Оценка огнестойкости металлической конструкции. Методы повышения огнестойкости металлических конструкций

Лекция №5 Оценка огнестойкости металлической конструкции. Методы повышения огнестойкости металлических конструкций 5.1 Основные положения методики расчета В современной практике строительства металлические конструкции (стальные и алюминиевые) находят широкое применение. Это объясняется тем, что металл благодаря высокой прочности, надежности работы при различных видах напряженного состояния и долговечности, способен принимать значительные нагрузки. Металлические конструкции (МК) являются индустриальными, т.е. изготавливаются на специализированных заводах. Высокая прочность, надежность, индустриальность в изготовлении МК с учетом принципов унификации и стандартизации их элементов, транспортабельность, небольшие сроки при монтаже, относительная легкость, по сравнению с железобетонными конструкциями, определяют экономичность использования МК в строительстве. Кроме того, МК удобны в эксплуатации, так как легко ремонтируются и могут быть усилены во время проведения реконструкционных работ в случае увеличения эксплуатационных нагрузок. Однако МК обладают такими недостатками, как: подверженность действию коррозии (кроме алюминиевых сплавов), что требует специальных мероприятий по защите, а также малой огнестойкостью при температурах выше 400°С для сталей и выше 200°С для алюминиевых сплавов. Наиболее широко в строительстве применяются стальные конструкции:  одноэтажных, одно- или многопролетных производственных зданий;  несущих каркасов высотных зданий;  большепролетных зданий общественного назначения (выставочные павильоны, спортивные и зрелищные сооружения);  зданий специального назначения (ангары, эллинги1, авиасборочные цехи);  сооружений башенного и мачтового типа (башни и мачты для радиосвязи и телевидения, буровые и нефтяные вышки и т.д.);  пролетных строений мостов, путепроводов2 и эстакад3;  промышленных сооружений из листовых конструкций (резервуары4, газгольдеры5, доменные печи6 и т.д.). 1 ЭЛЛИНГ – сооружение на берегу со специально устроенным наклонным фундаментом (стапелем), где закладывается и строится корпус судна. 2 ПУТЕПРОВОД – мост через сухопутные пути (или над сухопутным путём) на месте их пересечения. Обеспечивается движение по ним в разных уровнях. 3 ЭСТАКАДА – сооружение в виде моста для проведения одного пути над другим в месте их пересечения, для причала судов, а также вообще для создания дороги на некоторой высоте. 4 РЕЗЕРВУАР – вместилище для жидкостей и газов. Хотя металлические (стальные) конструкции выполнены из несгораемого материала, фактический предел их огнестойкости в среднем составляет 15 мин. Это объясняется достаточно быстрым снижением прочностных и деформативных характеристик металла при повышенных температурах во время пожара, что обусловлено его высокой теплопроводностью. Наступление предела огнестойкости металлических конструкций наступает в результате потери прочности или за счет потери устойчивости самих конструкций или их элементов. Тому и другому случаю соответствует определенная температура нагрева металла, называемая критической7 (tcr). Расчет огнестойкости включает в себя теплотехнический и статический расчет. Статическая задача имеет целью определение несущей способности конструкции с учетом изменения свойств металла при высоких температурах, т.е. определения критической температуры в момент наступления предельного состояния при пожаре. В результате решения теплотехнической задачи определяется время нагрева металла от начала действия пожара до достижения в расчетном сечении критической температуры, т.