
Во время пожара несущие и ограждающие конструкции подвергаются интенсивному тепловому воздействию. Повышение температуры может привести к снижению прочности материалов, появлению деформаций, образованию трещин, потере устойчивости, нарушению целостности или чрезмерному прогреву поверхности, не обращённой к огню.
Чтобы определить, как долго конкретная конструкция способна сохранять требуемые функции при пожаре, устанавливается её предел огнестойкости. Значение может подтверждаться результатами огневых испытаний или определяться расчётным способом по применимой утверждённой методике.
ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ» выполняет расчет огнестойкости строительных конструкций для проектируемых, реконструируемых и эксплуатируемых объектов в Минске и по всей Беларуси. Специалисты работают с железобетонными, стальными, деревянными и другими конструкциями, анализируя их сечение, материалы, нагрузку, схему работы, условия нагрева и предусмотренную огнезащиту.
Результаты расчёта позволяют сопоставить фактическую или проектную огнестойкость элемента с требованием, установленным для конкретного здания. При выявлении несоответствия могут быть определены возможные направления корректировки конструкции или её огнезащиты.
Предел огнестойкости характеризует продолжительность, в течение которой строительная конструкция при установленном огневом воздействии сохраняет нормируемые функции. Он определяется временем до наступления одного или нескольких предельных состояний.
Для разных конструкций нормируются различные признаки. Несущая колонна должна сохранять способность воспринимать нагрузку, а противопожарная стена — дополнительно ограничивать распространение огня и передачу опасного количества тепла в соседнюю часть здания.
Поэтому обозначение огнестойкости может включать одну или несколько букв и числовой показатель. Буквы отражают нормируемые предельные состояния, а число — время в минутах, в течение которого соответствующий критерий должен выполняться.
В зависимости от назначения конструкции при оценке могут рассматриваться:
Например, для несущего элемента может нормироваться показатель R, а для стены или перекрытия, разделяющих помещения, — сочетание REI. Необходимые критерии выбираются не произвольно, а по назначению конструкции и требованиям к зданию.
Число после буквенного обозначения показывает время в минутах, в течение которого конструкция должна сохранять нормируемые свойства при установленном огневом воздействии. Например, обозначение R 60 означает требование по сохранению несущей способности в течение 60 минут, а REI 90 включает несколько критериев продолжительностью 90 минут.
Наступление предельного состояния означает, что конструкция перестала выполнять конкретный нормируемый критерий. Это не всегда совпадает с её физическим обрушением. Например, ограждающая конструкция может сохранять устойчивость, но потерять целостность или теплоизолирующую способность.
Для обоснованного вывода необходимо различать требуемый и фактический пределы огнестойкости. Первый определяется нормативными требованиями и проектными характеристиками здания. Второй подтверждает возможности конкретной конструкции.
Требуемое значение устанавливается с учётом степени огнестойкости здания, назначения конструкции и её роли в общей системе пожарной безопасности. Соответствующие требования к строительным конструкциям приведены в СН 2.02.05-2020 и других применимых нормативных документах.
Для колонн, балок, стен, перекрытий, покрытий, лестничных элементов и противопожарных преград могут устанавливаться разные значения. Поэтому нельзя назначать всей конструкции здания одинаковый предел без проверки функций каждого элемента.
Фактическая огнестойкость подтверждается испытаниями, технической документацией, результатами оценки или расчётом по методике, применимой к конкретному типу конструкции.
Итоговый вывод формируется после сопоставления рассчитанного или подтверждённого значения с требуемым. Если фактический предел не ниже требуемого и выполнены остальные условия применённой методики, конструкция может соответствовать рассматриваемому критерию.
Два элемента одинаковой толщины могут иметь различную огнестойкость. На результат влияют материал, армирование, нагрузка, схема опирания, длина, условия закрепления, количество обогреваемых сторон и наличие огнезащиты.
Поэтому запрос «предел огнестойкости конструкций — расчет» предполагает анализ всего комплекса исходных характеристик, а не поиск одного значения только по геометрическому размеру элемента.
