CC BY
85УДК 699.814
КУЗНЕЦОВА Ирина Сергеевна
Кандидат технических наук
НИЦ «Строительство», Москва, Россия
E-mail: irina-yanko@mail.ru
ГРАВИТ Марина Викторовна
Кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия E-mail: marina.gravit@mail.ru
DOI 10.25257/FE.2019.4.28-38 ЗИМИН Сергей Сергеевич
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия E-mail: zimin_sergei@mail.ru
СЕРДОБИНЦЕВ Руслан Михайлович Научно-технический центр «Эталон», Санкт-Петербург, Россия E-mail: bolsheru@gmail.ru
НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
При проектировании зданий и сооружений в части определения требуемых пределов огнестойкости конструкций и назначении огнезащиты важную роль играет однозначная идентификация строительных конструкций как элементов несущей конструктивной системы здания, влияющая на принимаемые технические решения, и, как следствие, на устойчивость всего здания в условиях пожара.
Авторами проанализирована таблица Федерального закона от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», регламентирующая соответствие степени огнестойкости зданий и требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций, а также ряд нормативных документов в отношении требований к пределам огнестойкости конструкций зданий. Установлено, что возможны различные интерпретации при идентификации конструкций и назначении нормируемых пределов огнестойкости. Предложены изменения для таблицы 21 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности и проекта СП «Здания и комплексы высотные. Требования пожарной безопасности».
Сделан вывод, что в проектной документации необходимы не только сведения о несущих конструкциях, участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, но и расчётные обоснования соответствия требуемых и фактических пределов огнестойкости строительных конструкций.
Ключевые слова: здания, сооружения, высотные здания, пожарная безопасность, строительные конструкции зданий, несущие конструкции, требуемые пределы огнестойкости конструкции.
Одной из наиболее распространённых ошибок при разработке специалистами проекта огнезащиты строительных конструкций является неверная идентификация несущего каркаса здания, образованного, как правило, железобетонными и стальными строительными конструкциями, обеспечивающими пространственную неизменяемость и устойчивость здания или сооружения (далее объекта защиты) в целом.
Понятие устойчивости объекта защиты при пожаре в Федеральном законе от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (далее Технический регламент) определяется как свойство объекта защиты сохранять конструктивную целостность и (или) функциональное назначение при воздействии опасных факторов пожара и их вторичных проявлений.
Как правило, при разработке строительной проектной документации инженеры-конструкторы придерживаются типовых решений конструктивных схем зданий, отражающих стандартные способы реализации несущей способности и геометрической неизменяемости объекта защиты. Для обеспечения жёсткости и устойчивости каркасных зданий существуют три варианта реализации пространственных
конструктивных систем: связевая, рамная и рамно-связевая [1].
В связевых системах жёсткость и устойчивость зданий обеспечивается продольными и поперечными связями, в качестве которых могут выступать торцовые стены, вертикальные или горизонтальные связи, либо диафрагмы жёсткости, располагающиеся между колоннами.
В рамных системах жёсткость здания в вертикальном направлении обеспечивается поперечными и продольными рамами за счёт неизменяемости жёстких узлов, образуемых системой стоек, ригелей и рам, а в горизонтальном - за счёт перекрытий, рассматриваемых как жёсткие диафрагмы.
В рамно-связевой конструктивной схеме жёсткость и устойчивость здания обеспечиваются свя-зевой и рамной частями за счёт жёсткого соединения ригелей и колонн, не входящих в связевую конструкцию.
Статьёй 58 и таблицей 21 Технического регламента, аналог которой представлен в таблице 1, регламентируются пределы огнестойкости строительных конструкций по трём признакам наступления предельных состояний в соответствии с ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы
28
© Кузнецова И. С., Гравит М. В., Зимин С. С., Сердобинцев Р. М., 2019
испытаний на огнестойкость. Общие требования»: потере несущей способности Я, потере целостности Е, потере теплоизолирующей способности I.
Согласно таблице 21 Технического регламента, требуемые пределы огнестойкости несущих конструкций отличаются от требуемых пределов огнестойкости перекрытий, покрытий и лестничных клеток. Максимальные значения требуемых пределов огнестойкости конструкций в данной таблице заданы для несущих стен, колонн и других несущих элементов и вполне обоснованы для связевых конструктивных систем зданий, когда устойчивость здания обеспечивается связями или диафрагмами жёсткости.
При жёстких сопряжениях элементов в рамной (или рамно-связевой) пространственной конструктивной системе выход из строя (обрушение) одного или нескольких элементов может привести к изменению конструктивной системы здания, нарушению его пространственной жёсткости, устойчивости и разрушению в целом. По мнению авторов, для зданий, имеющих рамную и рамно-связевую конструктивные системы, нелогично назначать разные значения пределов огнестойкости для разных типов конструкций (например, для колонн и перекрытий), которые в равнозначной степени ответственны за устойчивость конструктивной системы здания в целом.
