Потеря несущей способности строительной конструкции обозначается. Основные понятия об объемно-планировочных решениях зданий

При разработке противопожарных мер на стадии проектирования зданий и сооружений перед проектировщиками обязательно ставится задача по своевременной эвакуации людей и имущества в случае возникновения аварийной ситуации, а также возможность применения штатных средств пожаротушения и возможность своевременного прибытия соответствующих служб.

Успех перечисленных мероприятий будет зависеть от времени, которое сможет выдержать объект до начала разрушения. Время зависит от характеристик применяемых строительных материалов, условий эксплуатации сооружений. Все вышеперечисленное определяет устойчивость их к огню.

Характеристики степеней

Огнестойкость всего сооружения напрямую зависит от огнестойкости строительных конструкций. Чем выше этот параметр для каждой конструкции, тем дольше будет сопротивляться огню все здание. Для того чтобы можно было охарактеризовать ее, СНиП 21.09-97 выделяет пять базовых степеней огнестойкости.

Для каждой степени определены возможности применения определенных строительных материалов при изготовлении конструкций и требования к их обработке. Меньшей по нумерации степени соответствуют самые жесткие требования.

Производится в соответствии с таблицами. Для этого необходимо знать, какие материалы применялись при строительстве.

В таблицах учтены материалы, применяемые для различных элементов конструкций:

• стен;
• перекрытий;
• фундаментов;
• отделки.

Конечно же, полученные результаты будут справедливы только при соответствии материалов ГОСТ.

Определение степени огнестойкости производится по таблицам СНиП 31-03-2001 для производственных зданий, СНиП 2.08.02-89 – для общественных зданий и сооружений, СНиП 31-01-2003 – для жилых строений.

Для пользования таблицами нужно воспользоваться такой характеристикой материала, как предел огнестойкости материалов и конструкций.

Соответствие степени огнестойкости

Для проверки зданий и сооружений на соответствие степени, производятся специальные исследования, и определяется требуемая и фактическая огнестойкость.

Требуемая определяется расчетом по нормативным документам (СНиП и СП) и должна учитывать назначение, категорию здания, условия эксплуатации, нормы обеспеченности техникой пожаротушения.

Фактическая устанавливается непосредственно по результатам проведенной пожарно-технической экспертизы. Здание признается соответствующим требованиям пожарной безопасности, если фактическая огнестойкость не ниже требуемой.

Понятие предела огнестойкости

Предел сопротивляемости огню для сооружений зависит, в первую очередь, от характеристик строительных материалов. Основной при этом считается предел огнестойкости – время сопротивления конструкции воздействию огня.

При этом конструкция должна обеспечить свое функциональное назначение и препятствовать распространению пламени. Сопротивляемость измеряется в минутах от начала огневого воздействия на материал до потери возможности нести функциональную нагрузку и ограничивать распространение пламени.

Этот параметр для применяемых материалов прямо влияет на степень огнестойкости строительных конструкций. Можно сказать, что предел – это время, в течение которого конструкция способна сопротивляться огню.

Применение материалов с более высоким пределом повышает общую пожарную безопасность объекта защиты.

Как определить

Чтобы определить предел сопротивляемости конкретной конструкции, можно воспользоваться СНиП II-2-80 и пособием к нему, изданным ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко ГОССТРОЯ СССР.

СНиП определяет методы исследований и проверок для фактического определения времени, в течение которого материалы сопротивляются воздействию огня. В пособии используются данные исследований, проведенных ранее, и определяется возможность использования материалов.

Любопытно, что очень часто предел сопротивляемости конструкций из сгораемых материалов выше, чем у не подверженных горению. Это объясняется тем, что он может устанавливаться в соответствии с разными требованиями, которые зависят от типа конструкции.

То есть при одинаковой несущей способности в обычных условиях, металлоконструкции для каркасов перегородок, которые сами по себе не горят, могут потерять несущую способность в результате сильного нагрева очень быстро, а массивные стойки из древесины, даже воспламенившись, будут некоторое время оставаться устойчивыми.

Объясняется это тем, что предел прочности металла в холодном состоянии почти в восемь раз выше, чем у древесины. В то же время деревянные стойки, имеющие большее сечение, будут сопротивляться огню, даже объятые пламенем, в течение более длительного времени.