е. решение этой задачи позволяет определить фактический предел огнестойкости конструкции. Как известно, металл обладает высоким коэффициентом температуропроводности, за счет чего выравнивание температуры по его толщине происходит весьма быстро. Это дает возможность принять равномерное распределение температуры. Формула tст,  tcm   (tв  tст )   сtem  ст  tred (1) является алгоритмом для расчета температуры незащищенных металлических конструкций. Как следует из уравнения, температура конструкции в процессе нагрева зависит от приведенной толщины металла (обозн. tred). Приведенная толщина металла дает возможность привести стержни, имеющие любую конфигурацию поперечного сечения, к простой пластине. Значение приведенной толщины металла в общем случае определяется как отношение поперечного сечения к обогреваемому его периметру, т.е. t red  A , U 5 ГАЗГОЛЬДЕР – сооружение для приемки, хранения и отпуска газа в газопроводную сеть. 6 ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ 7 (2) — шахтная печь для выплавки чугуна из железной руды. КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА – температура, при которой нормативное сопротивление металла Run уменьшается до величины нормативного напряжения n от внешней нагрузки на конструкцию, т.е. при которой наступает потеря несущей способности. где: A – площадь поперечного сечения, м2; U – обогреваемый периметр, м. Обогреваемый периметр определяется:  для двутавра и швеллера при обогреве с четырех сторон (рисунок 1) U  2h  4b f  2t w , (3) где: h – высота сечения элемента, м; bf – ширина сечения (полки), м; tw – толщина стенки, м. Рисунок 1 – Схема сечения двутавра и швеллера  для уголка (рисунок 2) U  4b (4) где bf – ширина сечения (полки), м. b Рисунок 2 – Схема сечения уголка Для трубы приведенную толщину металла рекомендуется вычислять по формуле: t red  t ( 2d  t ) 4d , (5) где d и t – соответственно наружный диаметр и толщина стенки трубы по сортаменту (рисунок 3). t d Рисунок 3 – Схема сечения трубы Используя алгоритм расчета, можно составить номограмму (рисунок 4), с помощью которой можно определить температуру незащищенных конструкций любых сечений, т.е. решить теплотехническую задачу. Рисунок 4 – График зависимости температуры незащищенных металлических пластин от времени прогрева и приведенной толщины металла Металл обладает высокой теплопроводностью, что позволяет, расчет огнестойкости стальных конструкций выполнять не повремени снижения несущей способности до величины от нормативной нагрузки, а по времени прогрева конструкции до критической температуры (tcr). Расчет огнестойкости металлических конструкций целесообразно начинать со статической части, т.е. с определения критических температур. Далее производят теплотехнический расчет, в результате чего находят время нагрева конструкции до критической температуры, т.е. ее предел огнестойкости. Критическую температуру определяют по экспериментальным данным о снижении коэффициента изменения предела текучести (обознач. t или  y,t cr ). Данный коэффициент определяется в зависимости от напряженного состояния. Так, например, для элементов работающих на растяжение: Nn t  , (6) A  R yn где: Nn – усилие от нормативной нагрузки, кН; A – площадь поперечного сечения, м2; Ryn – нормативное сопротивление стали по пределу текучести, МПа. N Nn  , (7) f где N – усилие от расчетной нагрузки, кН; f = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке. Определив t, можно определить tcr либо графически (рисунок 5), либо аналитически (формула 8). Аналитически: t cr  750  440 t , если t  0,6 (8) t cr  1330(1   t ) если t  0,6 Графически: Рисунок 1.5 – Изменение коэффициента предела текучести от температуры Определив критическую температуру, при которой наступает потеря несущей способности конструкции, а также, зная приведенную толщину металла, по номограмме (рисунок 4), можно вычислить время нагрева до наступления критической температуры, т.