x

Основы огнезащиты металлоконструкций

Основы огнезащиты металлоконструкций

Металлические несущие конструкции, в том числе легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), являясь непременным атрибутом современного строительства, при пожаре теряют свою несущую способность.

Под действием высоких температур в течение определенного времени стальные элементы становятся более пластичными, происходят линейные температурные деформации, что вызывает изменения размеров конструкций, их коробление и разрушение.


Изучение прочности стали в условиях высоких температур демонстрирует, что при температуре 500÷550°С сталь способна выдерживать только 60% нагрузки, приложенной к ней при нормальных условиях эксплуатации. За критическую температуру стали, при которой конструкционный элемент способен выполнять свою несущую функцию принято значение в 500°С. В то же время, расчеты и исследования показывают, что температура потери несущей способности стальной конструкции здания не является жестко фиксированной величиной, а варьируется в зависимости от двух факторов – температуры нагрева конструкции и приложенной к ней нагрузки.

С целью обеспечения необходимых требований по огнестойкости конструкций, регламентированных действующими строительными нормами, стальные конструкции подвергают огнезащитной обработке - достаточно важному этапу стального строительства. Для собственника здания эффективная огнезащита металлоконструкций позволяет обеспечить безопасность эвакуации людей из здания, сохранность материальных ресурсов, а также соответствие объекта строительства всем требованиям действующего законодательства. Решению данных вопросов подчинено различное количество алгоритмов и способов огнезащиты конструкций, а выбор корректного решения позволяет минимизировать затраты и добиться максимальной огнезащитной эффективности при реализации проекта.

Классификация огнезащиты
Способы огнезащиты делятся на две основные группы - активные и пассивные.

Активные способы представляют собой адресно-аналоговые системы пожарной организации – пожарные сигнализации, автоматические системы пожаротушения – водные спринклерные установки и системы автоматического дымоудаления.

Пассивные способы заключаются в применении покрытий облицовочного и теплоизоляционного типа, огнезащитное действие которых заключается в теплофизических свойствах используемого материала защиты, а также покрытий реактивного типа, которые при тепловом воздействии вспучиваются, образуя на защищаемой поверхности теплоизолирующий коксовый слой.



К наиболее распространенным материалам, используемым при пассивной огнезащите, относятся конструктивные огнезащитные материалы (плиты, сегменты, скорлупы, керамические каменные изделия, блоки), огнезащитные штукатурные смеси и тонкослойные реактивные покрытия интумесцентного (вспучивающегося) типа.

Способ и средство огнезащиты стальных конструкций определяются при проектировании конкретного объекта с учетом следующих условий:

  • Требуемый класс огнестойкости конструкций в соответствии со степенью огнестойкости здания
  • Тип стальной конструкции и расположение в пространстве
  • Ограничения по нагрузке огнезащитного покрытия на конструкции
  • Условия проведения строительно-монтажных и огнезащитных работ
  • Требуемые сроки проведения огнезащитной обработки
  • Эстетичный вид и архитектурная привлекательность
  • Экологические характеристики огнезащитного покрытия
  • Условия эксплуатации огнезащитного покрытия
  • Стоимость огнезащитной обработки, включающая цену огнезащитного материала и затраты на работы по огнезащите
Сравнивая способы пассивной и активной защиты, следует отметить, что они имеют принципиально разные цели и существенно различаются по экономическим параметрам.

Наиболее применяемые пассивные средства противопожарной защиты можно разделить на следующие типы:

Реактивный способ огнезащиты, заключающийся в использовании тонкослойных покрытий, которые при действии огня образуют плотный теплоизоляционный слой и предохраняют конструкцию от температурного воздействия. Процессы термических превращений этого типа покрытий сопровождаются комплексом химических реакций, в ходе которых выделяются вещества, замедляющие процесс горения. Эти средства огнезащиты называют тонкослойными интумесцентными (вспучивающимися, терморасширяющимися) составами. Реактивные покрытия, представлены двумя основными группами покрытий: интумесцентные полифосфатные составы и составы на основе терморасширяющегося графита.
Огнезащитные сухие строительные смеси (штукатурки, спреи) представляют собой, как правило, цементно(гипсо)-вермикулитовый составы с комплексом специальных добавок, которые образуют покрытие с высокой адгезионной способностью к металлическим поверхностям и относительно низкой плотностью. Составы поставляются в виде сухой строительной смеси, которая после смешивания с водой наносится на поверхность металлоконструкций механизированным способом.
Огнезащитные плиты и листовые волокнистые материалы относятся к конструктивным методам, огнезащитное действие которых заключается преимущественно в теплофизических свойствах используемого материала. Этот метод огнезащиты в виду своих декоративных, экологических и эксплуатационных характеристик завоевывает все большие позиции в практике огнезащиты.
Комбинированные способы огнезащиты применяются в практике огнезащиты для решения сложных и нетрадиционных технических задач. Они представляют собой сочетание огнезащитных материалов разных видов, например: термостойких волокнистых плит с покрытиями на минеральных вяжущих или вспучивающимися покрытиями; волокнистых теплоизоляционных материалов с гипсокартонными листами; теплоизоляционных материалов с огнезащитными цементно-вермикулитовыми плитами и т.д.