Потеря несущей способности

Потеря несущей способности конструкций грозит обрушением здания. Поэтому к несущим стенам, междуэтажным перекрытиям, покрытиям зданий и лестничным маршам применяются требования по обеспечению заданного значения предела огнестойкости, при котором конструкции сохранят несущую способность в течение заданного времени.

При обозначении в документации этого требования используется буква R с добавлением цифрами времени устойчивости конструкций в минутах.

Например, R20 означает, что со времени начала пожара или воздействия огня, конструкция в течение 20 минут должна сохранить прочность, обеспечивающую несущую способность всего здания.

Потеря целостности

Для ненесущих и ограждающих конструкций устанавливаются требования по сохранению целостности в течение заданного времени. Это объясняется, как необходимостью обеспечить безопасную эвакуацию людей из помещений, так и недопущением проникновения внутрь здания большого количества воздуха, способного усилить развитие пожара.

В документации этот параметр обозначается буквой Е. Например, Е15 означает, что перегородки, выполненные из гипсокартона, должны препятствовать распространению огня из помещения в помещение в течение 15 минут. При этом сами перегородки не должны разрушаться.

Потеря теплоизолирующих свойств

Предел огнестойкости по потере изолирующих свойств должен рассчитываться для междуэтажных перекрытий и внутренних перегородок лестничных клеток. Это нужно для обеспечения безопасного нахождения и эвакуации людей на верхних этажах и на лестничных маршах.

Обозначается такая величина буквой I с добавлением после нее времени огнестойкости. Например, I15 означает, что конструкция в течение 15 минут не должна нагреваться и передавать тепло через материал в течение 15 минут.

К некоторым конструкциям могут применяться требования сразу по нескольким параметрам. Так, например, перекрытия в здании с II степенью огнестойкости должны иметь предел огнестойкости REI45.

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

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

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

В соответствии с актуальными различают 8 основных степеней огнестойкости.

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

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

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

Таблица 1: Предел огнестойкости строительных конструкций

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

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

Способы увеличения предела огнестойкости стройматериалов

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

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

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

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

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

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

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

Наиболее распространенными на данный момент являются следующие средства:

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

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

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

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

Особенности определения предела огнестойкости строительных конструкций

Перед определением огнестойкости сооружения необходимо осуществить расчет огнестойкости строительных конструкций, которые его составляют. При таком расчете необходимо учитывать определенные нюансы.

1. Во-первых, слоистые ограждения значительно превосходит по своим теплоизоляционным характеристикам каждый отдельно взятый материал, из которых они изготовлены.
2. Во-вторых, изделия, имеющие в своем составе воздушные прослойки, повышают свой уровень огнестойкости в среднем на 10% по сравнению с аналогичными изделиями, не имеющими такой прослойки.

В-третьих, при расчете необходимо учитывать направление теплового потока и соответствующим образом размещать защитные слои, вплоть до их несимметричного нанесения.

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

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

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

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

Огнестойкость строительных конструкций

зданий и сооружений

5.1. Строительные конструкции в аспекте обеспечения противопожарной защиты зданий.

Строительные конструкции, рассчитанные по всем правилам строительной механики, как правило, эксплуатируются много десятков лет. Однако в условиях пожара они могут разрушиться в течение нескольких часов или даже минут.

При этом большая часть материального ущерба от пожара обуславливается именно разрушением строительных конструкций.

Устойчивость СК к воздействию пожара влияет и на процесс тушения пожара, т.к. обрушение конструкций представляет большую опасность для персонала объекта и для пожарных. При этом, если СК обрушаются еще до момента ликвидации пожара, его дальнейшее тушение не дает какого-либо эффекта и становится бесполезным.

Современные СК с добавками органических составляющих в условиях пожара могут не только разрушаться, но также в ряде случаев воспламеняться, распространять пламя по своей поверхности, гореть, выделять токсичные продукты горения. Это существенно увеличивает продолжительность пожара и значение его опасных факторов.

5.2. Пожарно-техническая классификация строительных конструкций.

С точки зрения поведения во время возникновения и развития пожара строительные конструкции (СК) характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью:

Пожарную опасность СК характеризует класс ее пожарной опасности .
5.3. Предел огнестойкости (ФЗ №123)
Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний.
Различают следующие основные виды предельных состояний строительных конструкций по огнестойкости:

Потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R);

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

Потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений (I);

Достижение предельной величины плотности теплового потока (W);

Потеря дымогазонепроницаемости (S).
5.4. Критерии наступления предельных состояний строительной конструкции при нагреве в условиях пожара (ГОСТ 30247.1).
Критерий потери несущей способности СК

а) обрушение конструкции

б) возникновение предельных деформаций:

Для изгибаемых конструкций следует считать, что предельное состояние наступило, если:

а) прогиб достиг величины L/20;

б) скорость нарастания деформаций достигла L 2 /(9000 . h) (см/мин),

где L - пролет, см; h - расчетная высота сечения конструкции, см.

