firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.04.42-57firesmi-1249Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВSAFETY OF BUILDINGS, STRUCTURES, OBJECTSОсобенности обеспечения пожарной безопасности при проектировании строительных конструкций модульных зданийFire safety in the design of building structures of modular buildingshttps://orcid.org/0000-0002-7036-8594ГасиевА. А.GasievA. A.

ГАСИЕВ Азамат Абдуллахович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Железобет; начальник отдела «Строительных экспертиз» Департамента строительно-технической экспертизы

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

119331, г. Москва, пр-т Вернадского, 29

Azamat A. GASIEV, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures; Head of the Department of Construction Expertise of Construction and Technical Expertise Department

Yaroslavskoe Shosse, 26, Moscow, 129337

Vernadsky Ave., 29, Moscow, 119331

gasiev@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0629-5765ПавловВ. В.PavlovV. V.

ПАВЛОВ Владимир Валерьевич, начальник сектора огнестойкости конструкций

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

РИНЦ ID: 760824

Vladimir V. PAVLOV, Head of Sector

VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903, Russian Federation

ID RISC: 760824

vv.pavlov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9660-9221ГомозовА. В.GomozovA. V.

ГОМОЗОВ Александр Васильевич, канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Alexander V. GOMOZOV, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903

Gomozovav@yandex.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет; Центральный научно-исследовательский и проектный институт Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской ФедерацииРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University); Central Research and Design Institute of the Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian FederationRussian FederationВсероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural DisastersRussian Federation2023240820233244257Copyright © Гасиев А.А., Павлов В.В., Гомозов А.В., 20232023Гасиев А.А., Павлов В.В., Гомозов А.В.Gasiev A.A., Pavlov V.V., Gomozov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1249Введение

Введение. Обеспечение широкого и эффективного внедрения в практику строительства модульных зданий обуславливает необходимость разработки современных требований к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности строительных конструкций этих зданий, а также разработку и обоснование эффективных технических решений, позволяющих реализовать данные требования.

Цели и задачи

Цели и задачи. Целью статьи является разработка требований к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности строительных конструкций модульных зданий, а также к пределам огнестойкости примыка­ний и узлов крепления, для которых положениями Федерального закона № 123-ФЗ и нормативными документами по пожарной безопасности указанные требования не установлены в необходимом объеме, а также разработка и обоснование эффективных технических решений, позволяющих реализовать указанные требования. Апробация результатов вышеуказанных разработок на объектах различной этажности и функционального назначения.

Методы

Методы. Используется аналитический метод обоснования требований к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности строительных конструкций модульных зданий, дополняющий и детализирующий в необходимом объеме положения Федерального закона № 123-ФЗ и нормативных документов по пожарной безопасности, с учетом результатов расчетов и огневых испытаний огнестойкости и классов пожарной опасности основных строительных конструкций модульных зданий.

Результаты

Результаты. Внедрение результатов работы в проекты противопожарной защиты модульных зданий различного назначения и этажности, разработка предложений в СП 2.13130.2020 по требованиям к пре­делам огнестойкости и классам пожарной опасности для объектов из данных конструкций.

Выводы

Выводы. На основе исследований разработаны требования к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности конструкций объемно-блочной модульной системы (ОБМС), отличительной особенностью которой является расположение несущих элементов внутри ограждающих конструкций здания, вследствие чего положениями № 123-ФЗ и нормативных документов по пожарной безопасности не установлены требования к пределам огнестойкости элементов подобных систем, требования к огнестойкости узлов крепления и примыкания, а также требования к классам их пожарной опасности. Разработанные требования носят комбинированный характер, т.е. содержат минимально необходимые и отличные друг от друга по численному значению требования по признакам R, а также по Е и I для каждой конструкции, и позволяют в сочетании с разработанными требованиями к узлам крепления обеспечить общую прочность и пространственную устойчивость конструктивной системы, а также предотвратить прогрессиру­ющее (лавинообразное) разрушение конструкций, находящихся за пределами очага пожара. Проведено обоснование эффективных технических решений, позволяющих реализовать разработанные требования.

