Огнезащита металлоконструкций


Огнезащита металлоконструкций


огнезащита металлоконструкций

     Стальной прокат применяемый при производстве металлоконструкций, сам по себе не является горючим материалом, однако в результате воздействия высоких температур, физические свойства сталей претерпевают значительные изменения, что приводит к их деформации, снижению прочности и разрушению структуры под воздействием рабочих нагрузок.  В условиях пожара потеря свойств стальными конструкциями происходит довольно быстро, в среднем стойкость к высокотемпературным воздействиям составляет  10…20 минут.  Период наступления предела огнестойкости металлоконструкций не постоянен и зависит от нескольких факторов. Во-первых, это интенсивность нагрева. При кратковременном, периодическом действии, когда температура при пожаре может изменятся скачкообразно, металл нагревается менее интенсивно, чем окружающая среда. При постоянном характере пожара, наблюдается постоянный рост температуры и металл в такой ситуации сопротивляется нагреву только несколько первых минут, после чего принимает температуру окружающей среды. Во-вторых, немаловажную роль играет степень нагрева, которая напрямую зависит от размеров элементов конструкций, толщины деталей и величины поверхности нагрева.  Чем больше объем металлоконструкций и меньше поверхность их нагрева, тем медленнее происходит в них рост температуры. Третий фактор позволяющий увеличить порог огнестойкости, это наличие средств огнезащиты металлических конструкций.

     Огнестойкость зданий и сооружений регламентируется  федеральным законом № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», для зданий нормируется класс  пожароопастности конструкций, высотность, площадь помещений.  Стальные строительные конструкции в зависимости от их способности противостоять влиянию пожара, а так же способности противодействовать распространению его поражающих факторов, должны соответствовать определенным показателям пределов огнестойкости, обусловленных степенью огнестойкости всего здания (табл. 1).

таблица 1

Степень огнестойкости здания

Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее

Несущие элементы здания Наружные несущие стены Перекрытия междуэтажные Настилы бесчердачных перекрытий Фермы, балки, прогоны Стены внутренние и лестничных клеток

Марши, площадки, лестницы

1 А 120 В 30 АВС 60 АВ 30 А 30 АВС 120 А 60
2 А 90 В 15 АВС 45 АВ 15 А 15 АВС 90 А 60
3 А 45 В 15 АВС 45 АВ 15 А 15 АВС 60 А 45
4 А 15 В 15 АВС 15 АВ 15 А 15 АВС 45 А 15

5

Не нормируется

Нормируемые предельные состояния конструкций:
А – потеря несущей способности (применяется для балок, ферм, рам, колонн, арок)
В – потеря целостности (применяется для наружных несущих стен)
С – потеря теплоизолирующей способности до предельных значений
АВ – потеря несущей способности и целостности (применяется для несущих наружных стен и покрытий)
ВС – потеря целостности и теплоизолирующей способности (применяется для внутренних стен и перегородок)
АВС – потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности (применяется для несущих внутренних стен и противопожарных преград)
Цифровые значения – время в минутах до достижения предела огнестойкости (критической температуры)

     Превышение заданного периода для предельных состояний (А, В, С), одного или нескольких, будет означать достижение металлоконструкциями предела огнестойкости. Предел огнестойкости по потере несущей способности (А) для опорных элементов должен быть больше или равен огнестойкости опираемых на него конструкций. Аналогично предел огнестойкости должен быть равен в стыкуемых между собой стальных конструкциях , а так же в узлах крепления. В зданиях и сооружениях удовлетворяющим условиям – А 15, АВ 15, АВС 15, при условии что все элементы по огнестойкости больше А 8, возможно использование металлических конструкций без дополнительной защиты.

     Проектная документация на стальные строительные конструкции в числе прочих разделов, содержит раздел «противопожарных мероприятий», в котором в том числе, даны указания по огнезащите конструкций. Выбор типа и вида огнезащитных покрытий производится на основе расчета предела огнестойкости для проектируемых элементов. Первым этапом рассчитываются изменения несущих свойств под воздействием высоких температур, с учетом рабочих нагрузок и определяется ее критическое значение, приводящее к разрушению конструкций (предельное состояние). Вторым этапом осуществляется теплотехнический расчет, определяется период времени от начала пожара, за который произойдет нагрев стали до критической температуры. На третьем этапе в зависимости от назначения и конструкции здания по степени огнестойкости, для каждого элемента подбираются пределы огнестойкости в соответствии с нормативами ФЗ №123 и далее по спецификации металлопроката проекта КМ, рассчитывается приведенная толщина металла несущих конструкций.