Расчётное обоснование может понадобиться на различных этапах жизненного цикла здания. Чаще всего необходимость возникает, когда фактические характеристики конструкции нельзя подтвердить типовым протоколом испытаний или готовым техническим решением.
Расчёт может выполняться в следующих ситуациях:
Для существующего объекта расчёту может предшествовать обследование. Оно необходимо, если проектные сведения отсутствуют, не соответствуют фактическому состоянию или не позволяют достоверно определить параметры конструкции.
Предел огнестойкости строительной конструкции может определяться экспериментальным или расчётным способом. Выбор зависит от вида элемента, поставленной задачи, наличия применимой методики и требований к подтверждению результата.
Во время испытания образец конструкции подвергается установленному температурному воздействию. Одновременно контролируются его деформации, устойчивость, целостность, температура необогреваемой поверхности и другие параметры, соответствующие нормируемым критериям.
Испытания позволяют оценить конкретный образец или конструктивное решение в предусмотренных условиях. Однако для массивных, крупногабаритных или уникальных элементов подготовка полноразмерного образца может быть технически сложной или экономически нецелесообразной.
Расчётный метод предусматривает моделирование нагрева конструкции и последующее определение её способности выполнять требуемые функции при повышенной температуре.
В зависимости от материала и сложности элемента могут использоваться табличные данные, упрощённые инженерные методы или уточнённые расчётные модели. Возможность применения конкретного подхода устанавливается по действующим нормативным документам.
Наличие программного обеспечения или формулы не означает, что расчётом можно заменить испытание в любой ситуации. Специалист должен подтвердить область применения выбранной методики и соответствие рассматриваемой конструкции установленным ограничениям.
Железобетон обладает сравнительно низкой теплопроводностью, однако при длительном нагреве температура бетона и арматуры повышается. Это приводит к изменению прочностных и деформационных характеристик материалов.
Расчет огнестойкости железобетонных конструкций учитывает совместную работу бетона и арматуры. Особенно важна температура рабочей арматуры, поскольку при нагреве сталь теряет часть прочности и жёсткости.
Расчёт может выполняться для:
Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций может учитывать:
Защитный слой замедляет нагрев рабочей арматуры. Чем глубже арматура расположена от обогреваемой поверхности, тем медленнее повышается её температура. Однако увеличение защитного слоя нельзя рассматривать отдельно от требований к трещиностойкости, сцеплению арматуры с бетоном и общей работе элемента.
Колонна, открытая воздействию огня с четырёх сторон, нагревается иначе, чем элемент, частично защищённый стеной. Для балки важны условия нагрева нижней и боковых поверхностей, а для плиты — воздействие со стороны нижележащего помещения.
После определения температурного состояния оценивается способность нагретого сечения воспринимать расчётные усилия. Учитывается снижение прочности бетона и арматуры, изменение жёсткости и возможное увеличение деформаций.
Для колонн дополнительно имеет значение устойчивость, для балок и плит — изгибающий момент и поперечная сила, а для стен — сочетание несущей и ограждающей функций.
Для существующей конструкции нельзя без проверки использовать типовую схему армирования. Диаметр, количество, расположение стержней и защитный слой должны подтверждаться проектной документацией, исполнительными материалами или результатами обследования.
Сталь обладает высокой прочностью при нормальной температуре, но быстро нагревается при непосредственном воздействии огня. По мере повышения температуры уменьшаются предел текучести и модуль упругости, из-за чего элемент может потерять несущую способность или устойчивость.
Огнестойкость незащищённой стальной конструкции зависит от формы и размеров профиля, интенсивности нагрева, уровня нагрузки, схемы работы и количества обогреваемых сторон.
Одним из важных показателей является соотношение обогреваемой поверхности профиля к площади его сечения. Тонкостенные элементы с развитой поверхностью обычно нагреваются быстрее массивных профилей.
