составляет около 500°С, для тросов вантовых покрытий около 300"С, для стальных мембран из условия допустимого прогиба в 1/80 пролета 570°С (см. рис. 3.4), для алюминиевых мембран около 200°С, для легких металлических конструкций со сгораемым утеплителем около 300°С (при величине среднеобъемной температуры 280°С).

11сходя из этого условия, можно рассчитать допустимую пожарную нагрузку в помещении, при которой возможно применение не-.чащнщенных металлических конструкций.

Увеличить пределы огнестойкости металлических конструкций д<> 0,75 ч позволяет применение автоматических установок пожаротушения.

Наиболее распространенным способом повышения огнестойкости металлических конструкций является их облицовка несгораемыми материалами с малой теплопроводностью. Предел огнестойкости полинованной конструкции можно определить по руководству [9] н чависимости от материала, толщины облицовки и приведенной толщины сечения, определяемой по формуле (3.1).

Традиционным способом огнезащиты стальных колонн является их облицовка кирпичом (рис. 3.5). Для того чтобы избежать разрушения кладки в результате неодинакового теплового расширения колонны и кладки, между ними устраивают небольшой зазор. Кладку армируют с помощью стальных анкеров, приваренных к чащищаемой конструкции.

Рис. 3.5. Облицовка колонны кирпичом

Другой традиционный способ - обетонярование металлических конструкций после прикрепления к ним армирующей стальной сетки. Однако эти способы защиты трудоемки, увеличивают размеры и массу конструкций.

Г>олее перспективными являются облицовки из теплоизоляционных плит, имеющих малую теплопроводность. Хорошие результаты огневых испытаниях показали облицовки из плит состава

НИИМосстроя, состоящие из перлита, вермикулита и цемента, ас-Лестоперлитоцементные плиты и плиты из улучшенной сухой гипсовой штукатурки с наполнителем из рубленого стекловолокна.

Надо отметить, что существенное значение для защиты имеет способ крепления плит к металлическим конструкциям. Эффективным способом крепления является приварка к защищаемой конструкции выпусков арматуры, введенной в плиты в процессе их изго-Тонлсния, с последующей заделкой швов тем же составом, из которого изготовлены плиты. Другой эффективный способ крепления плит - установка нащельников из холоднотянутых профилей для Яйкрывания стыков. Нащельники крепятся к конструкции самона-рсилющими винтами. В условиях пожара нащельники ограничивают температурные и усадочные деформации плит, надежно удерживают плиты на месте и исключают их преждевременное разрушение.

К перспективным способам огнезащиты металлических конструкций относятся огнезащитные штукатурки. Они изготавли-имются из смеси пористого заполнителя (перлит, вермикулит) II нижущего (цемент, гипс, известь, жидкое стекло). Перед нанесением штукатурки стальные конструкции тщательно очищаются от грязи, пыли, ржавчины и армируются стальной сеткой 3 с размерим ячейки до 100 мм, прикрепленной к защищаемой конструкции 2 ликерами / на расстоянии 10 мм от ее поверхности (рис. 3.6). В случае использования объемной сетки 5 (сетки рабитца) она может накладываться непосредственно на поверхность конструкции.

Рис. 3.6. Защита металлических конструкций штукатуркой: а - с использованием плоской сетки; б - с использованием Г-образных шпилек; в - колонны двутаврового сечения; г - балок

Для штукатурки, наносимой методом полусухого торкретирования, в качестве армирующих элементов допускается использовать Т-образные шпильки 4 из проволоки диаметром 3-4 мм и длиной Не менее 80 мм, прикрепленные к защищаемой поверхности с шагом 100 мм и после приварки отогнутые таким образом, чтобы расстояние от их концевых кромок до поверхности конструкции не превы-Швло 10 мм. Концы шпилек, смежные с углами конструкции, должны выступать за кромку грани на 10 мм.

