Как определить огнестойкость здания

Классификация зданий по опасности возгорания

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются, а точнее выбираются, с учетом класса пожарной безопасности здания. Здесь два вида: «К» — определяет состояние несущих конструкций (стены, фундаменты, лестницы, перекрытия и прочее), «С» — качественное состояние самого здания, как единого сооружения.

В категории «К» четыре класса по пределу огнестойкости:

• «КО» — непожароопасно. Эти здания возводятся из негорючих материалов, у которых предел огнестойкости самый высокий. Возможность разрушения происходит при температуре больше +500С при длительном воздействии огня.
• «К1» — малопожароопасно. К огнестойкости несущих строительных конструкций этих зданий предъявляются послабления. А именно: они могут по горизонтали и вертикали деформироваться под действием огня и высоких температур в пределах 40 см.
• «К2» — умереннопожароопасно. Допускаются повреждения несущих конструкций по вертикали – до 80 см, по горизонтали до 50.
• «К3» — пожароопасно. Происходит деформация вышеобозначенных параметров.

Что касается категории «С», то в основу классификации закладываются пределы огнестойкости отдельных конструкций, составляющих общий каркас сооружения. То есть, «С» зависит от «К». Соотношение такое:

• «С0» — это здания, в которых несущие конструкции соответствуют классу «К0»»
• «С1» — это ситуации, в которых лестничные клетки и лестницы соответствуют «К0», наружные стены «К2», а перегородки «К1»;
• «С2» — лестницы соответствуют «К1», наружные стены «К3», перегородки «К2»;
• «С3» — лестницы соответствуют повреждениям «К1», все остальные несущие и ненесущие конструкции не рассматриваются.

Понятно, что в зданиях могут быть использованы строительные конструкции из разных стройматериалов. А у каждого из них свой предел огнестойкости. Поэтому при расчете класса здания по степени возгорания, учитывают именно эти показатели. Они являются значениями табличными, поэтому ими легко оперировать. Вот несколько примеров самых распространенных строительных материалов, у которых предел огнестойкости определяется температурой плавления.

Как увеличить этот показатель

Для повышения показателя огнестойкости (предельного значения, характеризующего его негорючесть), в строительстве принято применять специальные огнезащитные покрытия.

С их помощью удаётся блокировать доступ открытого огня к защищаемым поверхностям, сохраняя конструкцию в рабочем состоянии на протяжении требуемого нормативами времени.

Защите от воздействия открытого огня подлежат элементы сооружений с нормируемым показателем огнестойкости, поверхности воздуховодов и газовых коммуникаций, кабельные сети с участками, проходящими через незащищённые от огня ограждения. Обязательно защищаются резервуары, используемые для хранения нефтепродуктов.

Изменение предела огнестойкости в сторону его увеличения удаётся достичь путём защитной обработки элементов сооружений, либо же за счёт доработки их конструкции.

Для этих целей могут применяться защитные покрытия, формируемые посредством кирпича или бетона, а также оштукатуривание. Это метод годится для сооружений, способных выдержать дополнительную нагрузку.

Применяется облицовка плитами или специальными защитными экранами, обработка (отделка) защищаемых поверхностей огнеупорными составами и материалами. Используется пропитка деревянных частей и элементов.

Пример школы и больницы

Расчёт предела огнестойкости рассмотрим на примере здания школы или больницы, внутреннее устройство которых очень удобно для этих целей. Они отличаются от других строений периодичностью своей структуры, поскольку состоят из ряда последовательно размещаемых помещений.

Для предварительного расчёта искомого показателя потребуются узнать следующие данные:

• этажность учреждения (его высота);
• общее количество отдельных помещений;
• особенности материалов, применяемых при постройке.

Таблица 4. Температуры горения различных материалов

Одно или двух этажным строениям этого типа обычно присваивается III степень огнестойкости и категория С0 (пожарная безопасность). Для зданий вместимостью до 100 мест и высотой до 3-х метров второй показатель будет соответствовать категория С1 (при той же степени огнестойкости).