е. фактический предел огнестойкости. Расчет металлических конструкций (обобщенная схема) Расчет по прочности Для фермы на Для колонны на На изгиб сжатие с учетом сжатие и фермы коэффициента на растяжение продольного изгиба  Определение коэффициента текучести стали (степень напряженного состояния конструкции) t  Nn   A  R yn t  Nn A  R yn t  Mn c1  wn  R уп Расчет по устойчивости Для фермы на Для колонны на сжатие сжатие с учетом коэффициента изменения модуля упругости стали En Определение Определение разности коэффициента краевых деформаций изменения модуля упругости стали E  Nn  l 2  2  En  J min  n   2 n  2 E Определение критической температуры tcr tcr = 750-440γt (γt < 0,6) E tcr = 1330(1-γt) (γt ≥ 0,6) t E tcr tcr tºC Определение Пф t,ºС tcr tred Пф τ, мин Δεn S'. 2, 3 а £ с / а q П р и м ер УРгренШ тЛ i: | L* о az.ue 02-иес-/77£?£Лкас.г/?и ме/лс?/глас/е.а~к пр еде ла а. т а с / к а с т с / ме/яе/глас/ес-косл 7 fcau z /njQ lfkt/LfL/ \ J r tQ при м е р е . ЗЪлм и J : Р, f - 'Шм/т, (У / и И Ы Ы Л и Ч Л ^ Ч С Л Ш ' ГС Ш Л Л и "С Ы ли Л лР т*Л р (y v u u t u v u — и Ь ч р л2 ы гЯ ^ Н щ CL ■ = \ л и и и и - / / Г К 'М / iM ^ о Г Ъ ^ р и $ > (Г ; С- Ь OrvwjuPK- Р&и/еиие I < 4 № Ш Ли<Я ~^ iM J lU U p G u T tfb lC M U / ~ ъ , т Ш ^пЛЧ А ЛМ ^ Ы н р ^ лЛ Ш Л Ш гги jv H U P x Л Л Л Ш ^ и Л ^ Ш Г ) т ' Г (м и ш - чТ v С7 T T -f U A & ^ r t V i , о а *а с ш /т ш А Т - у : л л ~ Го ш к ли Т -< л р <л /<м ?ь И та ли и Т г ~ е л и ш ги и S w ~ % f м л/ № М и ? тли & и и ш и ~ и i 4W 9 л ^ п и с - =Т? кф О гМ ГМ Лл. (Г г 3 / \0Т/\^У1 \Р Ч М /ГЛК/Л р ^Л М Л Ш Л > Г/1П[ТжЫТ,СГ с р г р р л и ГуЛлТлТ^ ь ~ Г О р Л л л лм м ли А ^А ли и - = сР г (3 ) ы ш л гш л p ? rv глИ и и л ш л м ш л Т < (# w w w r п ы ли ли j/hyfisfiM U 4 / ^JTTY1 tn £ T ly^ ' ' 6 ¥ , f / d f '* r и лы -j w ли ы лш ли . = G IT ГО T u t Г ( И Ч Л Г Г Т ^ '& Ш ^ ( ФЁГисли wjл/лТсишмиГ 'АТыЛЛМ//ruJ J" -) 6JSJD_ н к~ &fW £ { - К к - 8*ъШ • К Y3-*с> *■M S '- -/А = О, за ( Кл/Ш ъры л^ елллги C j им&иыьпи Олп (tTofucuti C P w a zz. ГГлЫиГТи C WW (pV4lUUH o T l^ C tftfs ftU / L T > rG u v \yL K T T i^ ju ^ и л л т (3 \etHr U Jts fijjj.y e fJlO U шЛшлл^си С < М Л - tn u u p u u tO U P O < e>G t r n o ^0,0 ; c™ -L b r = m j'U f .f itu j у и л л с / н л -j u u r n ^ ji^ j ^ 9 5 0 - S to Г Ь Ь 0 Зш лкм: 9, И 'C уL *^= .T Л Л -Г 'С [^ < и м л ^ « Л и л л л л ы Г Kft, ’Я л ш л л и ru u c u м wJL ^ % 4 Z T a '' М 2, ОГциГГ ЛМЫЛуийГ Омииолиисшл \м^шЖсили/иТ м л Р л л л л л г г у ШмкТмгии . 7TW S 9 /Мишллшлш* 1Л и и л ш л и и ш > Г Ц, М Г Г Г м Г,Гмм Гк/ = П) -£ / $ о а /м у М ц /и ш ли и ^ Г р и и Лр Ш Л (И У \ Л Ы Ш U /Q M W j r t K H l S i M M U r fu C ГЧ р 1 ^ /Щ л ф ^ ч 1л л м и с л и А Т рлщ м м л^ с -н л м и г х ГОСТ 99G39 7 : и ч ллш /и ЛО ?иш *пи V ^ Ч Л € > 1 и Ш \Л 1 Л /- $ьш>ми wcuut*L Г - 380 мм / Фо ышмлфщлию Г Г Г tc tf/ u / \. вМ о и р * и Тш р с и ш Я и с ли ~ С м л л ш К > v к (p lp u t u ~ ф -к - i ф -С V ^ 3 0 , ГО С Т Ш 9 - ¥Л З ^млл^и/сли , Ст 3 пс ~, ГО С Т Г 9 6 5 ¥ Оти*мл> - ы Р <1 ЛЛЛЛ/ги Ы Л /С С > £ ГЦ - ru fv w (Г 04Y! - %ЪУ,) CY - ^ T J u j ^ u u u T tfJ U 7 W >С€ИС- - е з х П Ы Ш РМ ь& Ш ? <£>е) rrw ¥ & > -* & $ * „ • ¥ 5 1 > -М О -с ? 3 ^ 6 о 9 [ u U & n v ftM b U ^ L ' M im A u ^ - M U J U W И ? и ^ и гкл Л П л^ГУ^П р М Л & £ Л ^Х рЛ^СЛ>О ЛМ ЛЛ0Ы ^ил7 f ^ U ' H ^UM ^cw uce А С7 It?М АЯЛ} £ ~ / V р П р 'у а Л в Lf x M n w /u ttL [ M e З Л я -и л и н ш м м £ } C J^P p stU sC L- Слрл^/>.«е„ ^ 4Х Л t?Ъ £ J^1l // S Л н З ш я и ЯО- ^ П, 'fЖa, * j’ № 4 ,< р л г/ч ^сл я — i r zof=t e r * р п х л е & г п л ш jo e c y rru u ^ м? M uu? u u m р п А лМ л??и и Ъ е с м . 1 р ж П и А л^м ш лш / \< Р м м £с>9°С ~ 6D9T е /3 О 20 Пер ~ 4 3 м и н . 40 50 Время г, мин 5.3 Методы повышения огнестойкости металлических конструкций Работникам Государственной противопожарной службы, а также проектировщикам довольно часто приходится решать вопросы огнезащиты металлических конструкций. Фактический предел огнестойкости стальных конструкций при «стандартном» режиме пожара, в зависимости от толщины элементов сечения и величины действующих напряжений, составляет от 0,1 до 0,4 ч. Исключение составляют стальные оболочки, мембранные покрытия, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать 0,75 - 1 ч. При проектировании зданий и сооружений предел огнестойкости незащищенных стальных конструкций с приведенной толщиной металла в 1 см допускается принимать равным 0,25 ч. Значения же требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций, в том числе металлических, составляют от 0,25 до 2,5 ч в зависимости от степени огнестойкости здания и типа конструкций. Таким образом, большинство незащищенных стальных конструкций удовлетворяют лишь требованиям по пределу огнестойкости 0,25 ч. Это позволяет сделать вывод о том, что область применения металлических конструкций ограничена по огнестойкости, так как не выполняется условие безопасности - Пф ≥ Птр. Это условие безопасности является основным критерием обоснования необходимости огнезащиты металлических конструкций, т.е. если Пф ≥ Птр огнезащита не нужна, а при Пф < Птр – огнезащита необходима. Выбор конкретного типа огнезащитного состава и материала, установление их областей применения производятся на основе технико-экономического анализа с учетом величины требуемого предела огнестойкости конструкции; типа защищаемой конструкции; вида нагрузки; температурноовлажностных условий эксплуатации и производства монтажных работ; степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции; увеличения нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты; трудоемкости монтажа огнезащиты; эстетических требований к конструкции; технико- экономических показателей. Наиболее надежными способами огнезащиты в настоящее время являются: облицовки из негорючих материалов; огнезащитные покрытия; подвесные потолки. В качестве облицовочных материалов для огнезащиты МК используются бетон, кирпич, гипсокартонные листы (ГКЛ) и другие плитные и листовые изделия, а также различные типы штукатурки (рисунок 1). Рисунок 1 – Облицовка металлических колонн: а –бетоном или штукатуркой по сетке; б – кирпичем, в – плитным материалом Обетонирование. Огнезащита металлических конструкций при помощи бетона в отечественном строительстве применяется сравнительно часто. Применение бетонной защиты наиболее рационально в том случае, когда одновременно производится усиление ригелей, колонн или стоек, например, при реконструкции зданий и сооружений. Обетонирование производят после прикрепления к колонне армирующей сетки (рис. 1,а). Толщина слоя бетона составляет 5 см, если требуется предел огнестойкости 2 часа; и 6 см, если требуется 2,5 часа. Обетонирование является эффективным способом огнезащиты МК. Облицовка из кирпича. Кирпичную облицовку наиболее часто применяют для повышения предела огнестойкости колонн и стоек (рис. 1,б). Кладку для огнезащитной облицовки выполняют из глиняного обыкновенного и силикатного кирпича на цементноопесчаном растворе марки не ниже 50. Устройство огнезащитной облицовки из пустотелых и щелевых кирпичей допускается толщиной только в 1/2 кирпича (120 мм). Кладку выполняют с однорядной перевязкой швов. Горизонтальные и вертикальные швы заполняют раствором с последующей разделкой их снаружи «под расшивку». При устройстве облицовки кирпичом учитывают, что у стали и кирпича коэффициенты линейного расширения отличаются в 3 раза. Поэтому устраивают зазор между металлической конструкцией и кирпичной кладкой. Для усиления кирпичную кладку армируют проволокой диаметром до 8 мм. Для получения предела огнестойкости 2 часа достаточен слой кирпича толщиной 6,5 см. Облицовки из бетона и кирпича не боятся сырости, могут применяться при практически любых температурноовлажностных условиях, при наличии агрессивной среды, они устойчивы к атмосферным воздействиям и динамическим нагрузкам. Но эти способы огнезащиты связаны с трудоемкими опалубочными и арматурными работами, малопроизводительны, значительно утяжеляют каркас здания и удлиняют сроки строительства. Облицовки из теплоизоляционных плит. Наиболее перспективны облицовки из теплоизоляционных плит на основе перлита, вермикулита и цемента, асбестоперлитоцементных