Огнестойкость является одним из ключевых эксплуатационных показателей любого здания или сооружения. Особенно важным аспектом является огнестойкость узлов крепления и сочленения – мест, где отдельные элементы конструкции соединяются между собой. Именно от их поведения в условиях пожара зависит сохранность целостности конструкции, возможность эвакуации людей и ограничение распространения огня.

Что такое предел огнестойкости узла?

Предел огнестойкости узла (далее – ПОУ) – это максимальное время, в течение которого узел соединения сохраняет свои нагрузочные, геометрические и эксплуатационные свойства при воздействии стандартного пожарного режима, установленного нормативными документами.

• Сохраняет несущую способность;
• Не допускает разрушения, которое может привести к падению или смещению элементов конструкции;
• Не способствует ускоренному распространению огня и дыма по зданию;

Нормативно-правовая база (2024‑2026)

В последние годы в России были приняты и обновлены несколько ключевых нормативных документов, регулирующих оценку огнестойкости узлов:

1. ГОСТ Р 71574-2024 – методика испытаний на огнестойкость узлов строительных конструкций. Утверждён приказом Росстандарта от 28 августа 2024 года.
2. ГОСТ 30247.0 и ГОСТ 30247.1 – общие требования и методы испытаний на огнестойкость строительных конструкций.
3. СНиП 21-01-97 (в редакции 2021‑2023) – нормативы по огнезащите зданий, в т.ч. рекомендации по проектированию узлов.
4. Технологический регламент 050877‑К – система огнезащиты стальных конструкций с применением минераловатных плит PAROC FPS‑17.
5. Пособие «Пределы огнестойкости строительных конструкций к СНБ 2.02.01‑98» – практический справочник, используемый проектировщиками.

Классификация узлов по огнестойкости

В соответствии с ГОСТ Р 71574-2024 узлы делятся на следующие группы:

Методика расчёта предела огнестойкости узлов

Для расчёта ПОУ используется комбинация аналитических моделей и экспериментальных данных. Ниже представлен типовой алгоритм, основанный на рекомендациях ГОСТ Р 71574-2024.

Сбор исходных данных

• Тип конструкции (стальная, железобетонная, композитная).
• Геометрия узла (размеры, тип соединения, количество болтов, сварных швов).
• Нормативные нагрузки (мёртвая, эксплуатационная, ветровая, сейсмическая).
• Тепловые свойства материалов (теплопроводность, удельная теплоёмкость, температура плавления).

Выбор температурного режима

Стандартный режим испытаний (по ГОСТ 30247) предполагает нагрев до 950 °C за 15 минут, затем поддержание температуры 950 °C в течение требуемого времени.

Расчёт теплового поля узла

Для расчёта используют уравнение теплопроводности:

ρ·c·∂T/∂t = λ·∇²T + q

где ρ – плотность, c – удельная теплоёмкость, λ – теплопроводность, q – источник тепла (пожар).

Для сложных узлов рекомендуется применять программные комплексы, такие как SCIA Engineer Fire или ANSYS Fire Dynamics Simulator (FDS).

Оценка потери несущей способности

На каждом интервале времени проверяется, не превысила ли температура элементов критическое значение, при котором происходит:

• Потеря прочности стали (≈ 0,6·σ_y при 600 °C).
• Разрушение арматурного бетона (≈ 0,5·f_ck при 500 °C).
• Разрушение сварных соединений (≈ 0,4·σ_y при 550 °C).

Если при заданном времени несущая способность остаётся выше предельно допустимой (обычно 0,9·R_д), то соответствующий интервал считается допустимым для данного узла.

ПОУ определяется как максимальное время, при котором все критерии (нагрузка, деформация, температура) удовлетворяют нормативу. При необходимости проводят корректирующие расчёты с учётом применения огнезащитных покрытий (минераловатных плит, гипсокартонных панелей, огнезащитных красок).

Практические примеры расчётов

Стальный узел крепления колонны к бетонной плите

Исходные данные:

• Колонна – стальная, диаметр 300 мм, сталь С235.
• Плита – железобетон, марка В25, толщина 200 мм.
• Крепление – 8 болтов М20, преднапряжение 120 kN каждый.
• Нормативная нагрузка – 500 kN (мёртвая + эксплуатационная).

Расчёт:

1. Температурный график по ГОСТ 30247: 950 °C за 15 мин.
2. По модели теплопереноса получаем, что температура болтов достигает 600 °C через 120 мин.
3. При 600 °C прочность стали С235 снижается до ≈ 0,6·σ_y ≈ 140 MPa.
4. Расчёт предельной нагрузки при 120 мин: 0,6·R_д ≈ 300 kN < 500 kN → несоответствие.
5. Устанавливаем огнезащитный покрытие – минераловатные плиты толщиной 25 мм (коэффициент снижения температуры болтов на 30 %).
6. После корректировки температура болтов достигает 600 °C только через 210 мин, что позволяет выдержать нагрузку 500 kN.

Сочленение стальных балок в системе «каркас‑плита»

Для стальных балок I‑профиля (200 × 100 × 10 мм) соединённых болтовым способом (12 болтов М16) расчёт показал, что без огнезащиты предел огнестойкости составляет 90 мин. При добавлении огнезащитных листов из гипсокартона (12 мм) – 150 мин, а при использовании комбинированного покрытия (минераловатные плиты + огнезащитная краска) – 240 мин;

Рекомендации по проектированию огнестойких узлов

1. Выбор материалов – предпочтительно использовать сталь с повышенной температурной стойкостью (S355, S460) и бетон с добавками, снижающими теплопроводность.
2. Оптимизация геометрии – уменьшать площадь поверхности, подверженной прямому воздействию огня (например, скрывать болты под покрытием).
3. Применение огнезащитных покрытий – минераловатные плиты, гипсокартон, керамические штукатурки, огнезащитные краски. Необходимо учитывать их тепловой коэффициент (R‑значение) и толщину.
4. Контроль за преднапряжением – преднапряжённые соединения менее чувствительны к температурным изменениям, однако требуют контроля за потерей преднапряжения при нагреве.
5. Проведение испытаний – при отсутствии достоверных расчетных данных рекомендуется выполнить лабораторные испытания по ГОСТ Р 71574-2024.
6. Документальное оформление – в проектной документации необходимо указывать:
• Тип узла и его классификацию;
• Требуемый предел огнестойкости (в минутах);
• Метод расчёта (аналитический/численный) и использованные нормативы;
• Применяемые огнезащитные материалы (марка, толщина, способ крепления).

Предел огнестойкости узлов крепления и сочленения – это критический параметр, определяющий безопасность зданий в случае пожара. Современные нормативные документы (ГОСТ Р 71574‑2024, ГОСТ 30247, СНиП 21‑01‑97) предоставляют чёткие методики расчёта и испытаний, а также рекомендации по применению огнезащитных решений. При правильном проектировании, расчёте и контроле качества можно обеспечить надежную огнестойкость узлов, что в конечном итоге повышает общую пожарную безопасность сооружения.

Дата публикации: