Применение огнезащитных составов значительно увеличивает стоимость стального каркаса здания - до 100% от стоимости металлопроката покрываемых элементов. В материале рассмотрены случаи, при которых огнезащита металлоконструкций (в первую очередь затрагивающая несущие металлические конструкции) может не применяться, а также способы корректного обоснования такого решения.
Какие нормативные документы регулируют этот вопрос?
• Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» — устанавливает требуемые пределы огнестойкости конструкций в зависимости от степени огнестойкости здания.
• СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» — это свод правил, который устанавливает общие требования по обеспечению огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков.
В каких случаях огнезащита стальных конструкций не требуется?
В практике проектирования часто возникает вопрос: нужна ли огнезащитная обработка для конкретного элемента.
Согласно пункту 5.4.3 СП 2.13130, если требуемый предел огнестойкости конструкции установлен R 15 (RE 15, REI 15), допустимо использовать незащищённые стальные конструкции при выполнении одного из двух условий:
• Предел огнестойкости конструкции по результатам испытаний или расчётов должен составлять R 8 и более.
• Приведённая толщина металла конструкции, определённая в соответствии с ГОСТ Р 53295, должна быть не менее 4 мм.
В практике также встречается термин «приведенная толщина огнезащиты», однако он не используется в нормативной базе и может приводить к некорректной трактовке результатов расчёта, поскольку речь идёт именно о характеристике сечения.
(сделать примечанием)
Подробнее о требованиях к приведённой толщине металла для различных элементов можно почитать в статье.
Таким образом, при требуемом пределе огнестойкости R 15 (RE 15, REI 15) допускается отсутствие огнезащиты при соответствующем обосновании. При требуемом пределе огнестойкости выше R 15 требуется дополнительное проведение огнезащитной обработки стальных конструкций.
Согласно таблице 21 федерального закона №123-ФЗ предел огнестойкости R 15 назначается для следующих конструкций:
• Несущие колонны, перекрытия и бесчердачные покрытия (фермы, балки, прогоны) для зданий IV степени огнестойкости.
• Бесчердачные покрытия (фермы, балки, прогоны) для зданий II - IV степени огнестойкости.
Для конструкций зданий и сооружений V степени огнестойкости предел огнестойкости не нормируется, дополнительная огнезащитная обработка стальных конструкций не требуется.
Рисунок 1 - Таблица №21 федерального закона №123-ФЗ
(можно использовать эту таблицу отсюда Приведенная толщина металла: что такое ПТМ в строительстве, но выделить цветом нужны строки/столбцы)
Обеспечение приведенной толщины металла
В инженерной практике отсутствие огнезащитной обработки при требуемом пределе огнестойкости R 15 часто обосновывается именно обеспечением приведенной толщины металла более 4 мм. Обычно в таком случае все элементы конструкции (например, стропильной фермы) увеличивают до требуемой приведенной толщины.
Например, этот способ отказа от работ по огнезащите отражён в альбомах технических решений покрытий, где все элементы ферм соответствуют минимальной приведенной толщине металла 4 мм.
Здесь плашки на АТРы
Расчетно-аналитический метод определения фактического предела огнестойкости
В п. 5.4.3 СП 2.13130 допускается обоснование предела огнестойкости проведением испытаний или расчетов.
Преимущество этого метода в том, что в ряде случаев он позволяет обосновать требуемый предел огнестойкости для конструкции с приведенной толщиной менее 4 мм. Соответственно, металлоёмкость элементов сокращается, а проектные решения становятся более эффективными и рациональными. (этот абзац тоже мб выделить плашкой.)
Ниже рассмотрена методика расчета собственных (фактических) пределов огнестойкости стальных конструкций аналитическим методом, приведенном в СТО АРСС 11251254.001-018-03 "Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок" [1].
• Данная методика реализована в калькуляторе Расчет предела огнестойкости онлайн: калькулятор огнестойкости металлоконструкций
(здесь типо баннера можно сделать)
Расчет основывается на определении критической температуры — это состояние, при котором прочностные характеристики стали снижаются до уровня рабочих напряжений в сечении. Итогом теплотехнического расчета является время прогрева металла от начала пожара до достижения этой температуры (это и есть предел огнестойкости).
Для оценки фактического предела огнестойкости стальной конструкции расчетно-аналитическим методом необходимо последовательно выполнить две основные задачи: прочностную (статическую) и теплотехническую.
Ниже представлено пошаговое руководство:
Шаг 1. Сбор исходных данных
Для расчетов потребуются следующие сведения из конструкторской документации:
* Вид нагружения и закрепления элемента, для которого проводится расчет: (центральное сжатие/растяжение, изгиб, тип опирания).
* Геометрические характеристики сечения: площадь поперечного сечения (F), момент сопротивления (W), момент инерции (Jmin), периметр обогрева (П).
* Характеристики стали: нормативное сопротивление стали (Ryn).
* Условия нагружения: продольное усилие (Nn) или изгибающий момент (Mn).
Шаг 2. Прочностной расчет (определение критической температуры)
Цель этого этапа — найти критическую температуру (tкр), при которой конструкция теряет несущую способность под нагрузкой.
1. Вычисление коэффициентов снижения прочности:
* Для растянутых и изгибаемых элементов рассчитывается температурный коэффициент снижения предела текучести γт. Например, для изгиба:
* Для сжатых элементов дополнительно рассчитывается коэффициент снижения модуля упругости γe, который учитывает потерю устойчивости:
2. Определение критической температуры (tкр):
* Используя полученные коэффициенты γт и/или γe, необходимо найти соответствующее значение температуры в таблице А.1 приложения А, Методического пособия [2].
* Если расчетное значение коэффициента находится между табличными, применяется метод линейной интерполяции.
* За итоговую критическую температуру принимается наименьшее из значений, полученных по показателям прочности и устойчивости.
Шаг 3. Теплотехнический расчет
Цель — определить время, за которое металл прогреется до найденной критической температуры tкр.
1. Расчет приведенной толщины металла (δпр):
* δпр — это отношение площади сечения к обогреваемому периметру:
* Периметр обогрева (П) зависит от того, сколькими сторонами конструкция открыта огневому воздействию (например, 3-х или 4-х сторонний обогрев при примыкании к плитам или стенам).
2. Определение предела огнестойкости (Пф) аналитическим способом:
Проводится последовательное вычисление температуры стали tст с шагом по времени Δτ (принимают 1 секунду) до достижения критической температуры tкр:
Полученное время, при котором конструкция достигнет критической температуры tкр, является фактическим пределом огнестойкости Пф.
Шаг 4. Проверка результата
Полученный фактический предел огнестойкости (Пф) сравнивается с требуемым по нормам (Птр):
* Если Пф > Птр, конструкция соответствует требованиям пожарной безопасности без дополнительной огнезащиты.
* Если Пф < Птр, необходимо проектирование огнезащиты (обработка огнезащитным составом, нанесение покрытий, облицовки и т.д.).
Подробные примеры расчета для различных конструктивных элементов рассмотрены в Методическом пособии [2].
Пример определения фактического предела огнестойкости расчетным методом
Рассмотрим практический пример, для определения фактического предела огнестойкости будем использовать калькулятор:
Расчет предела огнестойкости онлайн: калькулятор огнестойкости металлоконструкций
Задача: запроектировать стропильную ферму пролетом 24 м.
Геометрию фермы примем по аналогии с техническим решением: https://ese.pro/solutions/promyshlennoe/sistema-pokrytiya-na-osnove-ferm-s-verkhnim-poyasom-iz-dvuta...
Данные для расчета:
• Кровля беспрогонная
• Снеговой район - IV.
• Шаг ферм - 6 м.
• Элементы фермы: пояса - прокатный двутавр, решетка - профильные трубы.
• Степень огнестойкости здания - III.
По результатам статического расчета получены следующие сечения фермы:
Рисунок 2 - Пример. Стропильная ферма пролетом 24м (показана половина фермы)
Далее выполним анализ выполнения требований пожарной безопасности. Согласно таблице 21 федерального закона №123-ФЗ для здания III степени огнестойкости требуемый предел огнестойкости для бесчердачного покрытия - R 15 (ферма с шарнирным опиранием через верхний пояс является бесчердачным покрытием).