Для вертикальных конструкций предельным состоянием следует считать условие, когда вертикальная деформация достигает L/100 или скорость нарастания вертикальных деформаций достигает 10 мм/мин. для образцов высотой (3,0±0,5) м.
Критерий потери целостности СК

Потеря целостности (E) наступает в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность приникают продукты горения или пламя. В процессе испытания потерю целостности определяют при помощи тампона из хлопка или натуральной ваты, который помещают в металлическую рамку с держателем и подносят к местам, где ожидается проникновение пламени или продуктов горения, и в течение 10 с держат на расстоянии 20-25 мм от поверхности образца.

Время от начала испытания до воспламенения или возникновения тления со свечением тампона является пределом огнестойкости конструкции по признаку потери целостности.

Обугливание тампона, происходящее без воспламенения или без тления со свечением, не учитывают.

Размеры тампона должны быть 100 х 100 х 30 мм, масса от 3 до 4 г. До использования тампон в течение 24 ч выдерживают в сушильном шкафу при температуре (105+ 5) °С. Из сушильного шкафа тампон вынимают не ранее; чем за 30 мин до начала испытания. Повторное применение тампона не допускается.
Критерий потери теплоизолирующей способности СК

Потеря теплоизолирующей способности (I) констатируется в случае повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 °С или любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания, или более 220°С независимо от температуры конструкции до испытания.
Таблица 5.1.

Критерии огнестойкости

	Критерии огнестойкости
	R		I	E
Горизон-тальные	а) разрушение		а), (о С) б) (о С), в) (о С),	воспламенение тампона из ваты или хлопка, продуктами горения, выходящими из трещин конструкций
	б)
	в) , L(см), h(см), V(см/мин.)
Верти- кальные	а) разрушение
	б)
	в) V > 10 мм/мин. при L=(3,0+ 0,5) м

Критерий потери дымогазонепроницаемости
Потеря дымогазонепроницаемости S определяется временем от начала нагрева и нагружения избыточным давлением испытываемой конструкции до момента уменьшения сопротивления дымогазопроницанию этой конструкции ниже минимально допустимого значения.

Удельное сопротивление дымогазопроницанию конструкций дверей различных типоразмеров не должно быть менее 1,96・10 5 м 3 /кг.

Критерий достижения предельной величины плотности теплового потока (ПТП)

При испытании вертикальных конструкций со светопрозрачными элементами, один из приемников теплового излучения устанавливаются на расстоянии (500 ± 10) мм от геометрического центра необогреваемой поверхности конструкции. Другие - на таком же расстоянии элементов, где ожидается наибольшая величина теплового излучения.

Горизонтальные конструкции со светопрозрачными элементами на предел огнестойкости по признаку W (достижения предельной величины плотности теплового потока) не испытываются.

Результаты испытаний оценивают по времени достижения предельной величины ПТП – 3,5 кВт/м 2 .
5.5. Нормирование пределов огнестойкости строительных конструкций различных типов
Для нормирования пределов огнестойкости несущих и ограждающих конструкций используют следующие предельные состояния:

Для колонн, балок, ферм, арок и рам - только потеря несущей способности конструкции и узлов - R;

Для наружных несущих стен и покрытий - потеря несущей способности и целостности - R, E, для наружных ненесущих стен - E;

Для ненесущих внутренних стен и перегородок - потеря теплоизолирующей способности и целостности - E, I;

Для несущих внутренних стен и противопожарных преград - потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности - R, E, I;

Предел огнестойкости окон устанавливается только по времени наступления потери целостности – Е.
Для светопрозрачных ограждающих конструкций и дверей (с площадью остекления не менее 25%) дополнительно нормируется предел огнестойкости по признаку достижения предельной величины плотности теплового потока – W.
Предел огнестойкости по признаку потери дымогазонепроницаемости (S) нормируется только для заполнения дверных проёмов в противопожарных преградах.

