Противопожарные преграды: пределы огнестойкости REI 45-150

↑ К таблицам

Нормативная база проектирования огнестойких конструкций

Проектирование противопожарной защиты зданий и сооружений регламентируется комплексом нормативных документов, формирующих единую систему требований пожарной безопасности. Основополагающим документом выступает Федеральный закон № 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" (в редакции от 25.12.2023), устанавливающий общие принципы классификации зданий по степени огнестойкости и конструктивной пожарной опасности.

Свод правил СП 2.13130.2020 "Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты" (в редакции от 20.06.2023) детализирует требования технического регламента применительно к конкретным типам зданий и сооружений. Документ содержит методики определения требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций, а также регламентирует применение средств огнезащиты.

Определение фактических пределов огнестойкости конструкций осуществляется в соответствии с ГОСТ 30247.0-94, ГОСТ 30247.1-94, ГОСТ Р 53307-2009, ГОСТ Р 53308-2009 и ГОСТ Р 55896-2013. Эти стандарты устанавливают методы испытаний различных типов строительных конструкций на огнестойкость при стандартном температурном режиме, соответствующем стандартной кривой температура-время.

Свод правил СП 4.13130.2013 (с изменениями от 27.06.2023) регламентирует объемно-планировочные и конструктивные решения, направленные на ограничение распространения пожара, включая требования к противопожарным разрывам между зданиями. Для каменных и армокаменных конструкций применяется СП 15.13330.2020, содержащий методики расчета несущей способности и огнестойкости кирпичных стен и перегородок.

Степени огнестойкости зданий: классификация и требования

Согласно статье 30 Федерального закона № 123-ФЗ, здания, сооружения и пожарные отсеки подразделяются на пять степеней огнестойкости: I, II, III, IV и V. Степень огнестойкости определяется пределами огнестойкости основных строительных конструкций, включая несущие элементы, наружные и внутренние стены, перекрытия, элементы покрытий и конструкции лестничных клеток.

Характеристика степеней огнестойкости

I степень огнестойкости предусматривает применение конструкций с максимальными пределами огнестойкости. Несущие элементы должны иметь предел огнестойкости не менее R 120, перекрытия - REI 60, внутренние стены лестничных клеток - REI 120. Здания данной степени возводятся преимущественно из железобетона, камня, применяются огнеупорные плиты и негорючие материалы.

II степень огнестойкости характеризуется незначительно сниженными требованиями по сравнению с первой степенью. Несущие элементы должны обеспечивать R 90, междуэтажные перекрытия - REI 45. Допускается применение стальных конструкций с соответствующей огнезащитой, обеспечивающей требуемые пределы огнестойкости.

III степень огнестойкости предполагает использование бетонных, железобетонных и каменных конструкций для несущих элементов с пределом огнестойкости R 45. Перекрытия должны обеспечивать REI 45. Внутренние стены лестничных клеток должны иметь REI 60. Для конструкций покрытий требуется RE 15 для настилов и R 15 для ферм и балок.

IV степень огнестойкости допускает применение материалов с минимальной огнезащитой. Несущие элементы должны обеспечивать минимальный предел R 15, перекрытия - REI 15, внутренние стены лестничных клеток - REI 45. Данная степень применяется преимущественно для одноэтажных зданий производственного и складского назначения.

V степень огнестойкости представляет наименьшие требования к огнестойкости конструкций. Согласно Таблице 21 ФЗ-123, пределы огнестойкости всех элементов не нормируются. Здания данной степени не предназначены для постоянного пребывания людей и применяются для временных или вспомогательных сооружений.

Расшифровка обозначений пределов огнестойкости REI

Предел огнестойкости строительной конструкции обозначается буквенно-цифровым индексом, где буквы указывают на признаки предельного состояния, а цифры - время достижения этого состояния в минутах при стандартном температурном режиме испытаний. Стандартный температурный режим определяется по кривой зависимости температуры в испытательной печи от времени согласно ГОСТ 30247.0-94.

Признаки предельных состояний

R - потеря несущей способности характеризуется обрушением конструкции или возникновением предельных деформаций. Для несущих элементов (колонн, балок, ферм) этот признак является определяющим. Критерием служит достижение критической температуры стальной арматуры (для железобетона) или металла (для стальных конструкций), либо возникновение недопустимых прогибов и деформаций.

