Методические пособия по обеспечению огнестойкости стальных конструкций объектов

Комплекс огнезащитных мероприятий разрабатывается уже на этапе проектирования зданий и сооружений, а подчас его нужно рассчитать и для уже существующих объектов. В статье затрагиваются проблемные вопросы, существующие в сфере огнезащиты стальных конструкций, а также рассказывается о документах, которые помогут как проектировщику, так и исполнителю, работающим в этой области.

Огнестойкость, то есть способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара, является одним из ключевых параметров для пожарной безопасности объектов строительства. Логично, что применение негорючих материалов позволяет строить менее пожароопасные объекты.

Идеальным было бы, чтобы огнестойкость обеспечивалась бы самой конструкцией и материалами, из которых она выполнена. Железобетонные конструкции способны обеспечивать высокие пределы огнестойкости за счет защитного слоя бетона, но при этом значительно возрастает их вес, что может не подходить для условий строительства (высокая нагрузка на грунт, фундамент). Чаще применяются стальные конструкции, обеспечивающие высокую прочность при сравнительно меньшем весе. Кроме этого, использование стали позволяет строить высотные здания различных архитектурных форм.

Используемые в строительстве материалы постоянно изучаются и дорабатываются, открываются новые свойства либо уточняются ранее известные. Если для железобетонных конструкций правила обеспечения огнестойкости изложены в СП 468.1325800.2019 "Бетонные и железобетонные конструкции. Правила обеспечения огнестойкости и огнесохранности" и понятны для специалистов, то относительно стальных конструкций у них (дабы иметь возможность проводить расчеты) постоянно возникают вопросы: какова фактическая огнестойкость и каким способом обеспечить требуемую огнестойкость? Такие вопросы встают из-за того, что методики изложены были в основном в учебниках и могли содержать неполные данные.

Ранее было принято, что критическая температура, при которой огнестойкость стальных конструкций значительно снижается, составляет 500 °С. Однако уже в п. 3.5 СП 2.13130 "Свод правил. Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты" (далее СП 2.13130) от 2012 г. ввели понятие "проект огнезащиты", где предел огнестойкости конструкций принимается по результатам прочностных и теплотехнических расчетов, и п. 5.4.3 СП 2.13130.2012, который позволял применять незащищенные стальные конструкции, если их предел огнестойкости не ниже R8. В дальнейшем эти пункты претерпели уточняющие изменения и добавились требования об обосновании предела огнестойкости расчетно-аналитическим методом (п. 5.2.5 СП 2.13130).

Нормативные документы для расчета огнестойкости

Вставал вопрос, как же тогда рассчитать фактический предел огнестойкости.
В 2018 г. ФГБУ ЦНИИП Минстроя, ООО "ПОЖАРНЫЙ ИНЖЕНЕР" и ФГБУ ВНИИПО МЧС России для Ассоциации развития стального строительства (далее АРСС) было выпущено СТО АРСС 11251254.001-018-03 "Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок стальных конструкций", где подняли вопрос проектирования огнезащиты с учетом критической температуры. Стандарт содержит основные формулы и положения для расчета критических температур нагруженных конструкций (прочностной расчет) и времени прогрева (теплотехнический расчет), но без подробностей. В дополнение к СТО АРСС 11251254.001-018-03 в 2023 г. разработано приложение "Методическое пособие по расчету собственного (фактического) предела огнестойкости незащищенных стальных конструкций", где как раз на примерах разобрана методика расчета фактического предела огнестойкости конструкций незащищенных стальных конструкций.

В методическом пособии разобраны все вероятные схемы нагружения конструкций и приложения этой нагрузки, чтобы наглядно показать, как это влияет на огнестойкость конструкций. Отдельно разобраны формулы вычисления изгибающего момента в зависимости от закрепления балок и типа приложенной нагрузки в соответствии с правилами механики, так как ранее в литературе по пожарной безопасности этот вопрос не рассматривался подробно. В примерах выполнено сравнение того, как влияет на огнестойкость конструкции выбор марки стали, формы сечения при примерно одинаковой площади поперечного сечения, погрешность расчета при разном шаге интервала расчетного времени, а также сравнение двух методов (расчетного и графического) определения времени прогрева незащищенных стальных конструкций с точки зрения погрешности. В методическом пособии учтены последние результаты исследований по изменению прочностных характеристик по мере прогрева для разных марок сталей, в том числе специальных сталей повышенной огнестойкости С355П и С390П.