и полужестких минераловатных плит (рис. 1,в) и (рис. 2). Заводская толщина плит составляет около 5 см, что обеспечивает предел огнестойкости до 2 часов при условии надежного крепления плит к конструкции. Эффективным способом крепления плит является приварка к защищаемой конструкции выпусков арматуры, введенной в плиты в процессе их изготовления. Швы заделывают тем же составом, из которого изготовлены плиты. Другой способ крепления - установка нащельников из холоднотянутых профилей. Нащельники крепятся самонарезающими винтами и в условиях пожара ограничивают температурные и усадочные деформации плит и исключают их преждевременное разрушение. Облицовка гипсокартонными листами (ГКЛ). В настоящее время разработана огнезащитная облицовка из гипсокартонных листов. Конструкции выполнены применительно к многоэтажным зданиям и сооружениям со стальным несущим каркасом, с междуэтажными перекрытиями из сборных железобетонных плит или монолита. Эти конструкции значительно легче кирпичной или бетонной облицовки, индустриально эффективны с точки зрения огнестойкости. При применении ГКЛ допускается демонтаж огнезащитной облицовки и выполнение различных работ по усилению несущих конструкций, а также повторного нанесения антикоррозионного покрытия несущих конструкций здания. Внутреннюю полость между огнезащитой и элементами несущей конструкции можно использовать для монтажа различных инженерных конструкций. Огнезащитные облицовки из гипсокартонных листов являются довольно перспективными. Один слой толщиной 16 мм может обеспечить предел огнестойкости колонн и ригелей до 1 ч. Но, учитывая возможность преждевременного разрушения гипсокартонных листов при пожаре иззза технологических дефектов, рекомендуется устраивать огнезащиту не в один, а в два слоя. Для устройства огнезащиты из ГКЛ (рис. 3) используются дополнительные крепежные элементы из холоднотянутых профилей, образующие каркас. Расстояние между продольными элементами каркаса 50 см. Кроме продольных, имеются также поперечные элементы каркаса, размещаемые через 90 см на ригеле или через 1,2 м на колонне, а также в местах стыков гипсокартонных листов. Элементы каркаса прикрепляют самонарезающими винтами. Стыки облицовок между собой и конструкциями здания перекрываются стальными нащельниками, прикрепляемыми самонарезающими винтами с шагом 200 мм. Рисунок 2 – Облицовка металлических конструкций теплоизоляционными плитами В местах опирания ребристых плит перекрытия на ригели устраивают дополнительную теплоизоляцию в виде пояса из минеральной ваты (рис. 5.50,а,б). Нащельники теплоизоляционного пояса крепят к железобетонным конструкциям дюбелььгвоздями. Особое внимание обращают на места примыкания облицовки к стенкам, перегородкам и потолкам (рис. 3,б,в). Нащельники крепят к ограждающим конструкциям дюбелььгвоздями. Штукатурка. Традиционным видом огнезащитного покрытия является цементноопесчаная штукатурка (рис. 1,а). Для ее приготовления используются цемент и песок. Она рекомендуется для защиты таких металлоконструкций зданий, как колонны, ригели, элементы связей, узлы сопряжения между элементами (рис. 4). Использование цементноопесчаной штукатурки обусловлено такими достоинствами, как недефицитность материалов для приготовления состава, простота изготовления, возможность механизированного нанесения, обеспечение значительного предела огнестойкости защищаемой конструкции. Эффективность использования цементноопесчаной штукатурки в качестве огнезащитного материала представлена в табл. 1. В то же время этот вид огнезащиты имеет ряд недостатков, ограничивающих его применение, к которым относятся: большая трудоемкость работ по нанесению покрытия из-за необходимости армирования стальной сеткой; большие нагрузки на фундаменты зданий за счет утяжеления каркаса; необходимость применения антикоррозионных составов. Рисунок 3 – Фрагменты стальных конструкций с огнезащитной облицовкой из гипсокартонных плит (ГКЛ): а - защита