Также учитываются:
Критическая температура соответствует состоянию, при котором нагретый элемент больше не способен воспринимать расчётное воздействие с требуемым уровнем надёжности. Она не является одинаковой для всех стальных конструкций.
Слабо нагруженный элемент может сохранять несущую способность при более высокой температуре, чем аналогичный профиль с высоким уровнем использования. Поэтому применение одного справочного значения без анализа нагрузки требует нормативного обоснования.
Огнезащитные составы, штукатурки, плиты, экраны и облицовки замедляют прогрев стали. Для расчёта необходимы подтверждённые характеристики конкретной системы: толщина, теплопроводность, плотность, способ нанесения или монтажа и область применения.
Нельзя автоматически переносить толщину огнезащиты с другого профиля. Требуемый показатель зависит от приведённой толщины металла, критической температуры и необходимого времени огнестойкости.
При воздействии огня на поверхности древесины образуется обугленный слой. Он частично замедляет дальнейший прогрев, однако эффективное рабочее сечение элемента постепенно уменьшается.
Расчёт деревянной конструкции предусматривает определение глубины обугливания и размеров остаточного сечения к рассматриваемому моменту пожара. Затем проверяется способность оставшейся части элемента воспринимать расчётную нагрузку.
Деревянная балка или колонна может обладать достаточным остаточным сечением, но соединение способно потерять несущую способность раньше. Металлические пластины, болты, нагели и другие элементы нагреваются и передают тепло внутрь древесины.
Если узел влияет на общую устойчивость конструкции, его огнестойкость должна рассматриваться вместе с основным элементом.
Огнезащитная обработка может снижать пожарную опасность материала или влиять на характеристики конструкции только в пределах подтверждённой области применения. Наличие записи о нанесении состава само по себе не всегда является достаточным основанием для увеличения расчётного предела огнестойкости.
Необходимо учитывать вид средства, расход, способ нанесения, состояние покрытия и документы, подтверждающие его характеристики.
Ограждающие конструкции могут выполнять несколько функций одновременно. Помимо устойчивости и несущей способности, они должны препятствовать проникновению пламени и ограничивать прогрев необогреваемой поверхности.
Потеря целостности связана с появлением сквозных трещин, отверстий или других дефектов, через которые на необогреваемую сторону могут проникать пламя и горячие газы.
Расчётные возможности оценки этого критерия зависят от типа конструкции и применимой методики. Для сложных многослойных систем может потребоваться испытательное подтверждение.
Теплоизолирующая способность характеризует ограничение температуры на поверхности, не обращённой к огню. На результат влияют толщина и теплопроводность материалов, влажность, количество слоёв, наличие пустот и особенности соединений.
Если стена или перекрытие воспринимает нагрузку, дополнительно оценивается сохранение несущей способности. Ненесущая перегородка и несущая стена одинаковой толщины могут иметь разные нормируемые критерии.
Расчёт огнестойкости стены не распространяется автоматически на двери, ворота, окна, клапаны, кабельные проходки и места пересечения трубопроводами. Для каждого заполнения проёма или инженерного узла должны быть подтверждены соответствующие характеристики.
Расчёт огнестойкости включает теплотехническую и, при необходимости, статическую часть. Сначала определяется изменение температуры по сечению, затем оценивается работа нагретого элемента.
Для многих расчётных и испытательных задач применяется установленная зависимость температуры от времени. Она позволяет сопоставлять результаты для различных конструкций в одинаковых условиях теплового воздействия.
Использование стандартного режима не означает, что каждый реальный пожар развивается одинаково. Это нормативная модель, применяемая для классификации и проверки конструкций.
В отдельных случаях может рассматриваться температурный режим, определённый с учётом пожарной нагрузки, размеров помещения, площади проёмов, воздухообмена и теплотехнических характеристик ограждений.
Возможность использования такого подхода и его связь с проверкой огнестойкости устанавливаются применимыми нормативными документами и задачей конкретного проекта.
