Огнезащита несущих металлоконструкций на объектах гражданского и промышленного строительства

За последние несколько лет законодательная и нормативная база, регламентирующая вопросы обеспечения пожарной безопасности, претерпела значительные изменения.

---

Системный анализ требований по огнезащите несущих металлических конструкций на объектах гражданского и промышленного строительства провел кандидат технических наук, генерал-майор внутренней службы в отставке Виктор Кривошонок:

Основополагающими федеральными законами, устанавливающими минимально необходимые требования пожарной безопасности к зданиям и сооружениям, а также к процессам проектирования, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации зданий и сооружений являются «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009г. № 384-ФЗ и «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008г. № 123-ФЗ. 

Технический регламент о безопасности зданий и сооружений устанавливает, что здание или сооружение должно быть спроектировано и построено таким образом, чтобы в процессе эксплуатации здания или сооружения исключалась возможность возникновения пожара, обеспечивалось предотвращение или ограничение опасности задымления здания или сооружения при пожаре и воздействия опасных факторов пожара на людей и имущество. Также в процессе строительства должна обеспечиваться защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение последствий воздействия опасных факторов пожара на здание или сооружение. В случае возникновения пожара на стройке должны соблюдаться требования о сохранении устойчивости возводимого здания или сооружения, а также о прочности несущих строительных конструкций в течение времени, необходимого для эвакуации людей и выполнения других действий, направленных на сокращение ущерба от пожара.

 Также названный Технический регламент предусматривает, что для обеспечения пожарной безопасности здания или сооружения в проектной документации должны быть обоснованы, в том числе, принимаемые значения характеристик огнестойкости и пожарной опасности элементов строительных конструкций. 

Второй из интересующих нас Технических регламентов - о требованиях пожарной безопасности- , в свою очередь, устанавливает, что защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение последствий их воздействия обеспечиваются, в том числе, применением основных строительных конструкций с пределами огнестойкости и классами пожарной опасности, соответствующими требуемым степени огнестойкости и классу конструктивной пожарной опасности зданий и сооружений, а также применением огнезащитных составов  и строительных материалов (облицовок) для повышения пределов огнестойкости строительных конструкций.

Согласно названному регламенту, здания и сооружения по степени огнестойкости подразделяются на здания, сооружения и пожарные отсеки I, II, III, IV и V степеней огнестойкости, а по конструктивной пожарной опасности -  на классы - С0, С1, С2 и С3. В зданиях и сооружениях должны применяться основные строительные конструкции с пределами огнестойкости и классами пожарной опасности, соответствующими требуемым степени огнестойкости зданий, сооружений и классу их конструктивной пожарной опасности, которые устанавливаются соответствующими нормативными документами.

Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций выбираются в зависимости от степени огнестойкости зданий и сооружений,  а класс пожарной опасности строительных конструкций – в зависимости от принятого класса конструктивной пожарной опасности зданий, сооружений.

Выбор пределов огнестойкости и класса пожарной опасности строительных конструкций осуществляется на основании соответствующих приложений к Техническому регламенту по пожарной безопасности. 

Так, например, для в зданиях и сооружениях I степени огнестойкости предел огнестойкости несущих стен, колонны и других несущих элементов должен составлять R 120 (где R  - потеря несущей способности конструкции и узлов), наружных ненесущих стен - E 30 (где Е – потеря целостности), перекрытий междуэтажных - REI 60 (где I  - теплоизолирующая способность). 

Например, в здании I степени огнестойкости несущие стены, колонны и другие несущие элементы должны потерять собственную несущую способность не ранее чем через 120 минут; наружные ненесущие стены должны потерять свою целостность не ранее чем через 30 минут; перекрытия междуэтажные должны потерять несущую способность, целостность и теплоизолирующую способность не ранее чем через 60 минут. Это минимальное расчетное время необходимое для эвакуации людей. Расчеты основаны на обобщенной статистике пожаротушения.