Пониженные значения нормируемых пределов огнестойкости для конструкций бесчердачных покрытий и наружных ненесущих стен можно объяснить следующим образом. Данные конструкции «замыкают» конструктивную систему объекта защиты соответственно сверху и с боков. По сути, данные конструкции образуют «наружную оболочку» объекта защиты, и на них не опираются
другие конструктивные элементы. Потеря несущей способности верхней несущей оболочки и потеря целостности боковых оболочек не приведёт к потере пространственной жёсткости и (или) к развитию прогрессирующего разрушения объекта защиты (особенно если учесть малую вероятность одновременного действия снеговой и ветровой нагрузки максимальной интенсивности и температурного воздействия от пожара).
Однако вышеприведённые рассуждения, касающиеся элементов бесчердачных покрытий, актуальны, по мнению авторов, только для конструктивных систем объектов защиты, в которых «вклад» этих элементов в образование конструктивной системы в целом, её пространственной жёсткости и устойчивости незначителен. Например, для конструктивных систем зданий повышенной этажности и высотных зданий.
Данным конструктивным системам можно противопоставить, например, конструктивные системы зданий торговых центров, в которых основной торговый объём сосредоточен в едином одноэтажном или многосветном пространстве, образованном системой колонн и ферм (балок), а также прогонов и связей. Потеря несущей способности и устойчивости одной или нескольких ферм, по сути, ставит под вопрос существование всего здания торгового центра в целом.
Следует вывод об актуальности корректировки требуемых пределов огнестойкости конструкций бесчердачных покрытий для торговых центров в таблице 21 Технического регламента. Авторы считают необходимым откорректировать нормативные документы (своды правил) для конкретного класса функциональной пожарной опасности в зависимости от конструктивной системы зданий и сооружений.
Таблица 1
Соответствие степени огнестойкости и предела огнестойкости строительных конструкций зданий, сооружений и пожарных отсеков согласно Федеральному закону от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
Степень огнестойкости зданий, сооружений Предел огнестойкости строительных конструкций
Несущие стены, колонны и другие Наружные Перекрытия междуэтажные (в том числе Строительные конструкции бесчердачных покрытий Строительные конструкции лестничных клеток
и пожарных отсеков несущие элементы ненесущие стены чердачные и над подвалом) Настилы (в том числе с утеплителем) Фермы, балки, прогоны Внутренние стены Марши и площадки лестниц
■ R 120 Е 30 REI 60 ЯЕ 30 Я 30 ЯЕ1 120 Я 60
R 90 Е 15 REI 45 ЯЕ 15 Я 15 ЯЕ1 90 Я 60
■■■ R 45 Е 15 REI 45 ЯЕ 15 Я 15 ЯЕ1 60 Я 45
■V R 15 Е 15 REI 15 ЯЕ 15 Я 15 ЯЕ1 45 Я 15
V Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется
Примечание. Порядок отнесения строительных конструкций к несущим элементам здания и сооружения устанавливается нормативными документами по пожарной безопасности.
Назначение несущих конструкций заключается в образовании пространственной системы, сочетающей вертикальные и горизонтальные элементы, при этом часто возникает проблема идентификации несущих строительных конструкций зданий и сооружений в аспекте определения требуемых пределов огнестойкости. Рассмотрим определения «несущих конструкций» для объекта защиты в различных нормативных документах.
Согласно п. 5.4.2 СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» (с изменением № 1), к несущим элементам зданий относятся несущие стены, колонны, связи, диафрагмы жёсткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре. Сведения о несущих конструкциях, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, приводятся проектной организацией в технической документации на здание.
Несущие конструкции в ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции» определяются как конструкции (элементы), воспринимающие постоянную и временную нагрузку, в том числе нагрузку от других частей зданий.
Далее, п. 3 в СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» определяет несущие конструкции как строительные конструкции, воспринимающие эксплуатационные нагрузки и воздействия и обеспечивающие пространственную устойчивость здания. К основным несущим конструкциям относятся: фундаменты, ростверки, стены, колонны, пилоны, стойки, перекрытия и покрытия (в том числе балки, арки, фермы, плиты, прогоны), подкрановые балки и фермы, связевые конструкции, элементы жёсткости, стыки, узлы, соединения и размеры площадок опирания.
В ГОСТ 27751-2014 «Надёжность строительных конструкций и оснований. Основные положения» несущей способностью называется максимальный эффект воздействия, реализуемый в строительном объекте без превышения предельных состояний.
Согласно пп. 5.2.2-5.2.3 СП 53-102-2004 «Общие правила проектирования стальных конструкций» значения нагрузок и воздействий, а также предельные значения прогибов и перемещений элементов конструкций принимаются согласно требованиям СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»; при проектировании зданий и сооружений принимаются конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации. Расчётные схемы должны отражать действительные условия работы стальных конструкций. Стальные конструкции следует, как
правило, рассчитывать как единые пространственные системы с учётом факторов, определяющих напряжённое и деформированное состояние, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой.
Для многофункциональных зданий и комплексов требования к огнестойкости строительных конструкций следует принимать в соответствии с Техническим регламентом и СП 2.13130.2012, согласно СП 267.1325800.2016 «Здания и комплексы высотные. Правила проектирования», для объектов защиты (общественных зданий) выше 50 м разрабатываются специальные технические условия, в которых могут обосновываться различные требуемые пределы огнестойкости несущих конструкций, принятые разработчиком.