Согласно п. 5.4.3 СП 2.13130 при требуемом пределе огнестойкости R 15 допускается применять незащищенные стальные конструкции, если приведенная толщина элементов составляет не менее 4 мм, либо предел огнестойкости конструкции по результатам расчётов не менее R 8.
Для нижнего пояса сечением 15К1 С355 приведенная толщина не обеспечена: 3,98 мм < 4 мм.
Значение приведенной толщины очень близко к требуемому, но применять такое сечение без огнезащиты не допускается. Следующий типоразмер сечения 15К2 значительно тяжелее - на 24%.
Определим фактический предел огнестойкости нижнего пояса расчетным методом.
Вносим в калькулятор все исходные данные и нажимаем "Рассчитать":
Фактический предел огнестойкости не обеспечен: 5.7 мин < R 8.
На расчетный интервал достижения конструкцией критической температуры в значительной мере влияет значение нормативного сопротивления стали. Пробуем увеличить класс стали - примем С390. Повторяем расчет:
Фактический предел огнестойкости обеспечен: 9.2 мин > R 8.
Сравним, какой из вариантов сечения нижнего пояса будет иметь наименьшую стоимость с учётом обеспечения требований пожарной безопасности. В таблице ниже дана оценка стоимости нижнего пояса для одной фермы. Длина профиля принята 24 м, учтена стоимость стальных конструкций (стоимость металлопроката, передела и покраски) и огнезащитной обработки.
Сечение Масса всего, т Площадь поверхности сечения м2/ 1 т Всего площадь поверхности сечения, м2 Стоимость ОГЗ за 1м2 поверхности, руб/м2 Стоимость стальных конструкций, руб/т Оценка стоимости решения с учетом ОГЗ, руб
15К1 С355 0,64 32,03 20,60 5 000 160 000 205 920
15К2 С355 0,76 - - - 160 000 120 960
15К1 С390 0,64 - - - 161 000 103 555
* стоимость металлопроката принята актуальной на 04.2026, стоимость передела и покраски - по среднерыночному уровню
* стоимость ОГЗ принята по среднерыночному уровню для окрасочного типа покрытия
Из таблицы видно, что наименьшая стоимость - для профиля 15К1 С390. Экономия в сравнении с профилем 15К1 С355 с огнезащитой - в 2 раза!
Таким образом, принимаем для нижнего пояса фермы сечение 15К1 С390. Сечение удовлетворяет требованиям пожарной безопасности и может применяться без огнезащитных мероприятий. Для обоснования выбранного сечения в экспертизе прикладываем к РПЗ скриншот расчета и ссылку на [1].
Рассмотренный подход широко применяется на практике. Например, отказ от огнезащитных мероприятий позволяет существенно снизить стоимость конструкций, что показано в реализованном проекте (экономия на огнезащитных мероприятиях в производственном здании).
Аналогичный эффект может достигаться за счёт применения сталей повышенной прочности (покрытие промышленного здания с применением стали класса прочности С390).
Выводы
Обосновать, что не нужна огнезащита при требуемом пределе огнестойкости R 15, можно при выполнении одного из двух условий:
• Предел огнестойкости конструкции по результатам испытаний или расчётов должен составлять R 8 и более.
• Приведённая толщина металла конструкции должна быть не менее 4 мм.
Расчетно-аналитический метод определения фактического предела огнестойкости позволяет в ряде случаев обосновать требования пожарной безопасности при приведенной толщине сечений менее 4 мм. Благодаря этому можно сократить металлоемкость и стоимость конструкций.
Выполнить расчет и получить детальный отчет можно в калькуляторе:
Расчет предела огнестойкости онлайн: калькулятор огнестойкости металлоконструкций
Источники
1. СТО АРСС 11251254.001-018-03. Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок. — М.: Ассоциация развития стального строительства (АРСС), 2018. — 72 с.)
СТО АРСС 11251254.001-018-03 «Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок»
2. Методическое пособие по расчету собственного (фактического) предела огнестойкости незащищенных стальных конструкций по методике СТО АРСС 11251254.001-018-03/Ассоциация развития стального строительства; Д.Г. Пронин, А.Ю. Журавлёв, Р.К. Ибатулин. Москва. 2023. – 104 с.
СТО АРСС «Проектирование огнеащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок»