Металлические конструкции (металлоконструкции) – строительный материал, позволяющий в короткий период времени возводить качественные здания любого назначения. Обычно, металлоконструкции используются как несущие элементы. В некоторых зданиях и сооружениях и как ненесущие элементы и перекрытия междуэтажные.

Недостаток металла –высокая теплопроводность и чувствительность к огню и высоким температурам. Относясь к негорючим материалам, металлоконструкции не могут в течение длительного времени выдерживать воздействие высоких температур, возникающих внутри здания при пожаре. Прочность мягкой малоуглеродистой стали при температуре до 250 °С увеличивается, затем этот предел постепенно снижается, и при 400 °С прочность стали вновь принимает свое первоначальное значение. 

Критическая температура, при которой происходит потеря несущей способности металлоконструкций при нормативной нагрузке, зависит от множества факторов и принимается равной 500 °С. Воздействие высокой температуры незащищенные металлоконструкции могут выдерживать в течение 5-25 минут, далее они теряют механическую прочность, деформируются и разрушаются под воздействием напряжений от внешних нагрузок и температуры. 

Фактический предел огнестойкости металлоконструкций при так называемом стандартном пожаре в зависимости от толщины элементов металлоконструкций и величины действующих напряжений равен 6-15 минутам. 

По нормативам, при применении металлоконструкций в качестве несущих элементов в зданиях и сооружениях I степени огнестойкости, они должны потерять несущую способность не ранее чем через 120 минут. Таким образом, очевидна необходимость повышения их огнестойкости до нормируемого времени. 

Повышение огнестойкости достигается за счет огнезащиты металла, блокирующей тепловой поток от огня к поверхности металлоконструкции, предохраняющей её от быстрого прогревания и позволяющей сохранить несущую способность в течение заданного времени. 

Можно выделить следующие способы огнезащиты стальных конструкций: 

- облицовка конструкций огнезащиты плитными материалами или установка огнезащитных экранов на относе (конструктивный способ); 

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций различных огнезащитных покрытий;

- комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой

рациональное сочетание различных способов огнезащиты.

Способ нанесения  огнезащиты должен соответствовать способу, описанному в протоколе испытаний на огнестойкость и в проекте огнезащиты.

Огнезащита металлоконструкций путем обетонирования по армирующей стальной сетке, оштукатуривания или облицовки негорючими листовыми материалами значительно утяжеляет конструкции и является весьма трудоемкой, что делает ее в ряде случаев неприемлемой. 

Наличие теплоизолирующих экранов позволяет конструкциям при пожаре замедлить прогревание металла и сохранить свои функции в течение определенного времени, то есть до наступления критической температуры, при которой начинается потеря несущей способности. Однако этот способ огнезащиты, в основном по эстетическим соображениям, приемлем только для объектов промышленного и складского назначения. Большее распространение имеют методы с использованием огнезащитных составов, незначительно утяжеляющих конструкции. Наиболее технологичным является нанесение на поверхность объекта тонкослойных вспучивающихся огнезащитных красок и огнезащитных обмазок. 

Их огнезащитные свойства проявляются за счет увеличения толщины слоя и изменения теплофизических характеристик при тепловом воздействии в условиях пожара. Вспучивающиеся огнезащитные краски (покрытия) представляют собой композиционные материалы, имеющие в своем составе полимерное вяжущее и наполнители (антипирены, газообразователи, жаростойкие вещества и стабилизаторы вспененного угольного слоя). При нагревании они разлагаются вокруг защищаемой конструкции с поглощением тепла, происходит выделение инертных газов и паров, которые замещают атмосферный кислород и блокируют конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляя пламя вблизи слоя покрытия, уменьшают радиационный поток тепла и замедляют процесс горения. Вспучивающиеся покрытия содержат компоненты, которые являются источником образования вспененного угольного слоя, покрывающего поверхность конструкции. Этот слой постепенно закоксовывается, становится жестким. 
Вспененный слой, отличаясь низкой теплопроводностью, выполняет функцию теплозащитного экрана, который замедляет распространение тепла по конструкции и ее прогрев, в результате чего обработанный объект значительно позже попадает в область критической температуры.