В соответствии с п. 9.3 СП 160.1325800.2014 «Здания и комплексы многофункциональные. Правила проектирования», к основным несущим конструкциям зданий относятся несущие стены, колонны, связи, диафрагмы жёсткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре. Конструктивная система высотного здания является совокупностью взаимосвязанных несущих конструктивных элементов, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств. Конструктивные системы высотных зданий состоят из вертикальных несущих элементов (колонн, пилонов, стен), горизонтальных несущих элементов (плит перекрытий, покрытия, ферм) и фундамента.
Требуемые пределы огнестойкости несущих конструкций высотных зданий в СП 160.1325800.2014 должны определяться в соответствии с Техническим регламентом с учётом СП 267.1325800.2016 (табл. 2).
Как видно из таблицы 2, к несущим конструкциям относятся только стены и колонны. Под «другими несущими элементами» могут подразумеваться и конструкции покрытий и перекрытий, причём в случае конструктивной схемы с участием стальных аутригерных ферм обеспечить требуемый предел огнестойкости Я180 будет технологически достаточно сложно (см. рисунок).
Для определения основных несущих конструкций следует учитывать нагрузки и воздействия с учётом коэффициентов аварийного сочетания, обеспечивающие безопасность здания.
Как показал анализ нормативных документов, под несущими конструкциями в зданиях и сооружениях могут пониматься различные строительные конструкции, и чёткое определение для несущих конструкций зданий и сооружений отсутствует.
Разработанные в развитие положений Технического регламента нормативные документы, а именно: СП 267.1325800.2016; СП 160.1325800.2014; СП 385.1325800.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения.
Таблица 2
Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций согласно СП 267.1325800.2016
Пределы огнестойкости строительных конструкций
Высота здания, м Основные несущие конструкции здания (несущие стены, колонны и другие несущие элементы) Противопожарные стены и перекрытия для деления здания на пожарные отсеки Шахты лифтов и стены лестничных клеток
До 100 Я 150 ЯЕ1 150 ЯЕ1 150
От 100 до 150 Я 180 ЯЕ1 180 ЯЕ1 180
150 и выше Я 240 ЯЕ1 240 ЯЕ1 240
Правила проектирования. Основные положения»; СП 296.1325800.2017 «Здания и сооружения. Особые воздействия» основаны на принципах идентификации несущих и ненесущих конструкций с требуемыми пределами огнестойкости, отражёнными в таблице 21 Технического регламента, которая, с учётом вышеизложенного, может привести к двум принципиально разным интерпретациям данных.
I вариант. Во втором столбце таблицы 21 Технического регламента указаны все несущие элементы каркаса здания, за исключением тех, которые перечислены в следующих столбцах. Для отдельного конструктивного элемента, например, фермы покрытия, для здания I степени огнестойкости по таблице 21 Технического регламента назначается предел огнестойкости Я30. Следовательно, несмотря на то, что ферма покрытия является несущим элементом, в соответствии с данной таблицей назначается значение не из второго столбца (Я120), а из шестого (Я30).
II вариант. Во втором столбце таблицы 21 Технического регламента указаны все несущие элементы каркаса здания, а в следующих столбцах - несущие элементы, не относящиеся к основному каркасу здания (например, конструкции антресолей, вставок и т. п.), а также ненесущие элементы. В данном случае для отдельного конструктивного элемента, например, фермы покрытия, для здания I степени огнестойкости назначается значение предела огнестойкости из второго столбца Я120, так как ферма покрытия
относится к несущим конструкциям каркаса рассматриваемого здания.
Поскольку плиты перекрытий являются несущими конструкциями, их также можно отнести как ко второму, так и к четвёртому столбцу таблицы 21 Технического регламента.
В настоящее время помимо определения несущих конструкций и информации об их назначении, в п. 5.4.2 СП 2.13130.2012 уточняется, что сведения о несущих конструкциях, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, приводятся проектной организацией в технической документации на здание.
Применение несущих конструкций, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, не рассматривается типовыми схемами ввиду неэффективности с точки зрения прочностных характеристик и экономической нецелесообразности. Другими словами, любое здание состоит из строительных конструкций:
а) участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания (то есть несущих);
б) выполняющих ограждающие функции (ненесущих);
в) совмещающих несущие и ограждающие функции.
Остаётся неясным уточнение в п. 5.4.2 СП 2.13130.2012 в назначении несущих строитель-
ных конструкций в части выполнения ими функций в обеспечении устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре. Исходя из данного определения, можно сделать вывод о том, что техническая документация (проектная и рабочая) на здание или сооружение должна содержать сведения о:
- несущих строительных конструкциях, участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при обычных условиях;
- несущих строительных конструкциях, участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре.
В проекте новой редакции СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» несущие конструкции определяются согласно ГОСТ 30247.1-94:
- несущие элементы здания: несущие конструкции, обеспечивающие общую прочность и пространственную устойчивость здания, а также предотвращающие прогрессирующее (лавинообразное) разрушение его конструкций за пределами очага пожара (п. 3.13 ГОСТ 30247.1-94);
- несущие конструкции (элементы): конструкции, воспринимающие постоянную и временную нагрузку, в том числе нагрузку от других частей зданий (п. 3.1 ГОСТ 30247.1-94).
Согласно п. 3.1 СП 2.13130.2012, термин «огнестойкость строительной конструкции» обозначает способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара.