узла соединения рядовой колонны с ригелем; б - защитаригеля, расположенного у стены здания; взащита колонны, расположенной у стены здания; 1 - колонна; 2 - ригель; 3 - плита перекрытия; 4 – монолитный бетон; 5 - обшивка; 6 теплоизоляционнный пояс; 7 - стойка фахверка; 8 – стена здания. Рисунок 4 - Фрагменты стальныхконструкций с огнезащитной облицовкой из штукатурок различного состава: а - защита узла соединения рядовой колонны с ригелем; б - защита ригеля, расположенного у стены здания; в -защита колонны, расположенной у стены здания; 1- колонна; 2 - ригель; 3 - плита перекрытия; 4 - монолитный бетон; 5 арматурная сетка; 6 - штукатурка; 7 стена здания; 8 - стойка фахверка Таблица 1 Стремление снизить массу огнезащитной облицовки привело к разработке в последнее время легких штукатурок и покрытий на основе асбеста, перлита, вермирулита, фосфатных соединений и других эффективных материалов. Эти облицовки имеют малую плотность (2000600 кг/м3) и поэтому низкую теплопроводность. В случае пожара они не выделяют дыма и токсичных продуктов. В последнее время применяются облегченные штукатурки, наносимые механическим способом. Примером является перлитовая штукатурка. Исходя из вида конструкции, ее толщины и требуемого предела огнестойкости, значения толщины перлитовой штукатурки даны в таблице 2. Таблица 2 При проектировании и выполнении штукатурных работ необходимо учитывать требования технологии ее нанесения на защищаемую поверхность. Чтобы штукатурка не отвалилась в самом начале пожара перед ее нанесением конструкцию тщательно очищают от грязи, пыли, ржавчины и крепят к ней стальную сетку. При использовании плоской сетки к металлической конструкции приваривают шпильки. К шпилькам приваривают стальную сетку с размером ячейки до 100 мм. Сетку устанавливают на расстоянии 10 мм от металлической поверхности для того, чтобы штукатурный раствор проник под сетку и штукатурка была надежно прикреплена к конструкции. При использовании объемной сетки рабица она накладывается непосредственно на поверхность конструкции, после чего концы стальных шпилек загибаются, что обеспечивает закрепление сетки на поверхности конструкции. Для штукатурки, наносимой методом полусухого торкретирования, в качестве армирующих элементов используются ГГобразные шпильки из проволоки. Шпильки приваривают к защищаемой конструкции шагом 200 мм и отгибают таким образом, чтобы расстояние от их концевых кромок до поверхности конструкций составляло 10 мм. Балки и колонны, выполненные из двутавра или швеллера полками наружу, перед креплением армирующей сетки обвертывают стеклотканью или фольгой, закрывающей пустоты и снижающей расход дефицитных теплоизоляционных материалов. Для увеличения жесткости слоя облицовки применяется арматурный каркас. Огнезащитные штукатурки могут наноситься как на заводе, так и непосредственно на стройплощадке вручную или механизированным способом. Для нанесения составов, имеющих достаточно высокую прочность в первые минуты после нанесения, а также составов на основе быстросхватывающихся вяжущих, применяют метод полусухого торкретирования. При этом нанесение штукатурки выполняется с помощью цементтпушек с производительностью 112 м3/ч. Наряду с методом полусухого торкретирования применяется метод набрызга. Для нанесения штукатурки этим методом во внутренних помещениях используется специальная установка производительностью до 1,2 м3/ч и дальностью подачи до 30 м. Легкие огнезащитные штукатурки более эффективны по сравнению с цементноопесчаными, т.