На территории Российской Федерации для обеспечения огнезащиты строительных конструкций используется широкий спектр средств огнезащитных материалов (штукатурные составы, вспучивающиеся краски, обмазки, минераловатные плиты (маты), сухие штукатурки), имеющие различную огнезащитную эффективность и соответственно достоинства и недостатки.

Общие требования к средствам огнезащиты для стальных конструкций, а также к методам определения огнезащитной эффективности этих средств установлены национальным стандартом ГОСТ Р 53295-2009 “Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности”.

Согласно названному ГОСТ, огнезащитная эффективность средств огнезащиты стальных конструкций в зависимости от наступления предельного состояния подразделяется на 7 групп:

- 1-я группа — не менее 150 мин;

- 2-я группа — не менее 120 мин;

- 3-я группа — не менее 90 мин;

- 4-я группа — не менее 60 мин;

- 5-я группа — не менее 45 мин;

- 6-я группа — не менее 30 мин;

- 7-я группа — не менее 15 мин.

Также стандарт требует предусматривать возможность восстановления средств огнезащиты в течение гарантийного срока эксплуатации и (или) замены после окончания этого срока, устанавливаемого производителем в соответствии с технической документацией.

К сожалению, нормы пожарной безопасности НПБ 232-96 «Порядок осуществления контроля за соблюдением требований нормативных документов на средства огнезащиты» утратили силу. Они устанавливали порядок организации контроля над соблюдением требований стандартов, строительных норм и правил (СНиП), технических условий (ТУ) и других нормативных документов (НД) при производстве и применении средств огнезащиты, а также при эксплуатации огнезащищенных материалов, конструкций и изделий.

В результате – повсеместное несоблюдение производителями работ по огнезащите  проектной и (или) рабочей документации, содержащей обоснование принятых проектных решений по способам и средствам огнезащиты строительных конструкций для обеспечения их предела огнестойкости по ГОСТ 30247, с учетом экспериментальных данных по огнезащитной эффективности средства огнезащиты, а также результатов прочностных и теплотехнических расчетов строительных конструкций с нанесенными средствами огнезащиты. Необходимость разработки проектной документация и (или) рабочей документации, содержащей обоснование принятых проектных решений по способам и средствам огнезащиты строительных конструкций для обеспечения их предела огнестойкости по ГОСТ 30247, с учетом экспериментальных данных по огнезащитной эффективности средства огнезащиты, а также результатов прочностных и теплотехнических расчетов строительных конструкций с нанесенными средствами огнезащиты, предусмотрена требованиями Свода правил "Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» СП 2.13130.2012, утвержденных приказом МЧС Росси от 21.11.2012г. № 693.

И последнее.

В соответствии с пунктом 375 “Правил противопожарного режима в Российской Федерации”, утвержденными Постановлением Правительства РФ от 25.04.2012г. № 390 - работы по огнезащите металлоконструкций производятся одновременно с возведением объекта.

Чем обосновано это требование. Согласно Свода правил "Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» СП 2.13130.2012, утвержденных приказом МЧС Росси от 21.11.2012г. № 693:

- предел огнестойкости узлов крепления и примыкания строительных конструкций между собой должен быть не ниже минимального требуемого предела огнестойкости стыкуемых строительных конструкций и определяется в рамках оценки огнестойкости стыкуемых строительных конструкций.

- предел огнестойкости по признаку R (см. выше) конструкции, являющейся опорой для других конструкций, должен быть не менее предела огнестойкости опираемой конструкции.

Очевидно, что при проведении огнезащиты металлоконструкций после монтажа других строительных конструкций будет технологически невозможно обеспечить, как предел огнестойкости узлов крепления на конструкции, являющейся опорой для других конструкций, в силу недоступности к данным узлам, так и участок металлоконструкции вместе примыкания к другим строительным конструкциям.