Обетонирование и облицовка кирпичом и теплоизоляционными плитами производятся с использованием традиционных строительных материалов и может обеспечить достаточно высокие требования по огнестойкости. Такой способ огнезащиты практически не применяется во вновь возводимых зданиях и распространен при ремонтных и реставрационных работах с целью усиления конструкций, потерявших свои прочностные свойства вследствие длительной эксплуатации.

Как облицовочные материалы для огнезащиты металлических конструкций используются бетон, кирпич, гипсокартонные листы и другие плиточные и листовые изделия, а также цементно-песчаные штукатурки.

Огнезащита металлических конструкций с помощью бетона используется часто, особенно, когда одновременно проводится усиление ригелей, колонн, стоек. Обетонирование, как правило, выполняют после прикрепления к изделию армирующей сетки.

Преимущества облицовок из бетона и кирпича, применяемых в качестве огнезащиты, состоят в повышенной влагостойкости огнезащитного материала, что значительно расширяет условия их эксплуатации: такой способ огнезащиты может применяться практически при любых температурно-влажностных колебаниях, при воздействии агрессивной среды, атмосферных осадков и динамических нагрузок.
Огнезащитная облицовка из гипсокартонных листов пользуется все большей популярностью в зданиях со стальным несущим каркасом, с междуэтажными перекрытиями из сборных железобетонных плит или монолита. Эти конструкции значительно более легки, чем кирпичные или с бетонной облицовкой, более эффективны с точки зрения огнестойкости. При использовании гипсокартонных листов допускается демонтаж огнезащитной облицовки и выполнение разных работ по усилению несущих конструкций, а также повторное нанесение антикоррозийного покрытия несущих конструкций здания. Внутреннюю полость между огнезащитой и элементами несущей конструкции можно использовать для монтажа разных инженерных коммуникаций.

Основные характеристики и области применения способов огнезащиты с учетом их особенностей

Характеристика
Огнезащитные штукатурки
Огнезащитные плиты
Краски интумесцентного типа
Класс огнестойкости до R240 до R300 до R90
Условия эксплуатации по ETAG 018а) Y, Z1, Z2 X, Y, Z1, Z2 Z1 (с защитным покрытием), Z2
Коэффициент дымоудаления, м2 0,5 - 1 0,5 - 1 500 - 700
Преимущества Высокий предел огнестойкости, низкая стоимость материала, экологичность при эксплуатации и отсутствие токсичных продуктов горения, возможность применения на открытом воздухе Высокие предел огнестойкости и срок эксплуатации, повышенная вибростойкость за счет механических креплений к конструкциям, ремонтоспособность, отсутствие коррозионного воздействия на металл, хорошие декоративные свойства, экологичность при эксплуатации и отсутствие токсичных продуктов горения, точный контроль толщины огнезащитного слоя, сухой способ монтажа Минимальная толщина и весовая нагрузка на конструкцию, технологичность работ по огнезащите, ремонтноспособность, вибростойкость, хорошие декоративные свойства
Недостатки Трудоемкость работ по нанесению, сложность восстановления и ремонта, низкие декоративные качества, слабая адгезия к поверхности, пониженная вибростойкость Необходимость устройства крепежных систем и элементов, ограниченное применение для огнезащиты конструкций сложной конфигурации Ограниченные условия эксплуатации и огнезащитная эффективность, высокая токсичность продуктов горения
Область применения Для конструкций несложной конфигурации (колонны, балки) Для конструкций несложной конфигурации (колонны, балки) Для конструкций любой конфигурации (колонны, балки, косоуры, ригеля, фермы, связи)
а) Типы условий эксплуатации огнезащитных покрытий: тип X – в любых условиях (как внутри помещений, так и вне помещений, в условиях окружающей среды); тип Y –внутри помещений или в полузакрытых помещениях с частичным влиянием окружающей среды (температура ниже 0°С, ограниченное влияние ультрафиолетового излучения), но без воздействия дождя; тип Z1 – внутри помещений с повышенной влажностью воздуха, за исключением тех, которые предназначены для эксплуатации при температуре ниже 0°С; тип Z2 – внутри помещений без влияния повышенной влажности воздуха, за исключением тех, которые предназначены для эксплуатации при температуре ниже 0°С.