E - потеря целостности наступает при образовании в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя. Данный признак определяется визуально по появлению пламени на необогреваемой поверхности конструкции или с помощью специального ватного тампона, который воспламеняется при поднесении к трещине.

I - потеря теплоизолирующей способности фиксируется при повышении температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°C или в любой точке более чем на 180°C по сравнению с начальной температурой. Этот признак особенно важен для ограждающих конструкций, разделяющих пожарные отсеки.

Стандартный ряд значений пределов огнестойкости согласно ГОСТ 30247 включает: 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240 и 360 минут. Промежуточные значения округляются до ближайшего меньшего значения из стандартного ряда. Например, конструкция, выдержавшая испытания в течение 75 минут, получает предел огнестойкости 60 минут.

Фактические показатели огнестойкости строительных материалов

Железобетонные конструкции

Железобетонные конструкции обладают высокими показателями огнестойкости благодаря низкой теплопроводности бетона и защите арматуры слоем бетона. Для междуэтажных перекрытий толщиной 150 мм с защитным слоем арматуры 25-30 мм фактический предел огнестойкости составляет REI 60-90. При увеличении толщины до 200 мм и защитного слоя до 30-35 мм предел возрастает до REI 90-120.

Критическая температура для стальной арматуры класса А400 составляет 500-550°C, для А500 - 500-520°C согласно СП 63.13330.2018. Время прогрева арматуры до критической температуры зависит от толщины защитного слоя бетона. При защитном слое 25 мм предел огнестойкости балки составляет около R 60, при 40 мм - R 90.

Каменная кладка

Кирпичная кладка из керамического полнотелого кирпича толщиной 250 мм обеспечивает предел огнестойкости REI 240-360. Кирпич обладает низкой теплопроводностью и сохраняет прочность при температурах до 700-900°C. Для кладки толщиной 120 мм (в полкирпича) предел огнестойкости составляет EI 90-150 в зависимости от наличия штукатурного слоя.

Силикатный кирпич при температуре 600°C обеспечивает предел огнестойкости около 150 минут. При нагреве до 300°C прочность силикатного кирпича возрастает, но при 700°C снижается до 50% от начальной. Клинкерный и шамотный кирпич демонстрируют наивысшие показатели огнестойкости среди каменных материалов.

Ячеистые бетоны

Газобетонные конструкции характеризуются превосходными показателями огнестойкости. При толщине 100 мм предел огнестойкости достигает REI 180, при 200 мм - REI 240. Пенобетон толщиной 75 мм обеспечивает REI 120, при толщине 175 мм - REI 240-300. Высокие показатели обусловлены пористой структурой материала, замедляющей теплопередачу. Предельная температура разрушения газобетона составляет около 900°C.

Стальные конструкции

Незащищенные стальные конструкции обладают низкой огнестойкостью вследствие высокой теплопроводности металла. Критическая температура стали принимается равной 500°C. Для незащищенных стальных колонн с приведенной толщиной металла 4 мм предел огнестойкости составляет R 8-15. Приведенная толщина определяется по ГОСТ Р 53295-2009 отношением площади поперечного сечения к обогреваемой части периметра.

Классы конструктивной пожарной опасности К0-К3

Статья 36 Федерального закона № 123-ФЗ устанавливает классификацию строительных конструкций по пожарной опасности на основании их участия в развитии пожара и образовании опасных факторов. Определение класса пожарной опасности осуществляется по результатам огневых испытаний согласно ГОСТ 30403-2012 с учетом теплового эффекта, пламенного горения, масштабов повреждений и характеристик пожарной опасности материалов.

Класс К0 - непожароопасные конструкции

Конструкции класса К0 характеризуются полным отсутствием повреждений при пожаре. Не допускается наличие процесса горения, теплового эффекта от горения или тления, дымообразования. Согласно пункту 10.5 ГОСТ 30403-2012, класс К0 присваивается конструкциям, выполненным исключительно из негорючих материалов группы НГ, без проведения огневых испытаний. Примеры: бетонные колонны, кирпичные стены, железобетонные перекрытия, стальные конструкции.