I я, 1851

Балки и колонны, выполненные из двутавра или швеллера полками наружу, перед креплением армирующей сетки 5 обертывают стеклотканью или фольгой 6, закрывающими пустоты и снижающими расход дефицитных теплоизоляционных материалов. Для увеличения жесткости слоя облицовки применяется арматурный каркас 7.

Огнезащитные штукатурки могут наноситься как на заводе, так и непосредственно на стройплощадке вручную или механизированными способами. Высокое качество работ обеспечивают цемент-пушки ЦПШК-1М, С-320А, СБ-117, установка для нанесения огнезащитных штукатурок ЦНИИОМТП, а также малогабаритные установки конструкций НИИМосстроя.

Иногда облицовки и штукатурки неприемлемы по эстетическим или экономическим соображениям. В этих случаях применяются вспучивающиеся огнезащитные покрытия ВПМ-2 и ВПМ-3 (разработанные ВНИИПО МВД СССР), при расходе 4,5 кг/м2 повышающие предел огнестойкости стальных колонн до 0,8 ч; при расходе 5,5 кг/м2 - до 1 ч; 6,5 кг/м2 - до 1,25 ч. Покрытие ВПМ-2М при расходе 4,5 кг/м2 повышает предел огнестойкости стальных колонн до 1,25 ч, а при расходе 6,5 кг/м2 - до 1,53 ч. Покрытия имеют хороший внешний вид, наносятся механизированным способом, ат-мосфероустойчивы, мало подвержены старению. Такой же эффект, как ВПМ-2М, обеспечивает вспучивающееся покрытие «Зкран-М», разработанное Казахской ИПЛ.

К новым видам вспучивающихся огнезащитных покрытий относятся фосфатные покрытия, разработанные проблемной лабораторией фосфатных материалов ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. Фосфатное покрытие ОФП-МВ толщиной 4 мм способно увеличить предел огнестойкости стальной колонны коробчатого сечения с размерами 20X20 см до 3 ч.

Для увеличения огнестойкости несущих металлических конструкций покрытий и перекрытий применяются подвесные потолки из несгораемых материалов.

На рис. 3.7 показан вариант защиты несущих стальных конструкций покрытия с помощью подвесного потолка, обеспечивающий предел огнестойкости 1 ч.

Эффективным способом увеличения огнестойкости металлических конструкций является охлаждение их водой, которая может подаваться как непосредственно на поверхность конструкции от спринклерных или дренчерных систем, так и внутрь нее. Во втором случае конструкция изготавливается пустотелой и герметичной из стойких к коррозии сталей.

Преимуществами обладают конструкции с пополнением запаса воды либо с ее циркуляцией (рис. 3.8в). При вскрытии спринклера открывается автоматический клапан; вода из водопровода, циркулируя по конструкции, может обеспечить практически неограниченный предел огнестойкости при условии .обеспечения надежной работы внутреннего противопожарного водопровода.

i г

5 д

Рис. 3.7. Защита несущих конструкций покрытия весным потолком (конструкции ЦНИИЭП зрел] зданий и спортивных сооружении):

ущая стальная 8 m.v; 4 -- тонкое Ммнерато:

I - проволочная 3 - асбестоцемеп гнутмм профиль;

подвеска; гати

щинон 19 мм: ь

2 - жч и гран.*

под-пдных

балка; теьны.,

;Щ!!Й

ьеллер каркаса

Рис. 3.8. Водонаполненные стальные колонны: а - разового наполнения (без циркуляции воды); б - с запасом воды и с ее циркуляцией; в - колонна, заполняемая водой при пожаре п,,ц срабатывании спринклера: i - спринклер; .: - клапан для подачч воды и: водопровода; г - график для определения предела огнестойкоегн воюна-Тп;Ч3п0Й колоины без пополнения запаса воды: 1 колонна размерами 100X100 см и толщиной стенки 3 см; - 2 - колонна размерами 60X60 см и толщиной стенки 2,5 см; 3 - колонна размерами 40X40 см и толщиной стенки 2 см; 4 - колонна размерами 20X20 см и толщиной стенки 1 см

В заключение рассмотрим особенности защиты легких металлических конструкций.