Температурное поле зависит от того, с каких сторон конструкция подвергается огню. Для отдельно стоящей колонны возможно многостороннее воздействие, для стены — одностороннее или двустороннее, а для перекрытия обычно рассматривается нагрев снизу.
Неправильное определение обогреваемого периметра способно заметно изменить скорость прогрева и расчётный результат.
Перечень необходимых сведений зависит от материала, типа конструкции и проверяемого предельного состояния. Для начала заказчик может предоставить проектную документацию и описать, какое решение требуется подтвердить.
Для существующих зданий необходимые характеристики могут уточняться по результатам обследования. Специалисты анализируют геометрию, материал, состояние конструкции, фактическую схему опирания и доступные сведения об армировании или марке стали.
Если отдельные параметры невозможно достоверно установить, это отражается в исходных данных и учитывается при выборе дальнейшего способа подтверждения огнестойкости.
Заказчик передаёт сведения об объекте и указывает конструкцию, огнестойкость которой необходимо подтвердить. Уточняется цель работы: разработка проекта, реконструкция, проверка существующего элемента, подбор огнезащиты или устранение замечаний.
Специалист анализирует назначение конструкции, степень огнестойкости здания и применимые нормативные требования. Определяются необходимые критерии R, E, I или их сочетание.
Изучаются чертежи, материалы, армирование, нагрузки, схема опирания и огнезащита. Формируется перечень недостающей информации.
Метод выбирается с учётом материала, типа элемента, проверяемого предельного состояния и области применения нормативного документа.
Определяется изменение температуры конструкции во времени и распределение температуры по её сечению. Учитываются обогреваемые стороны, свойства материала и защитных слоёв.
С учётом снижения характеристик материалов проверяется несущая способность, устойчивость, целостность или теплоизолирующая способность элемента.
Устанавливается время наступления нормируемого предельного состояния или проверяется способность конструкции сохранять требуемые функции в течение заданного времени.
Заказчик получает документ с исходными данными, применённой методикой, расчётной схемой, промежуточными результатами и выводом о соответствии требуемому пределу огнестойкости.
Состав документа зависит от вида конструкции и поставленной задачи. В него могут входить:
Документ должен позволять проследить происхождение исходных данных и последовательность получения результата. Это особенно важно, если расчёт используется для обоснования нетипового проектного решения.
Если расчёт показывает, что конструкция не обеспечивает требуемый предел, рассматриваются варианты повышения её огнестойкости. Решение выбирается с учётом материала, нагрузки, условий эксплуатации и архитектурных ограничений.
Возможные направления корректировки:
Выбранное мероприятие должно быть повторно проверено расчётом или подтверждено другим предусмотренным способом. Формальное добавление огнезащиты без определения её требуемых характеристик не позволяет сделать вывод о соответствии.
Для стальных и других конструкций может потребоваться определение параметров огнезащитной системы. Цель состоит в том, чтобы ограничить нагрев элемента и не допустить наступления предельного состояния раньше установленного времени.
Толщина покрытия должна определяться для конкретной конструкции. Нельзя назначать её только по требуемому времени без учёта профиля и критической температуры.
Документы на материал могут устанавливать ограничения по типу конструкции, приведённой толщине металла, диапазону толщин покрытия, условиям эксплуатации и способу нанесения. Проектное решение должно соответствовать этим ограничениям.
Результат испытания или расчёта другого элемента нельзя автоматически переносить на конструкцию с иным сечением, армированием, нагрузкой, длиной или схемой опирания.
Огнестойкость несущей конструкции зависит от степени использования её несущей способности. Расчёт без актуальных усилий может дать недостоверный результат.
Если в модели принято одностороннее воздействие вместо трёх- или четырёхстороннего, скорость прогрева элемента может быть существенно занижена.
На эксплуатируемом объекте покрытие может иметь недостаточную толщину, повреждения или отслоения. Расчёт по проектному слою без проверки состояния не всегда отражает фактическую огнестойкость.
