Огнестойкость и огнезащита модульных зданий

Согласно СНиП 21.01-97*, по степени огнестойкости здания разделяется на пять степеней: I, II, III, IV, V. Степень огнестойкости здания определяется пределом огнестойкости основных конструктивных элементов здания с учетом их функциональной роли.

Одним из ключевых показателей является предел огнестойкости несущих элементов здания относительно потери их несущей способности. Степень огнестойкости I требует сохранения несущей способности в течение 120 минут (предел огнестойкости R120).

Пределы огнестойкости большинства незащищенных металлических конструкций очень малы и для стальных конструкций находятся в пределах 10-15 минут (R10-R15). Исключение составляют колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать 45 минут (R45), но применение таких конструкций в строительной практике крайне ограничено.

Например, собственный предел огнестойкости швеллера №18 (ГОСТ 8240-89) составляет менее R10. Стандартный двутавр №20 (ГОСТ 8240-89) обеспечивает предел огнестойкости менее R15.

Причина столь быстрого исчерпания незащищенными металлическими конструкциями способности сопротивляться воздействию пожара заключается в больших значениях теплопроводности металла.

Высокая теплопроводность металла практически не вызывает температурного градиента внутри сечения металлической конструкции.

Это приводит к тому, что при пожаре температура незащищенных металлических конструкций быстро достигает критических температур прогрева металла, при которых происходит снижение прочностных свойств материала до такой величины, что конструкция становится неспособной выдерживать приложенную к ней внешнюю нагрузку, в результате чего наступает предельное состояние конструкции по признаку потере несущей способности.

Для повышения огнестойкости металлоконструкций используются огнезащитные покрытия (краски, мастики).

Огнезащитные покрытия при воздействии высокой температуры вспучиваются и теплоизолируют металлическую поверхность. Например, слой обмазки толщиной 2-3 мм при воздействии высоких температур вспучивается и на некоторое время создает на поверхности защищаемой металлической конструкции слой пористого материала, толщиной 25-35 мм.

Данный способ огнезащиты позволяет увеличить огнестойкость металлических конструкций до величин R45-R60. Все известные огнезащитные краски позволяют увеличить огнестойкость металлических конструкций до величин не более R90, что соответствует II степени огнестойкости.

Степенью огнестойкости I относительно потери несущей способности R120 обладают только железобетонные конструкции имеющие низкую теплопроводность.

Наиболее чувствительными к воздействию пожара являются изгибаемые железобетонные конструкции: плиты, балки, ригели, прогоны. Их предел огнестойкости в условиях стандартных испытаний обычно находится в пределах R45-R90. Для железобетонных колонн предел огнестойкости обычно находится в пределах R90-R150.

Облицовка железобетонных конструкций негорючими материалами и специальными составами позволяют обеспечить требуемую I степень огнестойкости.  

Таким образом, изготовление модульного здания с металлическим каркасом, соответствующего I степени огнестойкости, наталкивается на принципиальные физические ограничения.

Поэтому при разработке модульных зданий с металлическим каркасом приходится ориентироваться, как правило, на III степень огнестойкости. И только применение специальных составов для обработки металлических несущих конструкций позволяет повысить огнестойкость модульного здания до II степени.