5.6. Обозначения пределов огнестойкости строительных конструкций (ГОСТ 30247.0)
Обозначение предела огнестойкости строительной конструкции состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах.

Например, приведенные в нормативных документах обозначения означают:

R 120 - предел огнестойкости должен составлять не менее 120 минут - по потере несущей способности;

RЕ 60 - предел огнестойкости должен составлять не менее 60 минут - по потере несущей способности и потере целостности, независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее;

REI 30 - предел огнестойкости должен составлять не менее 30 минут - по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какое из трех предельных состояний наступит ранее.

Если для конструкции нормируются (или устанавливаются) различные пределы огнестойкости по различным предельным состояниям, обозначение предела огнестойкости состоит из двух или трех частей, разделенных между собой наклонной чертой.
Например:

R 120/EI 60 - предел огнестойкости не менее 120 минут - по потере несущей способности/ и предел огнестойкости не менее 60 минут - по потере целостности или теплоизолирующей способности независимо от того, какое из двух последних предельных состояний наступит ранее.

При составлении протокола испытаний и оформлении сертификата пожарной безопасности следует указывать предельное состояние, по которому установлен фактический предел огнестойкости конструкции.

При различных значениях пределов огнестойкости одной и той же конструкции по разным предельным состояниям обозначение пределов огнестойкости перечисляется по убыванию.

Например, R90/I60/E30.

Цифровой показатель в обозначении предела огнестойкости должен соответствовать одному из чисел следующего ряда: 15, 30, 45, 60, 90, 180, 240, 360.
5.7. Фактические и требуемые пределы огнестойкости.
Пределы огнестойкости делятся на:

Фактические (П ф) – пределы огнестойкости реально существующих конструкций;

Требуемые (П тр) – нормативные пределы огнестойкости.

Требуемые пределы огнестойкости П тр определяются в зависимости от требуемой степени огнестойкости зданий.

Фактические пределы огнестойкости СК определяются двумя способами: огневыми испытаниями (REI) и расчетами (RI).
Вопрос: Почему расчетом нельзя предсказать потерю целостности?

5.8. Основные документы, регламентирующие испытания различных СК на огнестойкость
Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Двери шахт лифтов.

Глава 6

Методология огневых испытаний строительных конструкций
6.1. Общая методология

По результатам огневых испытаний, начавших интенсивно проводиться в нашей стране, начиная с 1948 г., накоплен обширный банк данных и в настоящее время огневые испытания на огнестойкость проводятся, как правило, для конструкций, которые не испытывались ранее и для которых нет официально утвержденной методики расчета.
Главная идея огневых испытаний – наиболее точное воспроизведение поведения СК при огневом воздействии на нее.

Для этого:

1) испытываемая конструкция выполняется проектных размеров (в натуральную величину). При невозможности испытания образцов проектных размеров их уменьшение допускается до величин указанных в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Минимальные размеры испытываемых строительных конструкций

2) испытываемая конструкция опирается и нагружается в соответствии с положением и нагружением в реальном здании
Образцы несущих конструкций испытываются на действие нормативной нагрузки. Распределение нагрузки и опирание образцов при их испытаниях должны соответствовать расчетным схемам принятым при проектировании. При невозможности соблюдения этого условия в сечениях образцов должны быть созданы напряжения, соответствующие проектным расчетным схемам. Нагрузка устанавливается не менее, чем за 30 мин. До начала испытания и поддерживается в течение всего времени испытания постоянной.
3) конструкция подвергается огневому воздействию также в соответствии с реальным расположением ее в здании, т.е. схема обогрева конструкций должна соответствовать реальным условиям.

Перекрытия и покрытия воздействие тепла снизу.

Несущие балки и фермы – воздействие тепла с трех сторон

Колонны и столбы – воздействие тепла со всех сторон.

Наружные стены – воздействие тепла только с внутренней стороны.
Образцы многослойных несимметричных по сечению внутренних стен и перегородок - должны подвергаться воздействию тепла с каждой стороны отдельно (кроме случая, когда неблагоприятная сторона может быть заранее установлена).

Рис. 6.1. Стандартная кривая пожара «температура-время»

Температура в печи измеряется термопарами не менее, чем в пяти точках на расстоянии 100 мм от поверхности испытываемого образца, при этом на каждые 1,5 м 2 ограждающей поверхности образца и на каждые 0,5 м длины балки или колонны устанавливается одна термопара.
За температуру в печи принимается среднеарифметическое значение показаний всех термопар в данный момент времени.

