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

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

Справочный материал

Москва
2013

Предисловие

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.

Предложения и замечания по стандарту следует направлять по адресу:
109428, Москва, 2-я институтская, 6, тел.: 8(499) 170-10-51, 8(499)170-13-33;

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

© ОАО «НИЦ «Строительство», 2013

* Приведенный здесь текст пособия не является официальным изданием

Введение

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.

В случаях, когда приведенные в Пособии сведения недостаточны для выбора соответствующих решений либо для установления соответствующих показателей огнестойкости противопожарных преград, за консультациями следует обращаться в ОАО «НИЦ Строительство» НЭБ ПБС ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко (т/ф 8(499) 170-73-91;
e-mail:tsniisk@rambler.ru).

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.

Таблица 1.

Степень огнестойкости зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков	Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
	Несущие стены, колонны и другие несущие элементы	Наружные ненесущие стены	Перекрытия между- этажные (в том числе чердачные и над подвалами)	Строительные конструкции бесчердачных покрытий		Строительные конструкции лестничных клеток
				настилы (в том числе с утепли- телем)	фермы, балки, прогоны	внут- ренние стены	марши и площадки лестниц
I	R 120	E 30	REI 60	RE 30	R 30	REI 120	R 60
II	R 90	E 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 90	R 60
III	R 45	E 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 60	R 45
IV	R 15	E 15	REI 15	RE 15	R 15	REI 45	R 15
V	не нормируется

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.

Таблица 2.

Класс конструк­тивной пожарной опасности здания	Класс пожарной опасности строительных конструкций
	Несущие стержневые элементы (колонны, ригели, фермы)	Наружные стены с внешней стороны	Стены, перегородки, перекрытия и бесчердачные покрытия	Стены лестничных клеток и противопожар­ные преграды	Марши и площадки лестниц в лестничных клетках
С0	К0	К0	К0	К0	К0
С1	К1	К2	К1	К0	К0
С2	К3	К3	К2	К1	К1
С3	не нормируется			К1	К3

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.

Таблица 3.

Класс пожарной опасности конструкций	Допускаемый размер повреждения конструкций, сантиметры		Наличие		Допускаемые характеристики пожарной опасности поврежденного материала+
	верти­кальных	горизон­тальных	теплового эффекта	горения	Группа
					горючести	воспла­меняе­мости	дымо­образу­ющей способ­ности
К0	0	0	отсутствует	отсутствует	отсутствует	отсутствует	отсутствует
К1	не более 40	не более 25	не регла­менти­руется	отсутствует	не выше Г2+	не выше В2+	не выше Д2+
К2	более 40, но не более 80	более 25, но не более 50	не регла­менти­руется	отсутствует	не выше Г3+	не выше В3+	не выше Д2+
К3	не регламентируется

Примечание. Знак "+" обозначает, что при отсутствии теплового эффекта не регламентируется.

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.

Таблица 4.

Класс (подкласс) функциональной пожарной опасности здания	Этажность и высота здания	Класс пожарной опасности материала, не более указанного
		для стен и потолков		для покрытия полов
		Вестибюли, лестничные клетки, лифтовые холлы	Общие коридоры, холлы, фойе	Вестибюли, лестничные клетки, лифтовые холлы	Общие коридоры, холлы, фойе
Ф1.2; Ф1.3; Ф2.3; Ф2.4; Ф3.1; Ф3.2; Ф3.6; Ф4.2; Ф4.3; Ф4.4; Ф5.1; Ф5.2; Ф5.3	не более 9 этажей или не более 28 м	КМ2	КМ3	КМ3	КМ4
	более 9, но не более 17 этажей или более 28, но не более 50 м	КМ1	КМ2	КМ2	КМ3
	более 17 этажей или более 50 м	КМ0	КМ1	КМ1	КМ2
Ф1.1; Ф2.1; Ф2.2; Ф3.3; Ф3.4; Ф3.5; Ф4.1	вне зависимости от этажности и высоты	КМ0	КМ1	КМ1	КМ2

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

Таблица 5.

Свойства пожарной опасности строительных материалов	Класс пожарной опасности строительных материалов в зависимости от групп
	КМ0	КМ1	КМ2	КМ3	КМ4	КМ5
Горючесть	НГ	Г1	Г1	Г2	Г2	Г4
Воспламеняемость	-	В1	В1	В2	В2	В3
Дымообразующая способность	-	Д1	Д3	Д3	Д3	Д3
Токсичность продуктов горения	-	Т1	Т2	Т2	Т3	Т4
Распространение пламени по поверхности для покрытия полов	-	РП1	РП1	РП1	РП2	РП4

В табл. 5 использованы следующие обозначения групп строительных материалов:

• 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.

Методы определения группы горючести, воспламеняемости, дымообразующей способности, токсичности и распространения пламени изложены в следующих нормативных документах:

• 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.

Огнезащитная эффективность средств огнезащиты в зависимости от наступления предельного состояния металлоконструкции подразделяется на семь групп в соответствии с ГОСТ Р 53295-2009:

• 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.

Определены следующие группы огнезащитной эффективности в соответствии с ГОСТ Р 53292-2009:

• 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.

Помимо показателей огнестойкости при выборе огнезащиты должны учитываться следующие параметры составов и технологии нанесения:

• - 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.

Разработка проекта огнезащиты включает в себя поэтапное выполнение следующих мероприятий.

• 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.

Таблица 6.

Приведенная толщина металла (ПТМ), мм	Собственный предел огнестойкости (Пф), мин
3	7
4	8
5	9
10	15
15	18
20	21
30	27
40	34
60	43

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.

Приведенная толщина металла определяется по следующей формуле:

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

Промежуточные значения собственных пределов огнестойкости металлоконструкций определяются методом линейной интерполяции по следующей формуле:

• 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.

Пример расчета.

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

Приведенная толщина металла данного швеллера равна:

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

Искомый предел огнестойкости швеллера равен:

• Пф = (8 - 7) / (4 - 3) * (3,23 - 3) +7 = 7,23мин

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.

Промежуточные значения толщин огнезащитных покрытий для обеспечения требуемого предела огнестойкости определяется методом линейной интерполяции по следующей формуле:

• 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.