Под огнестойкостью понимают способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции. Огнестойкость относится к числу основным характеристик конструкций и регламентируется Строительными нормами и правилами.
Время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность, называют пределом огнестойкости и измеряют в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до наступления предельного состояния, при котором она утрачивает способность сохранять несущие или ограждающие функции. Потеря несущей способности определяется обрушением конструкции или возникновением предельных деформаций и обозначается индексом R. Потеря ограждающих функций определяется потерей целостности или теплоизолирующей способности. Потеря целостности наступает вследствие образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на не обогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя. Это предельное состояние обозначается индексом Е. Потеря теплоизолирующей способности определяется повышением температуры на не обогреваемой поверхности конструкции среднем более чем на 140°С или в любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания и обозначается индексом I.
Предел огнестойкости колонн, балок, арок и рам определяется только потерей несущей способности конструкций и узлов (R). Для наружных несущих стен и покрытий - потеря несущей способности и целостности (R, Е). Для наружных ненесущих стен - потеря целостности (Е). Для ненесущих внутренних стен и перегородок - потеря целостности и теплоизолирующей способности (Е, I). Для несущих внутренних стен и противопожарных преград - все три предельных состояния - R, Е, I.
Определение фактических пределов огнестойкости строительных конструкций в большинстве случаев осуществляют экспериментальным путем. Основные положения методов испытаний конструкций на огнестойкость изложены в ГОСТ 30247 0-941 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования", и ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и| ограждающие конструкции".
Сущность метода испытания конструкций на огнестойкость сводится к тому, что образец конструкции, выполненный в натуральную величину, нагревают в специальной печи и одновременно подвергают воздействию нормативных нагрузок. При этом определяют время от начала испытания до появления одного из признаков, характеризующих наступление предела огнестойкости конструкции. Температура в огневой камере печи t изменяется во времени по стандартной температурной кривой (рис.3.2), которая может бытъ выражена зависимостью:
t = 345 lg (8т+ l) + tHa4
где т - время от начала испытания, мин.; tHa4 - начальная температура, °С.
Отклонение от температур, регламентируемых стандартной кривой, допускается в пределах 10% в течение 30 мин испытания и 5% - в последующее время. Температуру в печи измеряют не менее чем в трех точках с помощью термопар. Горячие спаи термопар располагают на расстоянии 10 см от обогреваемой поверхности конструкции. Нагревание испытываемых образцов соответствует реальным условиям работы конструкции и возможному направлению воздействия огня в случае пожара. При испытании колонны, как правило, обогревают с четырех сторон; балки - с трех, покрытия и перекрытия - со стороны нижней поверхности; стены, перегородки, двери - с одной стороны.
Испытаниям подвергаются не менее двух одинаковых образцов серийного изготовления или специально изготовленных. Перед испытанием образцы оборудуют приборами для измерения температур и деформаций.
Условия подогрева и особенности опытного образца обусловливают
конструкцию испытательных установок (рис.3.6), представляющих собой
огневые печи, в которых создается заданный температурный режим с
помощью сжигания жидкого или газообразного топлива. Печи оборудуют
приборами для измерения температуры, а также устройствами для опирания,
закрепления и нагружения опытных конструкций.
Огнестойкость каменных конструкций зависит от их сечения, конструктивного исполнения, теплофизических свойств каменных материалов и способов обогрева.
По восприятию нагрузок все каменные конструкции, без применения в них каких-либо других материалов, работают только на сжатие и подразделяются на несущие и самонесущие.Благодаря своей массивности и теплофизическим показателям каменные конструкции обладают хорошим сопротивлением действию огня в условиях пожара.
Высоким пределом огнестойкости обладают глиняные кирпичные конструкции. В условиях пожара кирпичные конструкции удовлетворительно выдерживают нагревание до 900°С, не снижая практически своей прочности и не обнаруживая признаков разрушения.
При нагревании до 800°С наблюдаются только поверхностные повреждения кладки в виде волосяных трещин и отслаивания тонких слоев. Конструкции, выполненные из глиняного кирпича, являются надежной преградой против распространения возникшего пожара. Предел огнестойкости конструкций из силикатного кирпича по прогреву такой же, как и из керамического кирпича. Это объясняется их одинаковыми теплофизическими характеристиками. Однако по изменению прочности при действии высокой температуры силикатный кирпич уступает глиняному.