Отклонение среднего значения температуры от стандартной не должно превышать

+ 15% в течение первых 10 мин. испытания;

+ 10% при 10
+ 5% после 30 мин.

6.2. Схемы испытательных установок для экспериментального определения пределов огнестойкости строительных конструкций
А) Установка для определения пределов огнестойкости стен (несущих и ненесущих) и перегородок.

Б) Установка для определения пределов огнестойкости колонн.

В) Установка для определения пределов огнестойкости перекрытий и покрытий.

6.3. Контроль достижения предельных состояний строительной конструкции во время эксперимента
А) Потеря целостности

Определение потери целостности осуществляется с помощью ватного тампона и при поддержке внутри печи избыточного давления.

Б) Потеря теплоизолирующей способности

Температура на необогреваемой поверхности ограждающих конструкций измеряется не менее, чем в пяти точках, одна из которых располагается в центре, а остальные – в середине прямых, соединяющих центр и углы проема печи.

Если при испытании ожидается (прогнозируется) появление максимальной температуры в других точках необогреваемой поверхности, то в них также устанавливают термопары (например, металлический мостик)

В) Потеря несущей способности

Деформации несущих конструкций во время испытания определяются прогибомером.

Проведение испытаний.

Предел огнестойкости конструкции определяется как среднее арифметическое результатов испытаний двух образцов.

При этом максимальное и минимальное значение пределов огнестойкости двух испытанных образцов не должны отличаться более, чем на 20% от показателя с большим значением. Если результаты отличаются друг от друга больше, чем на 20%, то нужно проводить дополнительное испытание, а предел огнестойкости определять как среднеарифметическое двух меньших значений.

Приложение А (обязательное). Определение предельного состояния конструкций по потере несущей способности в зависимости от деформаций

Межгосударственный стандарт ГОСТ 30247.1-94
"Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции"
(введен в действие постановлением Минстроя РФ от 23 марта 1995 г. N 18-26)

Elements of building constructions fire-resistance test methods. Loadbearing and separating constructions

Взамен СТ СЭВ 1000-78, СТ СЭВ 5062-85

1 Область применения

1.2. Стандарт применяют для:

Несущих, самонесущих и навесных стен и перегородок без проемов;

Покрытий и перекрытий без проемов с подвесными потолками (при применении их для повышения предела огнестойкости конструкции) или без них;

Колонн и столбов;

Балок, ригелей, элементов арок, ферм и рам, а также других несущих и ограждающих конструкций.

При установлении пределов огнестойкости конструкций в целях определения возможности их применения в соответствии с противопожарными требованиями нормативных документов (в том числе при сертификации) следует применять методы, установленные настоящим стандартом.

ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования

СТ СЭВ 383-87 Пожарная безопасность в строительстве. Термины и определения

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины.

Несущие конструкции (элементы) - конструкции, воспринимающие постоянную и временную нагрузку, в том числе нагрузку от других частей зданий.

Огнестойкость конструкции - по СТ СЭВ 383.

Самонесущие конструкции - конструкции, воспринимающие нагрузку только от собственного веса.

Ограждающие конструкции - конструкции, выполняющие функции ограждения или разделения объемов (помещений) здания. Ограждающие конструкции могут совмещать функции несущих (в том числе самонесущих) и ограждающих конструкций.

4 Стендовое оборудование

4.2 При испытании ограждающих конструкций регулирующее устройство системы дымовых каналов должно обеспечивать избыточное давление в огневом пространстве печи. При испытании вертикальных ограждающих конструкций избыточное давление должно поддерживаться на высоте не менее чем верхние 2/3 проема печи.

Через 5 мин после начала испытания избыточное давление должно составлять Па:

При испытании горизонтальных элементов - на расстоянии 100 мм от обогреваемой поверхности образца;

При испытании вертикальных элементов - на высоте, равной 3/4 вертикального размера проема печи, считая от низа.

5 Температурный режим

По ГОСТ 30247.0.

6 Образцы для испытаний конструкций

Образцы для испытаний конструкций должны соответствовать ГОСТ 30247.0 и иметь проектные размеры.

Если образцы таких размеров испытать не представляется возможным, то минимальные размеры образцов и проемов печей принимают такими, чтобы обеспечить минимальные размеры зоны огневого воздействия на образец в соответствии с приведенными в таблице 1.

