Особенности 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 огнезащита металлоконструкций 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.