Огнестойкость и теплотехнический расчет

Огнезащитная эффективность различных конструкций

Прежде всего, рассмотрим понятие (определение) огнестойкости:

Огнестойкость – это способность различных строительных конструкций ограничивать распространение огня, а также сохранять необходимые эксплуатационные качества при воздействии высоких температур и в условиях пожара.

Огнестойкость характеризуется двумя основными факторами: 

• пределами огнестойкости;
• распространением огня.

Пределы огнестойкости определяются путем огневых испытаний по стандартной методике и определяются временем действия на конструкцию стандартного пожара (см. далее по тексту) до достижения ею одного из предельных состояний:

1. потери несущей способности (обрушение или прогиб строительной конструкции);
2. повышения температуры необогреваемой поверхности в среднем более чем на 160°С или в любой ее точке более чем на 190°С по сравнению с начальной температурой, либо более 220°С (независимо от температуры до испытаний);
3. образования в конструкции трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя;
4. достижения при испытаниях ненагруженной конструкции температуры, при которой происходят необратимые изменения ее физических свойств.

Стандартный пожар воспроизводится в специальных печах из огнеупорного кирпича (объемная масса 1500-1600 кг/м), путем сжигания керосина с помощью специальных форсунок. Температура в печах контролируется термопарами. Работу форсунок регулируют. Их пламя не должно иметь контакта с контрольными термопарами и поверхностью каждой конструкции. Температура в печи повышается со временем проведения испытания.

Предел огнестойкости конструкции по предельным состояниям 1, 2 и 4 может быть определен расчетным путем, если известны схемы ее разрушения при действии огня, а также если известны тепло-физические, прочностные и деформационные характеристики материалов этой конструкции при воздействии высоких температур.

В общем случае расчет предела огнестойкости по потере несущей способности сводится к решению теплотехнических и статических задач. Теплотехнический расчет заключается в определении температуры по сечению конструкции при действии на нее огня.

Статическую задачу решают на основе выявленной при огневых испытаниях схемы разрушения конструкции и использования уравнений ее равновесия и деформаций.

Статический расчет позволяет найти зависимость снижения прочности конструкции, или роста деформаций конструкции от времени огневого воздействия. По этим зависимостям предел огнестойкости определяется как время, по истечении которого прочность конструкции снижается до величины рабочей нагрузки или ее деформации достигают максимума (предельное состояние 1).

Иногда можно сразу вычислить критическую температуру, вызывающую обрушение конструкции. Затем, решая обратную теплотехническую задачу, нужно рассчитать время прогрева конструкции до критической температуры. Это время принимают за предел огнестойкости.


Описанные выше методы измерения предела огнестойкости подходят для измерения огнестойкости простых изгибаемых элементов из железобетона и металлических конструкций. Критическую температуру для них, в зависимости от степени нагрузки, рассчитывают с учетом ползучести сталей при высоких температурах. В сжатых металлических конструкциях нужно принять во внимание также и их гибкость.

Данные о пределах огнестойкости и распространения огня используют при проектировании зданий и сооружений.

Повышение огнестойкости материалов достигается различными противопожарными методами. Один из них — пассивная огнезащита.

См. также:
- Негорючие материалы;
- Средства огнезащиты и нормы для различных типов помещений;
- Практические решения по огнезащите;
- Подготовка поверхности под огнезащиту;
- Строительные нормы и правила противопожарной безопасности.