Больничные и школьные постройки, рассчитанные на 150 мест и более, имеют предположительно вторую степень по огнестойкости и категорию С1 по пожарной безопасности.

Если же высота этих строений превышает 9 метров, а количество обслуживаемых мест более 300 – в результате испытаний им присваивается степень II или I. По пожарной безопасности они соответствуют категории С0 (С1).

Объясняется это тем, что на данном этапе должны учитываться архитектурных особенности как всего строения в целом, так и отдельных его элементов.

Огнестойкость зданий и сооружений

Любые постройки и сооружения можно разделить на три вида:

• сгораемые;
• плохо или трудно сгораемые;
• несгораемые.

Деление является достаточно условным, учитывая, что чаще всего капитальные объекты сооружены с применением различных материалов. Причиной разнородности сооружений является широкая линейка используемых конструктивных элементов. Как правило, при строительстве применяется и дерево, и полимеры, и бетон, и множество других составов. Для определения степени огневой стойкости сооружения необходимо сделать соответствующий расчет. В его основе заложено время, проходящее от начала воздействия пламени до появления в стенах здания повреждений либо разрушения. Для совершения расчетных действий необходимо учитывать следующие дефекты сооружения:

• температура стены, противоположной той, на которую воздействует пламя, поднялась до 160-190°С, то же правило распространяется и на другие конструкции здания;
• возникают сквозные разрушения в виде трещин и мелких проемов, способствующих проникновению огня в расположения, не затронутые пожаром;
• идет процесс деформации несущих конструкций сооружения, прежде всего, изготовленных из металла, этот процесс ведет к разрушению здания.

✎ Степень огнестойкости кирпичного здания

Несмотря на то, что капитальная стена, сделанная из кирпича, сгорает за 5 часов, что на час превышает огнестойкость бетонной, кирпичное здание относится ко 2 классу. Таким образом, и бетон, и кирпич соседствуют в одной группе. В этот же класс входят и сооружения, построенные с применением металлических элементов.

✎ Степень огнестойкости деревянного здания

В зависимости от технологических особенностей и способов возведения деревянного здания оно может относиться к различным категориям огнестойкости в пределах своего 3 или 4 класса. В этом классе имеется несколько подгрупп. Это основная, соответствующая классу 3, а также 3б. Различие определяется технологиями строительства и особенностями применения материалов.

✎ Степень огнестойкости здания из сэндвич-панелей

Постройки из сэндвич-панелей имеют класс сопротивляемости возгоранию 3а. При этом нужно учитывать, что на этот показатель серьезно влияют индивидуальные характеристики тех или иных панелей. Все они отличаются друг от друга по материалу наполнения, прочности внешней оболочки, особенностям конструкции. Более полную информацию приводит сам производитель в техническом паспорте изделия и непосредственно на поверхности материала.

От чего зависит этот параметр

Пределы огнестойкости возводимых строений и готовых конструкций в первую очередь определяются используемыми при их постройке материалами. По этому признаку все оцениваемые объекты подразделяются на следующие категории:

• типовые металлоконструкции;
• деревянные сооружения;
• бетонные (железобетонные) строения и объекты.

Для металлоконструкций, отличающихся наименьшей огнестойкостью, этот предел зависит от характерного размера используемого материала. Так, при толщине металлических элементов до 5 мм он составляет не более 9-ти минут, а при увеличении этого показателя до 15 мм – 18 минут.

Таблица 1. Зависимость огнестойкости металлоконструкций от толщины металла

Огнестойкость сооружений из дерева определяется структурой применяемого материала (клеёная или обычная древесина). Существует также большая зависимость от наличия специальных антипиреновых добавок, заметно повышающих время огневого разрушения.

Предел огнестойкости обычной древесины, представляемый как скорость обугливания на открытом огне, совсем невелик. В отличие от неё в сооружениях и объектах, изготовленных на основе клеёного дерева, этот показатель значительно лучше (порядка 30-45 минут).

Бетонные сооружения отличаются большим пределом огнестойкости, в конечном счёте, зависящим от толщины бетонного слоя и особенностей изготовленных на его основе объектов. В дополнительной огнезащите чаще всего нуждаются следующие элементы:

• ребристые плиты с большим количеством конструктивных пустот;
• панели с тонкими стенками;
• армированные снаружи заготовки.