Sпр = Апс / Аопс

Где, Sпр – приведенная толщина металла в поперечном направлении (сечении)
Апс — площадь поперечного сечения детали
Аопс – обогреваемая часть периметра сечения детали (Например если часть детали прилегает к стене, либо забетонирован и т.п, т.е. к этой части нет свободного доступа огня, то эта часть вычитается из общего периметра детали. При открытых сечениях, длина периметра считается полностью.)
таблица 2
Собственный предел огнестойкости стальных конструкций
Приведенная толщина, мм Предел огнестойкости, мин
5 9
10 15
15 18
20 21
30 27
40 34
60 43

 

     По полученным данным для каждой металлической конструкции подбирается способ огневой защиты способный замедлить нагрев металла на требуемый период времени, удовлетворяющий необходимым пределам огнестойкости. 

     Существует несколько распространенных методов защиты металлоконструкций от воздействия высоких температур при пожаре: бетонирование, нанесение штукатурных смесей, облицовка кирпичами или шлакоблоками, обшивка гипсоволокнистыми плитами (ГВЛ), покрытие огнезащитными красками, покрытия на основе жидкого стекла. У каждого метода есть как свои плюсы, так и недостатки.

  1. Бетонирование, штукатурка, облицовка кирпичом и др. подобными материалами – к плюсам можно отнести невысокую стоимость, хорошую долговечность, доступность. К минусам – значительный вес, затрудненность при обработке на высоте и в труднодоступных местах, высокие трудозатраты.
  2. Обшивка гипсоволокнистыми плитами – плюсы, относительно небольшая масса, долговечность и стойкость к вибрационным нагрузкам, низкие трудозраты. Минусы, необходимость набора больших толщин материала, низкая влагостойкость, возможное развитие коррозионных поражений под обшивкой.
  3. Покрытия на основе жидкого стекла – преимущества, хорошая агдезия к стали, низкая трудоемкость нанесения, возможность обработки труднодоступных мест. Недостатки, Затруднен контроль толщины покрытия, значительное время обработки поверхности (нанесение и сушка), невысокая вибростойкость.
  4. Огнезащитные краски – плюсы, небольшая толщина покрытия, невысокие трудозатраты, обработка труднодоступных мест, не требует квалифицированного персонала для нанесения. Минусы, ограниченная область применения, постоянный контроль за целостностью и толщиной покрытия во время эксплуатации, должны быть совместимы с антикоррозийным покрытием и стойкими к агрессивным средам.

     По результатам проектирования и проведенных огнезащитных мероприятий металлоконструкций выпускается пакет технической документации, который должен содержать следующую информацию:

— проект огнезащиты металлоконструкций;

— класс пожарной опасности и степень огнестойкости здания;

— группы эффективности огнезащиты;

— вид, количество, толщина, плотность (масса) огнезащитного покрытия;

— регламент и порядок проведения монтажных работ, крепления или нанесения защиты с указанием марок, видов применяемых материалов;

— марки и виды дополнительных покрытий стальных конструкций (антикоррозионных, декоративных, облицовочных);

— периодичность мероприятий по проверке и восстановлению огнезащиты, гарантийный срок эксплуатации в условиях предельных показателей агрессивности окружающей среды, температуры, влажности и т.п.;

— приемо-сдаточные акты выполненных работ по огнезащите, с указанием нормативной документации по которой проводилась работа, технологии монтажа, марок, видов и расходу основных материалов, места проведения работ, состояние защищенных поверхностей, подписи лиц осуществлявщих монтаж, приемку и контроль;

— лицензия организации проводившей работы;

— сертификаты соответствия, паспорта и техдокументация изготовителя на применяемые на объекте материалы огнезащиты.

     Огнезащитное покрытие по своим качественным характеристикам должно полностью соответствовать проектной документации и нормативно-техническим требованием.