При этом «к несущим элементам зданий следует относить несущие стены, колонны, а также связи, диафрагмы жёсткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они обеспечивают общую прочность и пространственную устойчивость здания. Сведения о несущих конструкциях, являющихся несущими элементами здания, приводятся проектной организацией в технической документации на здание».
Таким образом, если в технической документации на здание будут сведения о несущих конструкциях
здания, представляющих собой жёсткий каркас колонн и перекрытий, тогда для всех несущих конструкций (и вертикальных и горизонтальных) должны быть назначены аналогичные пределы огнестойкости.
Для однозначного понимания и идентификации конструкций при назначении требуемого предела огнестойкости предлагается внести в таблицу 21 Технический регламент корректировку заголовков (таблица 3).
С учётом того, что предел огнестойкости узлов крепления по признаку Я и примыкания по признакам Е, Е1 строительных конструкций между собой, за исключением специально оговоренных случаев и противопожарных преград, должен быть не ниже требуемого предела огнестойкости стыкуемых строительных конструкций и определяется в рамках оценки огнестойкости стыкуемых строительных конструкций (п. 5.2.1 СП 2.13130.2012), именно для жёстких расчётных схем зданий таблица 21 Технического регламента может иметь вид, представленный в таблице 4.
Как показал анализ нормативных документов по пожарной безопасности, порядок отнесения строительных конструкций к несущим элементам здания и сооружения в них чётко не отображается [2-10]. При этом ответственность за обеспечение механической и пожарной безопасности лежит на проектной организациив связи с чем таблица 21 Технического регламента может быть интерпретирована в третьем варианте (таблица 5). Требуемые пределы огнестойкости маршей и площадок лестниц приняты по аналогии с Техническим регламентом, за исключением II степени огнестойкости, с учётом требуемых пределов огнестойкости к междуэтажным перекрытиям, указанных в данном законодательном акте.
Требуемые пределы огнестойкости к конструкциям лестничных клеток (марши и площадки) следует дополнительно обосновать с учётом натурных экспериментов, практики расследования пожаров и результатов моделирования реальных пожаров. Также согласно ч. 4 ст. 87 Технического регламента на незадымляемых лестничных клетках типа Н1 допускается предусматривать лестничные площадки и марши с пределом огнестойкости Я 15,
Таблица 3
I интерпретация для заголовков таблицы 21 Технического регламента
Степень огнестойкости
зданий, сооружений и пожарных отсеков
Пределы огнестойкости строительных конструкций
Строительные конструкции здания или сооружения
Несущие стены и стержневые Плиты перекрытий Конструкции бесчердачных покрытий Конструкции лестничных клеток Конструкции наружных
конструкции (колонны, балки, рамы, арки, фермы и т. п.) междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалом) Плиты и настилы Фермы, балки, (в том числе прогоны с утеплителем) „ Марши Внутренние ' ' г и площадки стены лестниц ненесущих стен
Таблица 4
II интерпретация для таблицы 21 Технического регламента
Пределы огнестойкости строительных конструкций
Степень огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков Несущие стены и стержневые Наружные Плиты междуэтажных перекрытий (в том числе чердачные и над подвалом) Конструкции бесчердачных покрытий Конструкции лестничных клеток
(колонны, балки, рамы, арки, фермы и т. п.) ненесущие стены Плиты и настилы (в том числе с утеплителем) Фермы, балки, прогоны Внутренние стены Марши и площадки лестниц
■ Я 120 Е 30 Ш-66-120 ЯЕ 30 Я 30 R 120 REI 120 Я 60 R 120
II Я 90 Е 15 Ш-45 НБ1 90 ЯЕ 15 Я 15 R 90 REI 90 О /СП Я 60 R 90
■II Я 45 Е 15 ЯЕ! 45 ЯЕ 15 Я 15 R 45 REI 60 Я 45
IV Я 15 Е 15 ЯЕ! 15 ЯЕ 15 Я 15 REI 45 Я 15
V Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется
Примечание. Порядок отнесения строительных конструкций к несущим элементам здания и сооружения устанавливается нормативными документами по
пожарной безопасности.
Таблица 5
III интерпретация для таблицы 21 Технического регламента
Степень Пределы огнестойкости строительных конструкций
огнестойкости зданий, сооружений, и пожарных отсеков Несущие стены и стержневые Плиты перекрытий Конструкции бесчердачных покрытий Конструкции лестничных клеток Конструкции наружных
конструкции (колонны, балки, рамы, арки, фермы и т. п.) междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалом) Плиты и настилы (в том числе с утеплителем) Фермы, балки, прогоны Внутренние стены Марши и площадки лестниц ненесущих стен
I Я 120 REI 120 ЯЕ 30 Я 120 REI 120 Я 60 Е 30
II Я 90 REI 90 ЯЕ 15 Я 90 REI 90 Я 45 Е 15
III Я 45 REI 45 ЯЕ 15 Я 45 REI 60 Я 45 Е 15
IV Я 15 REI 15 ЯЕ 15 Я 15 REI 45 Я 15 Е 15
V Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется
Примечание. Сведения о несущих конструкциях, участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания или сооружения, приводятся проектной организацией в технической документации на здание. Плиты перекрытий (в том числе чердачные и над подвалом), фермы, балки, прогоны, марши и площадки лестниц лестничных клеток, участвующие в общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания или сооружения, должны быть с пределами огнестойкости не ниже (идентичными или выше) несущих стен и стержневых конструкций.