Таблица 1

7 Проведение испытаний

7.2.1 Образцы несущих и самонесущих конструкций должны испытываться под нагрузкой. Распределение нагрузки и условия опирания образцов должны соответствовать расчетным схемам, принятым в технической документации.

7.2.2 Испытательную нагрузку устанавливают из условия создания в расчетных сечениях образцов конструкций напряжений, соответствующих их проектным значениям или технической документации.

7.2.3 При определении проектных значений напряжений следует учитывать только постоянные и временные длительные нагрузки в их расчетных значениях с коэффициентом надежности, равным 1.

7.2.4 При приложении нагрузки необходимо обеспечить условие, чтобы при деформации образца грузы не смещались и не влияли на величину предела огнестойкости вследствие изменения условий теплообмена с окружающей средой.

Нагрузку устанавливают не менее чем за 30 мин до начала испытания и поддерживают (с точностью ) постоянной в течение всего времени испытания.

7.3 Расстановка термопар

7.3.1 Среднюю температуру на необогреваемой поверхности образцов ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий и др.) определяют как среднее арифметическое показаний не менее чем пяти термопар. При этом одну термопару располагают в центре, а остальные - в середине прямых, соединяющих центр и углы проема печи.

7.3.2 В случае испытания образцов конструкций, состоящих из отдельных элементов, необходимо, чтобы их стыковые соединения не совпадали с местами установки термопар, предназначенных для измерения средней температуры необогреваемой поверхности.

7.3.3 Для определения температуры в любой точке поверхности образца следует устанавливать термопары (или использовать переносную термопару) в таких местах не обогреваемой поверхности образцов ограждающих конструкций, в которых ожидается появление максимальной температуры (например, в зоне ребер, стыков, металлических закладных деталей и т.п.).

При определении средней температуры необогреваемой поверхности эти точки в расчет не принимают.

Места расположения термопар для измерения температуры на необогреваемой поверхности образца ограждающей конструкции в любом случае должны располагаться не ближе 100 мм от края проема печи.

7.3.4 При испытании колонн, столбов, балок, элементов ферм и других стержневых конструкций термопары для измерения температуры материалов конструкции, при необходимости выполнения таких измерений, устанавливают в плоскостях, перпендикулярных продольной оси образца, расположенных не реже чем через 1 м друг от друга и не ближе 200 мм от внутренней поверхности печи. Одна из этих плоскостей должна быть расположена в центре длины образца.

7.4 Образцы наружных стен испытывают при воздействии тепла со стороны, обращенной при эксплуатации к помещению; покрытия и перекрытия - снизу; балки - с трех сторон; колонны, столбы и фермы - с четырех или с трех сторон с учетом реальных условий использования и наихудшего ожидаемого результата испытания.

Образцы конструкций однослойных и симметричных многослойных внутренних стен испытывают с одной стороны, многослойных несимметричных - с каждой стороны, кроме тех случаев, когда неблагоприятная сторона может быть заранее установлена или известно направление огневого воздействия.

8 Предельные состояния

8.1 При испытании несущих и ограждающих конструкций различают следующие предельные состояния.

8.1.1 Потеря несущей способности R вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций, значения которых приведены в приложении А .

8.1.2 Потеря теплоизолирующей способности I вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С или любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания или более 220°С независимо от температуры конструкции до испытания.

8.1.3 Потеря целостности Е в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя. В процессе испытания потерю целостности определяют при помощи тампона по ГОСТ 30247.0 , который помещают в металлическую рамку с держателем и подносят к местам, где ожидается проникновение пламени или продуктов горения, и в течение 10 с держат на расстоянии 20-25 мм от поверхности образца.

Время от начала испытания до воспламенения или возникновения тления со свечением тампона является пределом огнестойкости конструкции по признаку потери целостности.

Обугливание тампона, происходящее без воспламенения или без тления со свечением, не учитывают.

8.2 Для нормирования пределов огнестойкости несущих и ограждающих конструкций используют следующие предельные состояния:

Для колонн, балок, ферм, арок и рам - только потеря несущей способности конструкции и узлов R;

Для наружных несущих стен и покрытий - потеря несущей способности R и целостности Е, для наружных ненесущих стен - Е;

Для ненесущих внутренних стен и перегородок - потеря теплоизолирующей способности I и целостности Е;

Для несущих внутренних стен и противопожарных преград - потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности R, Е, I соответственно.

9 Оценка результатов испытания