Рассмотренные материалы по-разному проявляют себя в условиях непосредственного воздействия открытого огня. Так, в древесине, например, в этом случае преобладают процессы, связанные с термическим разложением их структуры (с образованием пористого кокса). Фактически это разложение означает снижение прочностных показателей изготавливаемой на основе древесины конструкции.

Металлические структуры при сильном нагревании приобретают характерное для них пластичное состояние, а в бетонных образованиях в процессе обезвоживания наблюдается снижение прочностных свойств.

Металлических

Испытание предела огнестойкости дверей

Пределы огнестойкости большинства незащищенных металлических конструкций очень малы и находятся в пределах: (R10 – R15) для стальных конструкций; (R6 – R8) для алюминиевых конструкций. Исключение составляют колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать R 45, но применение таких конструкций в строительной практике встречается крайне редко.

Пособие по определению пределов огнестойкости строительных конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (утверждено приказом ЦНИИСК 351/л от 19.12.1984 с изменениями 2016 года).

В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) указан R15 (RE15, REI15), допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел огнестойкости несущих элементов здания по результатам испытаний составляет менее R8 (СП 2.13130.2012).

Причина столь быстрого исчерпания незащищенными металлическими конструкциями способности сопротивляться воздействию пожара заключается в больших значениях теплопроводности и малых значениях теплоемкости. Высокая теплопроводность металла практически не вызывает температурного градиента внутри сечения металлической конструкции. Это приводит к тому, что при пожаре температура незащищенных металлических конструкций быстро достигает критических температур прогрева металла, при которых происходит снижение прочностных свойств материала до такой величины, что конструкция становится неспособной выдерживать приложенную к ней внешнюю нагрузку, в результате чего наступает предельное состояние конструкции по признаку потере несущей способности (R).

Значения критической температуры Tcr прогрева различных металлических конструкций при нормативной эксплуатационной нагрузке приведены в таблице:

Как видно из таблицы критические температуры для алюминиевых конструкций в 2-3 раза ниже, чем у стальных элементов. Если возникает необходимость обеспечить огнестойкость металлических конструкций зданий выше, чем R15, то применяют различные способы повышения огнестойкости этих конструкций: облицовка несгораемыми материалами, нанесение на поверхность специальных огнезащитных покрытий (красок и обмазок), наполнение полых конструкций водой постоянным или аварийным, с естественной или принудительной циркуляцией.

Требуемый и фактический пределы

Под требуемым (или расчётным) пределом огнестойкости понимается то его значение, которым данная строительная конструкция должна обладать согласно предварительному расчёту.

Оно закладывается в проектную документацию ещё на стадии планирования и учитывает все критические состояния, характерные для пожарных режимов с открытым горением.

Требуемые пределы огнестойкости нормируются по всем основным показателям устойчивости к разрушению (R; RE; EI). Для лучшего понимания их соотношений все они сведены в таблицу.

Фактическими называются пределы по огневой стойкости, которые обнаруживаются при проведении испытательных обследований конкретной конструкции в искусственно созданной пожарной ситуации.

Категории пожарной опасности

Степени огнестойкости зданий не единственные характеристики, принимаемые во внимание. Категории пожарной безопасности — показатели, определяющие опасность строения в случае возникновения пожара

Они обозначаются заглавными буквами кириллицы.

В этом случае рассматривается предназначение производственных зданий. Обычно на категории делят именно их. Причина — процессы, происходящие внутри: если в помещениях происходит работа с огнем, постоянно повышена температура, то риск возгорания существенно повышается.

Учитывают и способ отопления сооружения: присутствие котельных в нем повышает категорию пожарной опасности

Отопительные системы принимают во внимание на стадии разработки производственного здания, в частном строительстве такие расчеты, как правило, не используют

Главные категории строений

Для точной оценки степени огнестойкости зданий используют две категории: общее состояние сооружения (класс С) и характеристики отдельных несущих конструкций (класс К): стен, перекрытий, лестничных маршей.