и данные конструкции могут участвовать в общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания или сооружения.
В настоящее время практически завершилось публичное обсуждение нового свода правил «Здания и комплексы высотные. Требования пожарной безопасности», который устанавливает требования пожарной безопасности при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации высотных зданий и сооружений класса функциональной пожарной опасности Ф1.3 (многоквартирные жилые дома) высотой более 75 м, зданий и сооружений других классов функциональной пожарной опасности высотой более 50 м.
Проект нового свода правил во многом заимствует положения отменённого документа МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве». Рассмотрим регламентирование требуемых пределов огнестойкости в МГСН 4.19-2005 (табл. 6) и сравним с модификацией, представленной в новом своде правил по высотным зданиям (табл. 7).
Анализ таблиц 6 и 7 показывает, что таблица МГСН 4.19-2005, применяемая ранее, была достаточно подробной и чётко разграничивала типы конструкций.
Таблица-аналог в новом своде правил для высотных зданий (табл. 7) содержит противоречия,
Таблица 6
Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций согласно МГСН 4.19-2005
№ п/п Наименование конструкций R, мин E, мин I, мин
1 Несущие стены
1.1 Наружные 180 60 НН
1.2 Внутренние 180 п. 5 п. 5
1.3 Противопожарные 180 180 180
2 Колонны 180 НН НН
3 Самонесущие стены
3.1 Наружные 90 60 НН
3.2 Внутренние 90 п. 5 п. 5
3.3 Противопожарные 180 180 180
4 Наружные ненесущие стены (из навесных панелей) НН 60 НН
5 Внутренние ненесущие стены (перегородки)
5.1 Между гостиничными номерами, офисами и т. д. НН 60 60
5.2 Отделяющие помещения от атриума; между коридорами и номерами гостиниц, офисами и т. д. НН 60 60
5.3 Отделяющие помещения для аварийного генератора и дизельных электростанций НН 180 180
5.4 Отделяющие торговые залы площадью более 2 000 м и другие помещения зального типа для одновременного пребывания более 500 чел. НН 180 180
5.5 Отделяющие квартиры друг от друга и от других помещений и коридоров НН 120 120
5.6 Отделяющие лифтовые холлы НН 60 60
5.7 Отделяющие лифтовые холлы и тамбуры лифтов для транспортирования пожарных подразделений НН 120 120
5.8 Отделяющие встроенную баню сухого жара от других помещений НН 60 60
5.9 Отделяющие помещения предприятий бытового обслуживания площадью более 300 м, в которых применяются легковоспламеняющиеся вещества НН 60 60
5.10 Отделяющие помещения для книгохранилищ, архивов и т. д. НН 180 180
5.11 Отделяющие помещения трансформаторных подстанций НН 60 60
6 Стены лестничных клеток
6.1 Внутренние 180 180 180
6.2 Наружные 180 60 НН
7 Элементы лестничных клеток (площадки, косоуры, балки, марши) 60 НН НН
8 Элементы перекрытий
8.1 Междуэтажных и чердачных: - балки, ригели, рамы, фермы - плиты, настилы 180 120 НН 120 НН 120
8.2 Междуэтажных и чердачных над и под помещениями по пп. 5.3 и 5.4: - балки, ригели, рамы, фермы - плиты, настилы 180 180 НН 120 НН 120
8.3 Противопожарных 180 180 180
9 Элементы покрытий
9.1 Предназначенные для эвакуации и спасения людей, а также размещения площадки для вертолета или спасательной кабины на кровле: - балки, ригели, рамы, фермы - плиты, настилы 180 120 НН 120 НН 120
9.2 Над другими помещениями: - балки, ригели, рамы, фермы - плиты, настилы 30 30 НН 30 НН НН
10 Ветровые связи Как балки, ригели, рамы, фермы по пп. 8 и 9
11 Конструкции шахт
11.1 Лифтовые и коммуникационные шахты, каналы и короба, не пересекающие границы пожарных отсеков 120 120 120
11.2 Лифтовые шахты, пересекающие границы пожарных отсеков, и шахты лифтов для транспортирования пожарных подразделений 180 180 180
11.3 Шахты, каналы и короба, пересекающие границы пожарных отсеков 180 180 180
Примечания: 1) НН - не нормируется; 2) для зданий высотой более 100 м предел огнестойкости, как правило, устанавливается REI 240, R 240; 3) для зданий высотой более 100 м предел огнестойкости устанавливается REI 180, EI 180.