Предел огнестойкости фактический и требуемый

Определив фактические пределы огнестойкости, можно сделать выводы о том, является ли это условием, достаточным для требуемого предела огнестойкости (фактический предел огнестойкости не меньше требуемого либо отвечает условиям, указанным в п. 5.4.3 СП 2.13130) или необходимо применение средств огнезащиты, либо можно заменить сортамент/сечение/марку стали для достижения требуемого предела огнестойкости у конструкций. В каких-то случаях при проектировании объектов это может оказаться определяющим, позволит выполнить только антикоррозийное покрытие, особенно в местах, где есть проблема с логистикой и/или особыми условиями эксплуатации. Например, в условиях Крайнего Севера, где доставка может осуществляться только по зимнику и работы по комплексной окраске невозможно выполнить, но можно доставить заранее окрашенные стальные конструкции и выполнять окраску только в местах соединения при монтаже.

Если предел огнестойкости окажется ниже требуемого, то потребуется решение по повышению огнестойкости конструкций, что также является сложным вопросом на стадии проектирования объектов для людей, не занимающихся огнезащитой профессионально. Найти ответы на возникающие вопросы можно в разработанном СТО АРСС 1251254.001-022-1 "Методические рекомендации по разработке проекта огнезащиты стальных конструкций", к созданию которого приложили руку специалисты ФГБУ ЦНИИП Минстроя, Академии ГПС МЧС России, ФГБУ ВНИИПО МЧС России, НИУ МГСУ, ФГАOУ ВО СПбПУ Петра Великого и специалисты организаций, связанные с проектированием, нанесением, эксплуатацией и обслуживанием огнезащиты, которые на практике сталкивались со многими вопросами, раскрытыми в стандарте организации.

Исходные данные для проекта огнезащиты

Тщательно проработанные технические решения на стадии проектирования позволяют наиболее точно просчитать сметную стоимость объектов без лишних "сюрпризов", которые подчас могут повлиять на окончательную стоимость при реализации объекта. Для проработки таких решений по огнезащите должны быть собраны достаточные начальные данные. Нередко на стадии проектирования об этом не задумываются и приходится прорабатывать такие данные в процессе реализации. Поэтому в стандарте данному вопросу посвящен отдельный раздел "Исходные данные для разработки проекта огнезащиты", где пояснено, что может потребоваться для этих данных.

В методическом пособии по проектированию разобраны ситуации не только для проектируемых объектов, но и для уже существующих. Для существующих объектов характерно, что не всегда сохраняется техническая документация на металлоконструкции, на огнезащиту этих самых металлоконструкций, если она выполнялась. Поэтому при эксплуатации объектов возникает необходимость выполнения замеров и оценки затрат на огнезащиту.

Для эксплуатирующих организаций информация о правильности проведенных замеров, подборе средств огнезащиты также позволяет составить представление о том, насколько объективно оценили работы подрядчики при подаче коммерческих предложений по огнезащите их объекта, насколько компетентны организации, и, естественно, контролировать подрядчиков при выполнении проектной/рабочей документации и выполнении работ, дальнейшей эксплуатации защищенных конструкций.

В помощь исполнителям

Для исполнителей работ в методическом пособии есть ответы на вопросы о том, как считать сложные сечения, какие конструкции учитывать в прочностных расчетах, какие не влияют на огнестойкость конструкции и как такие конструкции красить, на какие свойства огнезащитных составов обращать внимание и каким способом эти свойства должны быть подтверждены, основные плюсы и минусы средств огнезащиты. Положения в стандарте могут помочь исполнителям при обосновании технических решений перед заказчиком на стадии проработки коммерческого предложения, правильно составить проекты огнезащиты и сметы к ним, обосновать работы при приемке работ технадзором. Использование разработанных методических пособий и стандартов, указанных выше, должно облегчить работу проектировщиков и монтажных организаций, позволяя составлять более технически верную документацию, учитывающую реальные потребности на проектируемых и эксплуатируемых объектах.

Иллюстрации предоставлены автором.

Опубликовано в каталоге "Пожарная безопасность"

Изображение от wirestock на Freepik