Класс К1 - малопожароопасные конструкции

Для конструкций класса К1 допускается повреждение по вертикали до 40 см и по горизонтали до 25 см. Процесс горения, тепловыделение и дымообразование выражены минимально. Данный класс присваивается конструкциям с незначительным содержанием горючих материалов, не способных к самостоятельному распространению пламени.

Класс К2 - умеренно пожароопасные конструкции

Конструкции класса К2 допускают повреждение огнем от 40 до 80 см по вертикали и от 25 до 50 см по горизонтали. Возможно умеренное распространение горения в пределах установленных параметров. Класс присваивается конструкциям с ограниченным применением горючих материалов, имеющих огнезащитную обработку.

Класс К3 - пожароопасные конструкции

Для конструкций класса К3 показатели повреждения не нормируются. Допускается неограниченное распространение горения по конструкции. Согласно пункту 10.5 ГОСТ 30403-2012, класс К3 присваивается конструкциям, выполненным только из материалов группы горючести Г4, без проведения огневых испытаний. Для остальных конструкций класс определяется только в результате испытаний.

Противопожарные преграды: типы и характеристики

Статья 37 Федерального закона № 123-ФЗ определяет противопожарные преграды как строительные конструкции с нормируемым пределом огнестойкости, предназначенные для предотвращения распространения опасных факторов пожара из одной части здания в другую или между зданиями. Классификация противопожарных преград осуществляется в зависимости от способа предотвращения распространения пожара и требуемых пределов огнестойкости согласно Таблице 23 ФЗ-123.

Противопожарные стены

Противопожарные стены подразделяются на два типа. Стены 1-го типа должны иметь предел огнестойкости REI 150 и применяются для разделения зданий на пожарные отсеки в наиболее ответственных случаях. Стены 2-го типа с пределом REI 45 используются для выделения помещений с повышенной пожарной опасностью.

Противопожарные стены должны возводиться на всю высоту здания и выполняться из конструкций класса пожарной опасности К0. Стены должны примыкать к наружным стенам без зазоров и возвышаться над кровлей не менее чем на 60 см для зданий с кровлей из горючих материалов и на 30 см - для негорючих кровель.

Противопожарные перегородки

Перегородки 1-го типа обеспечивают предел огнестойкости EI 45 и применяются для отделения помещений различного функционального назначения, выделения коридоров и холлов. Перегородки 2-го типа с пределом EI 15 используются для разделения помещений в пределах одного пожарного отсека. Остекленные перегородки нормируются аналогично: 1-й тип - EI 45, 2-й тип - EI 15.

Противопожарные перекрытия

Противопожарные перекрытия классифицируются на четыре типа в зависимости от предела огнестойкости: 1-й тип - REI 150, 2-й тип - REI 60, 3-й тип - REI 45, 4-й тип - REI 15. Перекрытия должны выполняться из конструкций класса К0 и примыкать к наружным стенам без образования зазоров. Узлы пересечения перекрытий кабелями, трубопроводами и воздуховодами должны иметь предел огнестойкости не ниже предела самого перекрытия.

Заполнение проемов в противопожарных преградах

Противопожарные двери, ворота, люки и клапаны подразделяются на три типа согласно Таблице 24 ФЗ-123: 1-й тип - EI 60, 2-й тип - EI 30, 3-й тип - EI 15. Тип заполнения проема должен соответствовать типу противопожарной преграды. Общая площадь проемов в противопожарных преградах не должна превышать 25% их площади. Противопожарные двери и ворота должны иметь устройства для самозакрывания или автоматического закрывания при пожаре.

Противопожарные разрывы между зданиями

СП 4.13130.2013 (в редакции от 27.06.2023) устанавливает минимальные противопожарные расстояния между зданиями, сооружениями и строениями, которые определяются с учетом степени огнестойкости зданий и класса их конструктивной пожарной опасности. Противопожарный разрыв представляет собой расстояние в свету между наружными стенами или другими ограждающими конструкциями зданий.

Определение минимальных разрывов

Для зданий I и II степеней огнестойкости класса конструктивной пожарной опасности С0 минимальный противопожарный разрыв между собой составляет 6 метров согласно Таблице 1 СП 4.13130.2013. При расположении между зданиями I, II степени и зданием III степени разрыв увеличивается до 8 метров. Между зданиями I, II степени и зданиями IV, V степени огнестойкости требуется разрыв не менее 10 метров.