Таблица 7
Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций (фрагмент таблицы 6.1 проекта СП «Здания и комплексы высотные. Требования пожарной безопасности»)
№ п/п Наименование конструкций (элементов зданий) Минимальный предел огнестойкости, мин Высота здания, м
До 100 включительно От 100 до 150 включительно Более 150
1 Несущие колонны, стены, связи, диафрагмы жёсткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы) R 150 R 180 R 240
2 Наружные ненесущие стены, в том числе: - типы 1, 2 и 4.1; - типы 3 и 4.2 E 60 EIW 60 E 60 EIW 60 E 60 EIW 60
3 Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами) REI 120 REI 120 REI 120
4 Элементы покрытий: - настилы; - балки, ригели, прогоны, рамы, фермы RE 30 R 30 RE 30 R 30 RE 30 R 30
5 Элементы покрытий, предназначенных для эвакуации и спасения людей, а также для размещения площадки для вертолета или спасательной кабины на кровле: - настилы; - балки, ригели, прогоны, рамы, фермы RE 120 R 180 RE 120 R 180 RE 120 R 180
6 Конструкции лестничных клеток: - внутренние стены; - марши и площадки REI 150 R 60 REI 180 R 60 REI 240 R 60
которые будут приводить к ошибкам проектирования в части обеспечения огнестойкости строительных конструкций и пожарной безопасности. Обозначим некоторые из них:
- плиты перекрытий можно отнести как к первой, так и к третьей строке с разными значениями нормируемых параметров;
- третья строка «перекрытия междуэтажные...» может относиться как к конструкциям балок, так и к плитным конструкциям, но предел огнестойкости балок назначается по первой строке таблицы;
- элементы покрытий можно отнести как к первой, так и к четвёртой строкам, так как покрытия всегда являются несущими (воспринимают, как минимум, собственный вес и снег);
- в четвёртой строке следует уточнить: «элементы чердачных покрытий»;
- для стен, плит перекрытий и настилов следует нормировать не предельное состояние R (см. первую строку таблицы 7), а REI;
- перекрытие верхнего этажа здания или сооружения (под вертодромом) должно выполняться в соответствии с требованиями для противопожарных перекрытий I типа СП 135.13130.2012 «Вертодромы. Требования пожарной безопасности», а общие требования по обеспечению огнестойкости объектов защиты и предотвращению распространения пожара следует принимать по СП 2.13130.2012. Таким образом, настилы для
вертолетной площадки должны быть REI 150, а не RE 120, как в таблице 7.
Из вышесказанного следует, что необходимы пересмотр и значительная корректировка положений таблицы «Пределы огнестойкости строительных конструкций», представленной в проекте свода правил. В частности, в первой строке следует удалить слова «плиты, настилы» из скобки; в третьей строке следует заменить «перекрытия междуэтажные» на «плиты перекрытий и настилы», в четвёртой строке следует уточнить «элементы чердачных покрытий» и т. д.
Таким образом, к несущим строительным конструкциям объекта защиты относятся все элементы здания (в том числе фермы, плиты перекрытия, прогоны бесчердачных покрытий), если они образуют его несущий каркас. Пределы огнестойкости некоторых конструкций в ряде действующих нормативных документов назначены противоречиво, что приводит к проблемам в проектировании зданий и сооружений (в первую очередь, высотных и многофункциональных) с позиций объёмно-планировочных и конструктивных решений в целях обеспечения пожарной безопасности.
Без детального анализа строительной конструкторской документации возрастает риск принятия некорректных технических решений в части обеспечения требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций зданий и сооружений.
В настоящее время актуальными являются исследования, направленные на научное обоснование нормирования пределов огнестойкости несущих конструкций высотных и уникальных зданий и сооружений [11-18].
Также требуется обоснованная корректировка положений Федерального закона от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях
пожарной безопасности» и норм проектирования высотных зданий в части нормирования требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций с учётом конструктивных систем зданий.
Качественное проектирование зданий и сооружений с обеспечением огнестойкости строительных конструкций является залогом пожарной безопасности объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маклакова Т. Г., Нанасова С. М., Шарапенко В. Г., Балаки-на А. Е. Архитектура. Учебник. М.: АСВ, 2004. 472 с.
2. Gravit M., Mikhailov E, Svintsov S., Kolobzarov A, Popovych I. "Fire and Explosion Protection of High-Rise Buildings by Means of Plaster Compositions", Materials Science Forum, vol. 871, pp. 138— 145, 2016. DOI 10.4028/www.scientific.net/MSF.871.138
3. Иванов В. Н. Комплексный подход к определению требуемых пределов огнестойкости высотных жилых зданий // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 1. С. 28-38. DOI: 10.25257/FE.2018.1.28-38
4. Пронин Д. Г., Конин Д. В. Проблемы применения стальных и железобетонных несущих конструкций высотных зданий с точки зрения их огнестойкости / Пожаровзрывобезопасность. 2018. T. 27. № 1. С. 50-57. doi.org/10.18322/PVB.2018.27.01.50-57
5. Мешалкин Е. А. Огнезащита: проблемы и перспективы // Архитектура и строительство. 2017. № 2 (142). С. 21-23.
6. Давыдкин Н. Ф, Мешалкин Е. А. Гибкие технологии проектирования систем пожарной безопасности объекта // Пожарная безопасность. 2000. № 3. С. 94-99.
7. Соломонов В. В., Кузнецова И. С. Обеспечение огнестойкости и огнесохранности при проектировании монолитных железобетонных перекрытий высотных зданий // Пожарная безопасность в строительстве. 2011. № 1. С. 32-34.
8. Сюй Пэйфу, Фу Сюеи, Ван Цуйкунь, Сяо Цунчжэнь Проектирование современных высотных зданий. М.: АСВ, 2008. 469 с.
9. Костерин И. В., Муслакова С. В., Присадков В. И., Фадеев В. Е. Надёжность железобетонных плит перекрытий в условиях пожаров // Пожарная безопасность. 2016. № 3. С. 94-97.
10. Пузач С. В., Зернов С. И., Богатищев А. И., Карпов С. Ю. Расчёт фактических пределов огнестойкости строительных конструкций с учётом реальных параметров пожара, действий систем пожаротушения, механической вентиляции и дымоудаления: (математическая модель и методика расчета). Саранск: Мордовское книжное издательство. 2004. 80 с.
11. Ройтман В. М. О физическом смысле и основных подходах к оценке показателя «эквивалентная продолжительность
пожара» // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 2. С. 81-85. 001: 10.25257/РБ.2018.2.81-85
12. Соломонов В. В., Кузнецова И. С., Пирогов Ю. М, Соколов М. С. Проблемы обеспечения пожарной безопасности при проектировании высотных зданий // Бюллетень строительной техники. 2008. № 6. С. 54-59.
13. Кирюханцев Е. Е., Иванов В. Н. Проблемы пожарной безопасности высотных зданий и пути их решения [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2013. Вып. 4 (50). Режим доступа: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2013-4/2013-4.html (дата обращения 15.09.2019).
14. Кирюханцев Е. Е, Иванов В. Н. О повышении эффективности тушения пожаров в высотных жилых зданиях [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2013. Вып. 5 (51). Режим доступа: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2013-5/2013-5.html (дата обращения 12.11.2019).
15. Иванов В. Н., Кирюханцев Е. Е. Проблемы разработки и согласования специальных технических условий в области пожарной безопасности [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2016. Вып. 5. Режим доступа: http://academygps. ucoz.ru/ttb/2016-5/2016-5.html (дата обращения 23.11.2019).
16. Мешалкин Е. А. Гармонизация и парадоксы нормативной базы по пожарной безопасности [Электронный ресурс] // Промышленная и экологическая безопасность, охрана труда. 2011. № 2 (52). Режим доступа: https://prominf.ru/article/garmonizaciya-i-paradoksy-normativnoy-bazy-po-pozharnoy-bezopasnosti-0 (дата обращения 23.11.2019).
17. Чуприян А. П., Борзов Б. А, Матюшин А. В. Профилактика и тушение пожаров в высотных зданиях и зданиях повышенной этажности с вентилируемыми фасадами. Учеб. пособие. М.: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2015. 334 с.
18. Шебеко Ю. Н, Шебеко А. Ю, Гордиенко Д. М. Расчётная оценка эквивалентной продолжительности пожара для строительных конструкций на основе моделирования пожара в помещении // Пожарная безопасность. 2015. № 1. С. 31-39.
Материал поступил в редакцию 23 августа 2019 года.
Irina KUZNETSOVA
PhD in Engineering
Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A. A. Gvozdev, Joint Stock Company -Research Center of Construction, Moscow, Russia E-mail: irina-yanko@mail.ru
Marina GRAVIT
PhD in Engineering
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russian Federation E-mail: office.ice@spbstu.ru
Sergei ZIMIN
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russian Federation E-mail: office.ice@spbstu.ru
Ruslan SERDOBINTSEV
Science and Technology Center «Etalon», Moscow, Russia
FIRE RESISTANCE RATING AND IDENTIFICATION OF BUILDING CONSTRUCTIONS
ABSTRACT
Purpose. The authors determined that load-bearing structures in buildings and constructions can be understood as various engineering structures and currently there is no clear definition for load-bearing structures of buildings and constructions. Meanwhile, in designing buildings and constructions to determine the actual fire resistance limits of structures and the objective of fire protection is of great importance for unambiguous identification of engineering structures as elements of the load-bearing structural system of a building. It affects the technical decision-making performance, and, as a consequence, the stability of the entire building under fire conditions.
Methods. For the purposes of the study, the analysis of regulatory documents and legislative acts of the Russian Federation was carried out. In particular, the authors analyzed table 21 "Correspondence of the fire resistance level and the fire resistance limit of engineering structures of buildings, constructions, and fire compartments" of Federal Law No. 123-FL "Technical Regulations on Fire Safety Requirements", which standardizes the compliance of the level and limits of building constructions fire resistance, and also a number of regulatory documents regarding requirements for building constructions fire resistance limits.
Findings. The authors proposed several options to amend table 21 of Federal Law No. 123-FL "Technical Regulations on Fire Safety Requirements" and the code of practice "High-rise buildings and complexes. Fire Safety Requirements."
Research application field. The unambiguity in determining the fire resistance limits of some structures in a number of existing regulatory documents will allow avoiding problems in designing buildings and constructions (primarily, high-rise and multifunctional structures) from the standpoint of space-planning and structural decisions.
Conclusions. The conclusion was made that the design documentation requires not only providing information on load-bearing structures that are not involved in ensuring the overall and geometric stability of a building, but also providing calculated justifications for the compliance of the required and actual building construction fire resistance limits.
Key words: buildings, structures, high-rise buildings, fire safety, structural design of buildings, load-bearing structures, required fire resistance limits of a structure.
REFERENCES
1. Maklakova T.G., Nanasova S.M., Sharapenko V.G., Balakina A.E. Arkhitektura [Architecture]. Moscow, ASV Publ., 2004. 472 p.
2. Gravit M., Mikhailov E., Svintsov S., Kolobzarov A., Popovych I., "Fire and Explosion Protection of High-Rise Buildings by Means of Plaster Compositions", Materials Science Forum, Vol. 871, pp. 138— 145, 2016. DOI 10.4028/www.scientific.net/MSF.871.138
3. Ivanov V.N. Complex approach to determinig required fire-resistance of high-rise residential buildings. Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2018, no. 1, pp. 28-38. DOI: 10.25257/FE.2018.1.28-38 (in Russ.).
4. Pronin D.G., Konin D.V. Problems of application of steel and reinforced concrete bearing structures for tall buildings with respect to their fire resistance. Pozharovzryvobezopasnost, 2018, vol. 27, no. 1, pp. 50-57. doi.org/10.18322/PVB.2018.27.01.50-57 (in Russ.).
5. Meshalkin E.A. Fire protection: problems and prospects. Arkhitektura i stroitelstvo. 2017, no. 2 (142), pp. 21-23. (in Russ.).
6. Davydkin N.F., Meshalkin E.A. Flexible design technologies for fire safety systems of an object. Pozharnaya bezopasnost, 2000, no. 3, pp. 94-99. (in Russ.).
7. Solomonov V.V., Kuznetsova I.S. Ensuring of fire resistance and fire preserveness at the stage of projecting of monolithic ferroconcrete floors for high-rise buildings. Pozharnaya bezopasnost v stroitelstve, 2011, no. 1, pp. 32-34. (in Russ.).
8. Xu Peifu, Fu Xiuyeyi, Wang Cuikun, Xiao Congzhen, editor Xu Peifu. Proektirovanie sovremennykh vysotnykh zdaniy [Design of Modern High-rise Buildings]. Moscow, ASV Publ., 2008, 467 p.
9. Kosterin I.V., Muslakova S.V., Prisadkov V.I., Fadeev V.E. Reliability of concrete floor slabs under conditions of fire. Pozharnaya bezopasnost, 2016, no. 3, pp. 94-97. (in Russ.).
© Kuznetsova I., Gravit M., Zimin S., Serdobintsev R., 2019
37
10. Puzach S.V., Bogatishchev A.I., Zernov S.I., Karpov S.Yu. Raschet fakticheskikh predelov ognestoykosti stroitelnykh konstruktsiy s uchetom realnykh parametrov pozhara, deystviy sistem pozharotusheniya, mekhanicheskoy ventilyatsii i dymoudaleniya: (mat. model i metodika). [Calculation of True Fire Resistance of Building Structures Accounting for Real Parameters of Fire and Operation of Fire Suppression, Forced Ventilation and Smoke Removal Systems (Mathematical Model and Technique)]. Saransk, Mordovian Publ., 2004. 80 p.
11. Roytman V.M. On physical meaning and basic approaches to evaluating "equivalent fire duration" indicator. Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2018, no. 2, pp. 81-85. DOI: 10.25257/FE.2018.2.81-85 (in Russ.).
12. Solomonov V.V., Kuznetsova I.S., Pirogov Yu.M., Sokolov M.S. Problems of ensuring fire safety in the design of high-rise buildings. Byulleten stroitelnoy tekhniki, 2008, no. 6, pp. 54-59. (in Russ.).
13. Kirukhancev E.E., Ivanov V.N. The problems of high-rise buildings fire safety and the ways of their solving. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti, 2013, no. 4 (50), available at: http:// academygps.ucoz.ru/ttb/2013-4/2013-4.html (accessed September 15, 2019) (in Russ.).
14. Kirukhancev E.E., Ivanov V.N. On improving the efficiency extinguishing fires in high-rise buildings. Tekhnologii tekhnosfernoi
bezopasnosti. 2013. no. 5, available at: http://academygps.ucoz.ru/ ttb/2013-5/2013-5.html (accessed September 30, 2019) (in Russ.).
15. Ivanov V.N., Kirukhantsev E.E. Проблемы разработки и согласования специальных технических условий в области пожарной безопасности. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti. 2016, no. 5, available at: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2016-5/2016-5. html (accessed November 21, 2019) (in Russ.).
16. Meshalkin E.A. Harmonization and paradoxes of the regulatory framework for fire safety. Promyshlennaia i ekologicheskaia bezopasnost, okhrana truda. 2011, no. 2 (52), available at: https:// prominf.ru/article/garmonizaciya-i-paradoksy-normativnoy-bazy-po-pozharnoy-bezopasnosti-0 (accessed November 11, 2019) (in Russ.).
17. Chupriyan A.P., Borzov B.A., Matiushin A.V. Profilaktika i tushenie pozharov v vysotnykh zdaniiakh i zdaniiakh povyshennoi etazhnosti s ventiliruemymi fasadami [Prevention and suppression of fires in high-rise buildings and high-rise buildings with ventilated facades]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of EMERCOM of Russia Publ., 2015. 334 p.
18. Shebeko Yu.N., Shebeko A.Yu., Gordienko D.M. Assessment of equivalent fire duration for building structures based on compartment fire modeling. Pozharnaia bezopasnost. 2015, no. 1, pp. 31-39.