Introduction

Introduction. Updated requirements to (1) fire resistance limits and (2) the fire hazard class of building structures must be developed, and effective engineering solutions, allowing to implement these requirements, must be developed and substantiated due to the effective large-scale introduction of modular buildings into construction practice.

Goals and objectives

Goals and objectives. The aim of the article is to develop requirements to fire resistance limits, to the fire hazard class of building structures of modular buildings, and to fire resistance limits of intersections and fastening units, that are beyond the scope of Federal Law No. 123-FZ and fire safety regulations. The aim of the article also encompasses the development and justification of effective engineering solutions required to implement these requirements, as well as the pilot testing of the above-mentioned findings at construction facilities, having different numbers of storeys and functional purposes.

Methods

Methods. The analytical method is employed to substantiate the requirements applied to fire resistance limits and the fire hazard class of modular building structures. The proposed method supplements and refines provisions of the Federal Law No. 123-FZ and other fire safety regulations, taking into account the results of calculations and fire tests of fire resistance and fire hazard classes of basic building constructions of modular buildings.

Results

Results. Introduction of the results of the work in fire safety designs of modular buildings, having different purposes and numbers of storeys; development of revisions for SP (Construction Regulations) 2.13130.2020 in compliance with the requirements applied to fire resistance limits and fire hazard classes for facilities composed of these structures.

Conclusion

Conclusion. Requirements for fire resistance limits and fire hazard classes were developed on the basis of the research; their distinctive feature is the location of load-bearing elements inside the building envelope, as a result of which provisions of No. 123-FZ and regulatory documents on fire safety do not establish requirements for the fire resistance limits of elements of such systems, requirements for fire resistance of intersections and fastening units, as well as requirements for fire hazard classes. The requirements have a combined nature, in other words, they contain minimum necessary and numerically different requirements for R, E, and I signs of each structure. They ensure the overall strength and 3D stability of the structural system and prevent the progressive collapse of structures outside the fire. Effective engineering solutions, allowing to implement the developed requirements, were substantiated.

универсальная объемно-блочная модульная системапредел огнестойкости конструкцийкласс пожарной опасности модульных конструкцийузел крепленияузел примыканияогнестойкостьuniversal volume-block modular systemfire resistance limit of structuresfire hazard class of modular structuresattachment pointjunction pointfire resistanceReferencesГолованов В.И., Пронин Д.Г. Влияние развития нормативной базы в области огнестойкости на применение стали в строительстве // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 10. С. 24–29. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.10.24-29Golovanov V.I., Pronin D.G. The impact of the development of the regulatory framework in the field of fire safety on the use of steel structures in construction. Industrial and Civil Construction. 2021; 10:24-29. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.10.24-29 (rus).Гасиев А.А. Современное капитальное объемно-блочное строительство в России на основе универсальной объемно-блочной (модульной) системы с несущим металлическим каркасом // Жилищное строительство. 2020. № 10. С. 38–48. DOI: 10.31659/0044-4472-2020-10-38-47Gasiev A.A. Modern capital volume-block construction in Russia based on a universalvolume-block (modular) system with a load-bearing metal frame. Zhilishchnoe Stroitel’stvo/Housing Construction. 2020; 10:38-48. DOI: 10.31659/0044-4472-2020-10-38-47 (rus).ТУ 25.11.10-001-02688615–2016. На производство модульных конструкций ООО «ПСК Прозрачный Мир».TU 25.11.10-001-02688615–2016. For the production of modular structures of PSK Transparent World LLC. (rus).СП 2.13130.2020. Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты.SP 2.13130.2020. Fire protection systems. Ensuring the fire resistance of objects of protection. Change 1. (rus).Mahale H.D., Kandekar S.B. Behaviour of steel structure under the effect of fire loading // Journal of Engineering Research and Applications. 2016. Vol. 6. Issue 5. Part 5. Pp. 42–46.Mahale H.D., Kandekar S.B. Behaviour of steel structure under the effect of fire loading. Journal of Engineering Research and Applications. 2016; 6(5):42-46.Behnam B. Structural response of vertically irregular tall moment — resisting steel frames under preand post — earthquake fire // The Structural Design of Tall and Special Buildings. 2016. Vol. 25. Issue 12. Pp. 543–557. DOI: 10.1002/tal.1271Behnam B. Structural response of vertically irregular tall moment — resisting steel frames under preand post —earthquake fire. The Structural Design of Tall and Special Buildings. 2016; 25(12):543-557. DOI: 10.1002/tal.1271Behnam B. A scenario-based methodology for determining fire resistance ratings of irregular steel structures // Advances in Structural Engineering. 2019. Vol. 23. Issue 1. Pp. 89–103. DOI: 10.1177/1369433219864457Behnam B. A scenario-based methodology for determining fire resistance ratings of irregular steel structures. Advances in Structural Engineering. 2019; 23(1):89-103. 10.1177/1369433219864457Akaa O., Abu A., Spearpoint M., Giovinazzi S. Optimising design decision — making for steel structures in fire using a hybrid analysis technique // Fire Safety Journal. 2017. Vol. 91. Pp. 532–541. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.03.018Akaa O., Abu A., Spearpoint M., Giovinazzi S. Optimising design decision — making for steel structures in fire using a hybrid analysis technique. Fire Safety Journal. 2017; 91:532-541. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.03.018Md. Mofizul Islam, Rubieyat Bin Ali. Fire protection of steel structure: An overall review // World Scientific News. 2018. Vol. 102. Pp. 131–145.Md. Mofizul Islam, Rubieyat Bin Ali. Fire protection of steel structure: An Overall Review. World Scientific News. 2018; 102:131-145.Голованов В.И., Пехотиков А.В., Павлов В.В. Оценка огнезащитной эффективности покрытий для стальных конструкций // Пожарная безопасность. 2020. № 4 (101). С. 43–54. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2020.101.4.004Golovanov V.I., Pekhotikov A.V., Pavlov V.V. Evaluation of the fire — retardant efficiency of coatings for steel structures. Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2020; 4(101):43-54. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2020.101.4.004 (rus).Инструкции по расчету фактических пределов огнестойкости металлических конструкций. М. : ВНИИПО, 1983.Instructions for calculating the actual limits of fire resistance of metal structures. Moscow, VNIIPO, 1983. (rus).Голованов В.И., Павлов В.В., Пехотиков А.В. Инженерный метод расчета огнестойкости стальных конструкций с огнезащитой из минераловатных плит «RockwoolConlit» // Пожарная безопасность. 2006. № 4. С. 78–85.Golovanov V.I., Pavlov V.V., Pekhotikov A.V. Engineering method for calculating the fire resistance of steel structures with fire protection from mineral wool boards “RockwoolConlit”. Fire safety. 2006; 4:78-85. (rus).Инструкция по расчету фактических пределов огнестойкости стальных конструкций с огнезащитными облицовками из листов ГВЛ ГОСТ Р 51829–2001 по стальному каркасу из тонколистовых оцинкованных профилей ТУ 1121-012-04001508–2011. М. : ВНИИПО МЧС России, 2015. 