Категория К

1. К0 — конструкции опасности не представляют. Все их элементы находятся в хорошем состоянии, горючие материалы отсутствуют, поэтому риск воспламенения отсутствует.
2. К1 — риск минимален. Несущие элементы имеют небольшие дефекты, не превышающие 400 мм по вертикали или 250 по горизонтали.
3. К2 — умеренно пожароопасное состояние. Допускаются дефекты: по вертикали 400-800 мм, по горизонтали — 250-500 мм.
4. К3 — высокая степень опасности.

Категория С

1. С0 — все конструкции полностью отвечают требованиям.
2. С1. Основные элементы находятся в удовлетворительном состоянии, внешние стены могут находиться на умеренно опасном уровне (К2).
3. С2. Допускаются дефекты: у лестничных пролетов до К1, у несущих конструкций до К2, у наружных стен — до К3.
4. С3. Учитывается только удовлетворительное состояние лестничных маршей (К1).

Категории стройматериалов

Степени огнестойкости здания зависят только от используемых материалов, поэтому они тоже делятся на категории. В список характеристик включена горючесть (Г), воспламеняемость (В), задымленность (Д), скорость (возможность) распространения пламени по поверхности (РП) и токсичность (Т).

Горючесть/негорючесть

Все стройматериалы бывают либо негорючими, либо горючими. Последние делят на виды: к букве «Г» прибавляют соответствующую цифру:

• 1 — слабогорючие;
• 2 — умеренные;
• 3 — имеющие нормальную горючесть;
• 4 — сильногорючие.

Воспламеняемость

Это свойство, обозначающее способность воспламеняться (В), имеет три категории:

• 1 — загорающиеся с большим трудом;
• 2 — умеренные;
• 3 — легковоспламеняемые.

Дымообразование

Коэффициент выделения дыма обозначают соответствующей буквой — «Д». По этой характеристике стройматериалы делятся на три группы:

• 1 — минимальное количество дыма;
• 2 — умеренная задымленность;
• 3 — максимальное выделение.

Распространение пламени

Это свойство рассматривают только у напольных покрытий и материалов для кровли. Исключение есть: это деревянные дома. Здесь категории (РП) четыре:

• 1 — пламя не распространяют;
• 2 — распространяют, но довольно слабо;
• 3 — умеренно;
• 4 — очень сильно.

Токсичность

В этой, самой опасной, категории есть четыре группы:

• 1 — низкая;
• 2 — умеренная;
• 3 — высокая;
• 4 — очень опасная.

Все эти показатели, описанные в СНиПе, объединены одним, общим. Его обозначают аббревиатурой «КМ» (где «К» — класс) и цифрами от 0 до 5. КМ0 — группа негорючих материалов, КМ1 — класс, который тоже не представляет большой опасности. КМ5 относятся к тем, что имеют самые худшие характеристики.

Степени устойчивости зданий к огню

Различается пять основных степеней огнестойкости. Каждая имеет свои характерные особенности и предел, достижение которого становится критическим, то есть конструкция уже не может сопротивляться распространяемому открытому пламени.

Первая степень

Включает в себя самые огнестойкие конструкции. К этой категории относятся строения и сооружения, которые возводились с использованием бетона, железобетона, натурального и искусственного камня, а также плит и листовых материалов. Они отличаются высокой сопротивляемостью к воздействию огня. Здания, которые должны соответствовать этой степени огнестойкости, возводятся исключительно из перечисленных стройматериалов, обладающих высокой сопротивляемостью как к повышенным температурам, так и к огню.

Вторая степень

Практически полностью соответствует первому уровню огнестойкости, но отличия имеются. Ко второй степени предъявляются менее жесткие требования. Сооружения, которые входят в данную категорию, могут возводиться с применением стальных конструкций.

Третья степень

Присваивается различным строениям и сооружениям и делится на три подвида:Третья. Здания с бетонными, железобетонными, каменными несущими, в которых используются ограждения с перекрытием из дерева. В качестве защитного огнестойкого покрытия выступают трудногорючие плиты и листовые материалы, а также штукатурка.Третья «а». Каркасные сооружения, при возведении которых применяют незащищенную сталь. Ограждения выполняются из стального профилированного листа. Другие материалы для несущих и прочих элементов тоже не боятся огня.Третья «б». Одноэтажные каркасные конструкции из древесины, обработанные специальным огнезащитным составом. Панельные ограждения собираются из древесины, которая предварительно пропитана и надежно защищена от воздействия высоких температур.

Четвертая степень

Включает в себя два разных норматива, определяющих степень огнестойкости:Четвертая. Строения с несущими конструкциями и ограждениями, выполненными из легко воспламеняемых материалов, к примеру, древесины. Обеспечение защиты от высоких температур предполагает задействование плиточного покрытия или штукатурки. Согласно техническому регламенту, к перекрытиям не предъявляются повышенные требования к защите от огня. Чердачные элементы из дерева обязательно обрабатывают составами или покрывают материалами, которые ограждают материал от воздействия огня.Четвертая «а». Одноуровневые здания, которые возводят по каркасной схеме. Они строятся из стального каркаса, а ограждения выполняются из профильных листов с задействованием утеплителя из горючего материала.

Пятая степень

Присваивается сооружениям, которые имеют самый низкий порог к огнестойки и скорости распространения огня. Эти конструкции не предполагают постоянного нахождения внутри людей, а также хранения горючих и взрывоопасных материалов, в том числе и подключения приборов, способных вызвать короткое замыкание.

Понятия и термины

Степень огнестойкости здания рассматривают, как классификационную нормируемую единицу, демонстрирующую его способность выдерживать воздействие пламени в случае возникновения пожара.

Для определения степенного показателя любого сооружения или его отдельного отсека, пользуются совокупностью пределов огнестойкости конструкций и стройматериалов, применённых при его сооружении.

Устанавливают их по ряду физических признаков, свидетельствующих, что испытываемые на полигоне материальные образцы под действием высоких температур потеряли свои качественные особенности. При проведении тестирования учитывают время в течение которого происходят разрушительные изменения состояний. Полученные данные регистрируют. Из них формируют справочники, обозначая результаы буквенной маркировкой:

• R – промежуток времени, в течение которого утрачиваются несущие способности;
• E – период, приводящий к нарушению целостности;
• I – разрушение теплоизоляционных свойств под действием возрастающей температуры;
• W – скорость распространения максимально плотного теплового потока.

Общая картина возможной опасности конструкций складывается из совокупности функциональных и конструктивных особенностей. Наряду с ними учитывают и нормативные значения предела и степени огнестойкости зданий, представленные в таблицах «Техрегламента».

Категории испытуемых помещений по содержимому

Наличие в помещение взрывчатых или просто легко возгорающихся веществ значительно понижает уровень огнестойкости сооружения. Так, здания или комнаты делят на несколько групп, отраженных в таблице.

Что такое огнестойкость

Под выражением огнестойкость подразумевается способность тех или иных элементов здания сохранять прочность при пожаре. Более того, огнестойкость имеет свой предел, который определяется в часах, т.е. конкретными цифрами к пожарной опасности здания. Общепринято степень огнестойкости обозначать римскими значениями: I, II, III, IV, V.

Огнестойкость подразделяется на два вида:

1. Фактическая (СОФ). Как она определяется? Главным образом по результату технической и пожарной экспертизы строительных сооружений. Также вычисления происходят, отталкиваясь от нормативных документов. Уровень стойкости к огню четко регламентирован и известен. В согласии с официальными сведениями происходит вычисление СОФ.
2. Требуемая (СОтр). Это понятие включает в себя уровень стойкости к огню в минимальном значении. Чтобы то или иное здание соответствовало всем требованиям по безопасности, сооружение должно им соответствовать. Эта степень огнестойкости определяется на основании нормативных документов, которые имеют отраслевые и специализированные значения. При этом ключевую роль играет непосредственное назначение здания, его площадь, наличие средств пожаротушения, количества этажей и прочее.