Предел огнестойкости и класс пожарной опасности конструкции характеризуют разные свойства. Соответствие по одному показателю не означает автоматического соответствия по другому.
Колонна, балка или деревянный элемент может иметь достаточную огнестойкость, но незащищённое соединение способно потерять работоспособность раньше. Критические узлы необходимо рассматривать в составе общей расчётной схемы.
Расчёт выполняется для конкретной конструкции и установленных исходных условий. Его необходимо проверить после изменений, влияющих на нагрев или несущую способность элемента.
Актуализация может потребоваться, если:
Если изменение затрагивает только часть исходных данных, специалист определяет, требуется ли полный перерасчёт или проверка отдельного расчётного условия.
Цена определяется индивидуально после изучения конструкции и цели работы. Два элемента одинаковых размеров могут значительно различаться по сложности из-за разных материалов, нагрузок и расчётных схем.
На стоимость и продолжительность влияют:
Для предварительной оценки можно передать чертежи конструкции, сведения о материалах, требуемый предел огнестойкости и имеющиеся расчётные усилия.
Фраза «расчет огнестойкость конструкции» может восприниматься как простая проверка по таблице, но фактическая работа требует взаимосвязанного теплотехнического и прочностного анализа.
Необходимо правильно установить требуемый предел, выбрать расчётный метод, определить огневое воздействие, учесть снижение характеристик материалов и проверить нормируемое предельное состояние.
Заказчики ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ» получают:
Расчет огнестойкости конструкций в Минске выполняется для отдельных элементов и для комплексов взаимосвязанных конструкций. При наличии необходимых исходных данных работа также проводится для объектов в других регионах Беларуси.
Другие виды технических обоснований представлены в разделе «Расчёты в области пожарной безопасности».
В предусмотренных нормативными документами случаях предел можно определить расчётным методом. Возможность зависит от типа конструкции, поставленной задачи и наличия методики с подходящей областью применения.
Только если рассматриваемая конструкция соответствует образцу и выполняются условия распространения результата, установленные испытательной или технической документацией. Простого внешнего сходства недостаточно.
Для полноценной проверки несущей способности обычно необходимы диаметр, количество, класс и расположение рабочей арматуры, а также толщина защитного слоя бетона.
Это возможно, если необходимые параметры удаётся установить по результатам обследования и другим достоверным данным. Если критические характеристики определить невозможно, специалист укажет ограничения расчётного подхода.
Огнезащитное покрытие способно замедлять нагрев конструкции, но его эффективность должна быть подтверждена для конкретного типа элемента, приведённой толщины металла, толщины покрытия и требуемого времени.
Если соединение влияет на устойчивость и несущую способность системы, его необходимо учитывать. Огнестойкость основного элемента не гарантирует автоматически работоспособность незащищённого узла.
Это возможно, если элементы действительно имеют одинаковые сечения, материалы, армирование, нагрузки, схемы опирания, условия нагрева и огнезащиту. При различиях необходимо определить наиболее неблагоприятный вариант или выполнить дополнительные проверки.
Расчёт является техническим обоснованием, но итоговую оценку документации выполняет уполномоченная организация в пределах своей компетенции. Существенное значение имеют полнота исходных данных и соответствие конструкции принятой расчётной модели.
Проверка на раннем этапе помогает установить, обеспечивает ли выбранное сечение необходимую огнестойкость и требуется ли дополнительная защита. Это позволяет сравнить варианты до закупки материалов и выполнения строительных работ.
Передайте специалистам ООО «ШМИДТ И ПАРТНЕРЫ» чертежи конструкции, сведения о материалах, расчётных нагрузках и требуемом пределе. После анализа будет определено, можно ли применить расчётный метод и какие дополнительные данные необходимы.
Обоснованный расчёт позволяет связать требования пожарной безопасности с фактической работой конструкции и выбрать решение, которое учитывает не только время огневого воздействия, но и материал, нагрузку, геометрию и условия эксплуатации элемента.