к. обеспечивая одинаковый предел огнестойкости конструкции, они значительно меньше утяжеляют каркас здания. В то же время этому виду покрытий свойственны недостатки: материал покрытий мягкий, имеет небольшую конструктивную прочность, легко отслаивается от поверхности металла. Такое покрытие нельзя использовать для открытых поверхностей, незащищенных от механических повреждений, а также для наружных работ. Эти покрытия не защищают от коррозии и не отвечают эстетическим требованиям. Необходимость применения арматурных сеток увеличивает трудоемкость работ. Огнезащитные покрытия. Одним из перспективных способов огнезащиты металлических конструкций являются высокоэффективные покрытия, которые наносят на поверхность конструкции сравнительно тонким слоем. Эти покрытия могут быть невспучивающимися и вспучивающимися. Среди огнезащитных невспучивающихся покрытий типа ОФП до последнего времени применялся состав ОФППММ (ГОСТ 23791179). Однако из-за наличия асбеста в рецептуре этого покрытия оно было запрещено к дальнейшему применению. Вместо него в настоящее время используется состав ОФППМВ (ГОСТ 256655-83), в котором асбест заменен на гранулированную минеральную вату. По своим огнезащитным и физикоо механическим свойствам, способу нанесения, используемым механизмам для нанесения, эти составы идентичны. Различие имеется лишь в подготовке рабочего состава. В настоящее время широко применяется и облегченное покрытие марки ОПВВ180 (ВСН 113384), в состав которого входят гипсоцементное пуццолановое вяжущее, муллитокремнеземное волокно, пластификатор и шлам флотации фосфоритных руд. Вспучивающиеся огнезащитные покрытия представляют собой композиционные материалы, включающие полимерное вяжущее и наполнители (антипирены, газообразователи, жаростойкие вещества и стабилизаторы вспененного угольного слоя). При вспучивании и одновременном обугливании происходит образование мелкоячеистого по структуре слоя, обладающего низкой теплопроводностью, в результате чего резко замедляется прогрев металлических конструкций. Огнезащитный состав ОЗССМВ на основе жидкого стекла, неорганических наполнителей и выгорающих добавок предназначен для создания на поверхности металла огнезащитного вспучивающегося покрытия с целью повышения огнестойкости стальных металлических конструкций, эксплуатируемых внутри помещений зданий, сооружений промышленного и гражданского назначения с относительной влажностью не более 80%. Состав сертифицируется в соответствии с требованиями ГОСТ 9980.1186Е. Состав наносится на стальные поверхности, обработанные грунтами типа ГФ по ГОСТ 127077-77, а также на неогрунтованные поверхности. Огнезащитный состав ОЗССМВ позволяет отказаться от значительного количества ручных работ в строительстве, т.к. заменяют оштукатуривание по металлической сетке, что позволяет экономить дефицитные материалы 펐 сталь, цемент, известь и др.; осуществлять работы по огнезащите механизированными средствами; сократить удельный расход материалов для огнезащиты. В настоящее время используются также огнезащитные покрытия типа ОВПФФЛ, «Экран-М». Эффективность перечисленных видов огнезащиты приведена в таблице 3. Огнестойкие подвесные потолки являются эффективным средством повышения огнестойкости металлических конструкций покрытий и перекрытий. Особенно целесообразны подвесные потолки для огнезащиты ферм и структур. Непосредственная защита каждого элемента этих конструкций облицовками или вспучивающимися покрытиями трудоемка и недостаточно надежна, так как трудно осуществима в узловых соединениях элементов конструкций. Устройство подвесного огнезащитного потолка более надежно, так как между потолком и защищаемой конструкцией создается воздушный зазор, который дополнительно повышает ее предел огнестойкости. Наиболее простым и дешевым подвесным потолком является потолок из минераловатных плит, уложенных на стальную сетку или различные штукатурки по сетке. Сетка с помощью стальных стержней, расположенных с шагом 0,8-1 м, подвешивается к нижнему поясу ферм или структур. Наружная поверхность потолка закрывается декоративным материалом. При толщине плит 50-80 мм подвесной потолок повышает предел огнестойкости ферм и структур до 0,75-1 ч. Таблица 3 Конструктивное решение подвесного потолка с применением ГКЛ показано на рис. 5. Конструкция потолка состоит из металлического каркаса, облицовки и крепежных элементов. Толщина подвесных потолков,включающих каркас и облицовку, составляет от 40 до 84 мм. Расстояние от экранов до плоскости защищаемой поверхности - 80-350 мм. В качестве облицовок защитных экранов подвесных потолков используются: гипсобетонные плиты толщиной 14 мм; утяжеленные и облегченные гипсокартонные перфорированные плиты толщиной 30 мм с заполнением минеральной ватой и наклейкой алюминиевой фольги; декоративные гипсовые плиты толщиной 20 мм; минераловатные плиты; минераловатные плиты на синтетическом связующем толщиной 30 мм. Использование таких подвесных потолков позволяет обеспечить предел огнестойкости МК до 0,75-2,5 ч. Наиболее надежными конструкциями потолка являются такие, которые имеют облицовки и герметичные стыки. Устройство в подвесном потолке отверстий и проемов снижает его огнезащитную способность. Например, устраиваемая для целей вентиляции сквозная перфорация площадью 2,7% в плитах потолка снижает его огнезащитную способность в два раза. Зарубежная и отечественная практика предусматривают в качестве огнезащиты металлических конструкций применять водяное охлаждение этих конструкций. Вода для охлаждения может подаваться непосредственно на поверхность конструкции от спринклерных, дренчерных и других систем. Необходимо, чтобы оросители были направлены на защищаемые конструкции. Вся система подачи воды под давлением должна быть рассчитана с учетом необходимости питания всех устройств, предназначенных для защиты каркаса. Для повышения эффективности охлаждения несущих конструкций система автоматического пожаротушения должна иметь специальные устройства, обеспечивающие бесперебойную подачу достаточного количества воды на защищаемые элементы. Конструкции, выполненные из элементов полого сечения, например труб, могут заполняться водой для их охлаждения при пожаре. Такие конструкции называются водонаполненными. Водонаполненные конструкции поверху и понизу объединены в замкнутую сеть [46]. Уровень воды поддерживается с помощью вышерасположенного резервуара, который одновременно является компенсатором при увеличении объема воды и источником испарения. Когда во время пожара такие колонны нагреваются, в системе, за счет подъема нагретой в отдельных местах воды, устанавливается естественная циркуляция, которая удаляет приток тепла и способствует охлаждению конструкции, находящейся в очаге пожара. Достижение нагретой водой температуры кипения и ее испарение зависят главным образом от длительности и размеров пожара, а также от количества циркулирующей в системе воды. За счет испарения происходит понижение уровня воды в резервуарах, причем питание системы может производиться либо из резервуара достаточной емкости, либо из внешнего источника (рис.6 а,б). Таким образом, вся система остается полностью заполненной водой на протяжении всего пожара, а достаточное удаление тепла от нагретых стальных элементов при достижении температуры кипения обеспечивается за счет охлаждения при испарении. Конструкции могут быть постоянно заполнены водой, что требует соответствующих мер по борьбе с коррозией и обеспечению их герметичности или заполняться водой из водопровода при пожаре в результате вскрытия спринклера ит открывания связанного с ним автоматического клапана. Предотвратить замерзание воды можно с помощью добавки соответствующего антифриза, а внутренней коррозии можно избежать с помощью добавки ингибитора коррозии. Рисунок 6 – Водонаполненные конструкции с питанием водой: а – из резервуара большой емкости; б – из внешнего источника. В некоторых случаях можно вынести несущие металлоконструкции за габариты ограждающих конструкций. Металлические колонны можно разместить снаружи, а стеновые панели - прикрепить с внутренней стороны здания. Металлические фермы защитить подвесным потолком. Таким образом, можно исключить прямое воздействие огня на несущие металлические конструкции и повысить устойчивость здания или сооружения к воздействию пожара.