Для зданий III степени огнестойкости класса С0 между собой устанавливается минимальный разрыв 10 метров. При наличии в одном из зданий III степени конструкций класса С1, С2 или С3 разрыв увеличивается до 12 метров. Между зданиями III степени и зданиями IV, V степени требуется разрыв 12-15 метров в зависимости от класса конструктивной пожарной опасности.

Наибольшие противопожарные разрывы установлены для зданий IV и V степеней огнестойкости - от 15 до 18 метров в зависимости от класса конструктивной пожарной опасности и наличия горючих материалов в конструкциях. Данные требования обусловлены повышенной пожарной опасностью таких зданий и быстрым распространением огня.

Возможность уменьшения разрывов

Согласно пункту 4.6 СП 4.13130.2013, противопожарные расстояния между зданиями I и II степеней огнестойкости класса конструктивной пожарной опасности С0 допускается уменьшать на 50% при оборудовании каждого из зданий автоматическими установками пожаротушения. Это положение не распространяется на здания V степени огнестойкости.

Противопожарное расстояние измеряется как наименьшее расстояние в свету между наружными стенами зданий. При наличии конструктивных элементов из горючих материалов, выступающих за пределы стен более чем на 1 метр (козырьки, свесы кровли, балконы), расстояние принимается от этих элементов согласно пункту 4.4 СП 4.13130.2013.

Методы повышения огнестойкости конструкций

Конструктивная огнезащита

Конструктивная огнезащита металлических конструкций осуществляется путем устройства защитных экранов, облицовок или обетонирования. Применение кирпичной облицовки толщиной 120 мм обеспечивает повышение предела огнестойкости стальных колонн до R 360. Обетонирование стальных конструкций слоем бетона 40-50 мм с армированием позволяет достичь пределов R 120-150.

Штукатурные составы толщиной 20-30 мм по металлической сетке повышают предел огнестойкости до R 60-90. Применение плитных огнезащитных материалов на основе минеральных волокон, вермикулита или перлита толщиной 25-40 мм обеспечивает пределы R 90-120 в зависимости от приведенной толщины металла.

Огнезащитные покрытия

Вспучивающиеся огнезащитные составы при нагревании формируют теплоизолирующий слой пористого кокса, препятствующий прогреву конструкции. Толщина наносимого покрытия 0,5-3 мм обеспечивает пределы огнестойкости от R 45 до R 120. Эффективность огнезащитных составов определяется группой огнезащитной эффективности по ГОСТ Р 53295-2009: I группа обеспечивает повышение предела огнестойкости более чем на 150 минут, II группа - на 60-150 минут.

Огнезащита древесины

Огнезащитная обработка деревянных конструкций осуществляется путем глубокой пропитки антипиренами или нанесения поверхностных огнезащитных составов. Глубокая пропитка в автоклаве обеспечивает I группу огнезащитной эффективности и переводит древесину в категорию трудногорючих материалов. Поверхностные составы формируют защитный слой толщиной 1-5 мм и обеспечивают II группу эффективности.

Расчет и определение пределов огнестойкости

Методы определения пределов огнестойкости

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются тремя основными методами: огневыми испытаниями по стандартным методикам, расчетно-аналитическими методами и на основании табличных данных для типовых конструкций. Огневые испытания проводятся в специализированных лабораториях на образцах конструкций в натуральную величину при воздействии стандартного температурного режима согласно ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94.

Расчетные методы для железобетонных конструкций

Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций основывается на определении времени прогрева арматуры до критической температуры с учетом толщины защитного слоя бетона, теплофизических характеристик материалов и степени загружения конструкции согласно СТО 36554501-006-2006 и СП 63.13330.2018. Для балок и плит учитывается соотношение длительной нагрузки к полной расчетной нагрузке. При отношении 0,3 предел огнестойкости увеличивается в два раза по сравнению со случаем полной нагрузки.

Расчет металлических конструкций

Для металлических конструкций определяющим параметром выступает приведенная толщина металла согласно ГОСТ Р 53295-2009, равная отношению площади поперечного сечения к обогреваемой части периметра. Время прогрева металла до критической температуры 500°C зависит от приведенной толщины и наличия огнезащитных покрытий. При расчете конструкций с огнезащитой учитывается теплоизолирующая способность защитного слоя и его толщина.