33 л.Instructions for calculating the actual fire resistance limits of steel structures with fire — retardant linings made of GVL sheets GOST R 51829–2001 for a steel frame made of thin — sheet galvanized profiles TU 1121-012-04001508–2011. Moscow, VNIIPO EMERCOM of Russia, 2015; 33. (rus).Nause P. Brandschutztechnische Bewertung tragender Bauteile im Bestand. -Brandschutz-Forum- München, 21.06.2013. 47 p. URL: https://docplayer.org/2762246-Brandschutztechnische-bewertung-tragender-bauteile-im-bestand.htmlNause P. Brandschutztechnische Bewertung tragender Bauteile im Bestand. -Brandschutz-Forum- München, 21.06.2013; 47. URL: https://docplayer.org/2762246-Brandschutztechnische-bewertung-tragender-bauteile-im-bestand.htmlFire protection for structural steel in buildings. URL: https://docplayer.net/23624577-Fire-protection-for-structural[1]steel-in-buildings.html (дата обращения: 24.03.2022).Fire protection for structural steel in buildings. URL: https://docplayer.net/23624577-Fire-protection-for-structural[1]steel-in-buildings.html (accessed: 24.03.2022).Zhang Q. Durable spray – applied fire – resistive material for enhanced safety of steel structures : thesis submitted … for the Degree of Doctor of Philosophy (Civil Engineering). Ann Arbor, 2015. 172 p.Zhang Q. Durable Spray – Applied Fire – Resistive material for Enhanced Safety of Steel Structures : thesis submitted … for the Degree of Doctor of Philosophy (Civil Engineering). Ann Arbor, 2015. 172.Пехотиков А.В., Павлов В.В., Хасанов И.Р., Голованов В.И. Расчетные методики оценки огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций // Актуальные проблемы пожарной безопасности : тез. докл. XXХ Междунар. науч.-практ. конф. (г. Ногинск, 6–8 июня 2018 г.). Балашиха, 2018. С. 359–361.Pekhotikov A.V., Pavlov V.V., Khasanov I.R., Golovanov V.I. Calculation methods for assessing the fire resistance and fire hazard of building structures. Actual problems of fire safety : abstracts of the XXX International Scientific and Practical Conference (Noginsk, June 6–8, 2018). Balashikha, 2018; 359-361. (rus).Голованов В.И., Павлов В.В., Пехотиков А.В., Пронин Д.Г. Стандартизация и внедрение расчетных методов в области огнезащиты несущих стальных конструкций // Актуальные проблемы пожарной безопасности : мат. XXХI Междунар. науч.-практ. конф. (г. Москва, 05–07 июня 2019 г.). Балашиха, 2019. С. 26–29.Golovanov V.I., Pavlov V.V., Pekhotikov A.V., Pronin D.G. Standardization and introduction of calculation methods in the field of fire protection of load — bearing steel structures. Actual problems of fire safety : materials of the XXII International Scientific and Practical Conference (Moscow, June 5–7, 2019). Balashikha,2019; 26-29. (rus).Morovat M., Engelhardt M. A critical review of test methods for mechanical characterization of steel for structural — fire engineering applications // Journal of Structural Engineering. 2020; 146(11). DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002787Morovat M., Engelhardt M. A critical review of test methods for mechanical characterization of steel for structural — fire engineering applications. Journal of Structural Engineering. 2020; 146(11). DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002787Пронин Д.Г., Пехотиков А.В., Павлов В.В., Назмеева Т.В., Журавлев А.Ю. Особенности испытаний на огне­стойкость строительных конструкций с применением холодногнутых оцинкованных профилей // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 10. С. 30–35. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.10.30-35Pronin D.G., Pekhotikov A.V., Pavlov V.V., Nazmeeva T.V., Zhuravlev A.Yu. Features of fire resistance tests of building structures using cold-formed galvanized profiles. Industrial and Civil Construction. 2021; 10:30-35. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.10.30-35 (rus).Gravit M., Golub E., Klementev B., Dmitriev I. Fire protective glass fiber reinforced concrete plates for steel structures under different types of fire exposure // Buildings. 2021. Vol. 11. Issue 5. P. 187. DOI: 10.3390/buildings11050187Gravit M., Golub E., Klementev B., Dmitriev I. Fire protective glass fiber reinforced concrete plates for steel structures under different types of fire exposure. Buildings. 2021; 11(5):187. DOI: 10.3390/buildings11050187Голованов В.И., Павлов В.В., Пехотиков А.В. Огнезащита стальных конструкций плитным материалом PYRO – SAFE AESTUVER T // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. Т. 25. № 11. С. 8–16. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.11.8-16Golovanov V.I., Pavlov V.V., Pekhotikov A.V. Fire protection of steel structures with slab material PYRO-SAFE AESTUVER T. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2016; 25(11):8-16. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.11.8-16 (rus).Техническая информация (в помощь инспектору ГПН). М. : ВНИИПО, 2017. 24 с.Technical information (to help the inspector of the GPN). Moscow, VNIIPO, 2017; 24. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.