Наиболее радикальным мероприятием по уменьшению их пожарной опасности является замена сгораемых материалов на несгораемые и трудносгораемые, например, замена сгораемой рубероидной кровли на битумной мастике в облегченных покрытиях зданий на несгораемую из асбестоцементных листов. В качестве несгораемых утеплителей рекомендуется стеклопор, минераловатные и стекло-ватные плиты, трудносгораемых - пенопласты ФРП-1, Виларес-5 и др.

В конструкциях с применением сгораемых материалов предусматривают меры, ограничивающие интенсивное распространение пожара по ним. Например, пустоты в торцах участков кровли с профилированным настилом, примыкающие к вертикальным конструкциям зданий и светоаэрационным фонарям, у конька кровли и ендовах заполняют несгораемым материалом. Для уменьшения скорости распространения пламени по рубероидной кровле ее покрывают слоем гравия толщиной 20 мм по слою битумной мастики толщиной не более 2 мм.

Для зданий из облегченных металлических конструкций предусматривается устройство противопожарных поясов из несгораемых материалов шириной 0,6 м в местах примыкания наружных стеновых панелей со сгораемым утеплителем к междуэтажным перекрытиям.

Металлические конструкции в зданиях облегченного типа имеют предел огнестойкости, сопоставимый со временем прибытия подразделений на тушение пожара. Поэтому в целях уменьшения риска обрушения всего здания при пожаре, а также для обеспечения условий работы пожарных рекомендуется на покрытии зданий устраивать крышевые противопожарные зоны из несгораемых материалов или кровли, имеющие предел огнестойкости, сопоставимый со временем тушения, а в самих зданиях - ограничивать пожарную нагрузку либо изолировать конструктивно-планировочными решениями пожароопасные процессы. Подобные меры предусматриваются строительными нормами и правилами.

3.3. Пожарная опасность деревянных конструкций

Деревянные конструкции обладают повышенной пожарной опасностью. При 280-300°С древесина воспламеняется и начинает интенсивно гореть. В случае длительного нагрева воспламенение возможно при 130°С. Низкая температура воспламенения приводит к тому, что деревянные конструкции могут зарогеться даже при незначительном очаге пожара. Пожарная нагрузка в зданиях с применением деревянных конструкций может достигать 150 кг/м2 и более, что усложняет тушение пожара. Например, при строительстве крытого катка в Архангельске в одних только арках применено

300 м3 древесины (примерно 50% от общего количества пожарной нагрузки). В популярной и даже научной литературе есть высказывания о том, что элементы из древесины массивного сечения являются негорючими потому, что их трудно поджечь. Однако опыты ВНИИПО МВД СССР показали, что в условиях реального пожара, т. е. когда конструкция находится в нагретой среде, она через несколько минут загорается, несмотря на большие размеры сечения, при этом скорость распространения пламени по балке с размерами сечения 15X49 см достигает 0,8 м/мин. Особенностью горения деревянных конструкций является также распространение пожара по пустотам.

В ограждающих деревянных конструкциях обычно предусматривается проветривание их внутренних полостей от карниза к коньку, т. е. поперек здания и продольных ребер через специальные отверстия в них (рис. 3.9). Наружный воздух входит в продух

Рис. 3.9. Продухи для вентилирования деревянного покрытия:

1 - продух в карнизе; 2 - отверстия в панелях; 3 - продух в коньке

В карнизе, проходит через все панели и выходит через продух, имеющийся в коньке (коньковый продух). Вентилирование, необходимое для предотвращения загнивания деревянных конструкций, значительно увеличивает их пожарную опасность. Внутри пустот горение распространяется со скоростью более 3 м/мин, и вместе с тем происходит скрыто. Это затрудняет обнаружение и тушение очага пожара. В прослойке, ввиду малого ее объема, при горении возникают очень высокие температуры, тепло аккумулируется и при прогорании панели начинается чрезвычайно интенсивное открытое горение.

Быстрое распространение пожара приводит к интенсивному росту среднеобъемной температуры, и нередко ко времени прибытия