они являются менее эффективными. По консистенции такие краски похожи на лак, только толщина покрытия больше. Они поглощают тепло и выделяют воду, ингибиторы и негорючие газы.

Растворы из синтетических и природных смол (лаки).
Мастики, пасты, штукатурки. Использовать разрешено только те составы, которые можно нанести тонким слоем (не более 2 см толщиной). В отличие от красок, мастика и паста обладают более высокой дисперсностью. Благодаря добавкам и вяжущим компонентам данные средства становятся более густыми.
Грунтовки с огнеупорными свойствами.

Поскольку внутрь металлической поверхности пропитка проникнуть не может, то и обработка конструкции из этого материала не производится.

На выбор огнезащитного состава влияют следующие параметры:

открытая территория или нет;
отапливаемая площадь или нет, особые условия содержания;
использование для нанесения совместно с другими составами или обработки поверхности;
обыкновенная сталь или оцинкованная.

Все средства огнезащитной эффективности делятся на семь групп в зависимости от времени, при котором обрабатываемое сырье достигает критического состояния. Отношение металлоконструкции к той или иной группе говорит о том, на протяжении какого времени изделие готово выдерживать прямое воздействие огня:

Группа средств огнезащитной эффективности

Промежуток времени, в течение которого металлоконструкция выдерживает воздействие огня (в минутах)

Читайте также: