Пожарная безопасность крепежа: требования и испытания
Пожарная безопасность крепежа: требования и испытания по ГОСТ 30247 и СП 2.13130
Какие требования пожарной безопасности предъявляются к крепежу в строительных конструкциях?
Пожарная безопасность крепежа регламентируется Федеральным законом № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», СП 2.13130.2020 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты» и ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость». Крепёжные узлы несущих и ограждающих конструкций должны сохранять несущую способность в течение нормируемого предела огнестойкости (R15–R240), а узлы крепления противопожарных преград — в течение времени, соответствующего типу преграды (EI 15–EI 240).
Требования СП 2.13130.2020 к крепежу
Пределы огнестойкости конструкций
| Степень огнестойкости здания | Класс конструктивной пожарной опасности | Предел огнестойкости несущих конструкций | Требование к крепежу |
|---|---|---|---|
| I | C0 | R 120 | Сохранение несущей способности 120 мин при стандартном пожаре |
| II | C0 | R 90 | Сохранение несущей способности 90 мин |
| III | C0, C1 | R 45 | Сохранение несущей способности 45 мин |
| IV | C0–C2 | R 15 | Сохранение несущей способности 15 мин |
| V | Не нормируется | Не нормируется | Без специальных требований |
Требования к материалам крепежа при пожаре
При стандартном температурном режиме пожара (ГОСТ 30247.0-94) температура в помещении достигает:
- 556°C через 5 минут
- 659°C через 10 минут
- 718°C через 15 минут
- 821°C через 30 минут
- 925°C через 60 минут
- 986°C через 90 минут
- 1029°C через 120 минут
Критическая температура для стали, при которой происходит потеря несущей способности (снижение предела текучести на 50%):
| Марка стали | Критическая температура, °C | Предел текучести при 500°C, % от номинала |
|---|---|---|
| Углеродистая (Ст3) | 450–500 | ~60% |
| Низколегированная (09Г2С) | 500–550 | ~65% |
| Высокопрочная (40Х) | 400–450 | ~55% |
| Нержавеющая A2 (304) | 550–650 | ~70% |
| Нержавеющая A4 (316) | 600–700 | ~75% |
Огнестойкость анкерных узлов
Механизмы потери несущей способности при пожаре
- Потеря прочности стали — снижение предела текучести и временного сопротивления при нагреве выше 400°C
- Термическое расширение — разница коэффициентов линейного расширения стали (α = 12×10⁻⁶ K⁻¹) и бетона (α = 10×10⁻⁶ K⁻¹) создаёт дополнительные напряжения в зоне анкеровки
- Деградация бетона — при температуре выше 300°C начинается дегидратация цементного камня, при 500°C — разложение Ca(OH)₂, при 700°C — полная потеря прочности
- Разрушение химического состава — органические смолы химических анкеров деградируют при температурах выше 150–300°C (температура стеклования эпоксидов ~80–120°C, деструкция ~250–350°C)
- Термическое разупрочнение полимерных дюбелей — нейлон (PA6) плавится при 220°C, полипропилен — при 160°C
Расчёт огнестойкости анкерного узла
Расчётное сопротивление анкера при пожаре NRd,fi определяется по EN 1992-4:2018, Annex D:
NRd,fi = NRd × kfi(θ)
где kfi(θ) — коэффициент снижения несущей способности в зависимости от температуры стали θ в анкерной зоне.
Температура стали в анкерной зоне зависит от расстояния до обогреваемой поверхности (толщины защитного слоя бетона) и времени пожара. Для анкера с защитным слоем 30 мм температура стали через 90 минут стандартного пожара составляет ~450–500°C.
Конструктивные решения для повышения огнестойкости
| Решение | Эффект | Применение |
|---|---|---|
| Увеличение защитного слоя бетона | Снижение температуры анкера на 50–100°C на каждые 10 мм | Универсальное |
| Огнезащитные шайбы (интумесцентные) | Вспучивание при нагреве, теплоизоляция головки анкера | Фасадные системы, навесные конструкции |
| Применение нержавеющей стали A4 | Критическая температура выше на 100–150°C | Ответственные узлы, R90–R120 |
| Заглубление головки анкера | Защита головки бетонной пробкой или раствором | Перекрытия, несущие стены |
| Огнезащитные покрытия (штукатурки, краски) | Замедление прогрева на 30–60 минут | Открытые металлоконструкции |
| Специальные огнестойкие химические анкеры | Неорганическая матрица (цементная), стойкость до 1000°C | Тоннели, АЭС, R120+ |
Испытания крепежа на огнестойкость
Методика испытаний по ГОСТ 30247.0-94
Испытания проводятся в огневых печах при стандартном температурном режиме. Образец (анкерный узел в бетонной плите) нагружается расчётной нагрузкой и подвергается нагреву. Критерии предельного состояния:
- R (потеря несущей способности) — обрушение или предельная деформация (перемещение > L/30)
- E (потеря целостности) — образование сквозных трещин или отверстий
- I (потеря теплоизолирующей способности) — повышение температуры на необогреваемой поверхности > 140°C
Классификация анкеров по огнестойкости (ETAG 001, Part 2)
| Класс | Предел огнестойкости | Макс. температура анкера, °C | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| F0 | Без требований | — | Конструкции без требований огнестойкости |
| F30 | 30 мин | ~650 | Малоэтажные здания, R30 |
| F60 | 60 мин | ~750 | Жилые здания до 25 этажей, R60 |
| F90 | 90 мин | ~850 | Высотные здания, R90 |
| F120 | 120 мин | ~950 | Высотные здания > 75 м, R120 |
Заключение
Пожарная безопасность крепежа — неотъемлемая часть обеспечения огнестойкости строительных конструкций. Выбор крепежа должен учитывать требуемый предел огнестойкости конструкции (R15–R240) и температурный режим стандартного пожара. Химические анкеры на органической основе без специальных огнезащитных мер не обеспечивают огнестойкость выше F30. Для конструкций с пределом огнестойкости R90 и выше рекомендуется применение механических анкеров из нержавеющей стали A4 с защитным слоем бетона не менее 30 мм или специальных огнестойких систем с неорганической матрицей.
Нормативные документы
- Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ — Технический регламент о требованиях пожарной безопасности
- СП 2.13130.2020 — Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты
- ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) — Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования
- ГОСТ 30247.1-94 — Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции
- СП 63.13330.2018 — Бетонные и железобетонные конструкции
- СП 16.13330.2017 — Стальные конструкции
- EN 1992-4:2018, Annex D — Design of fastenings under fire exposure
- ETAG 001, Part 2 — Guideline for European Technical Approval, Fire resistance
