CC BY
9DOI: 10.15393/j102.art.2017.924 УДК 692
Огнестойкость зданий из Легких Стальных Тонкостенных Конструкций (ЛСТК)
Тарасов Виктор Юрьевич
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Россия, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.,
Аннотация. В данной статье рассматриваются огнестойкость и пожаробезопасность материалов, которые используются в зданиях из ЛСТК. Описаны свойства и характеристики каждого из материалов, для более полного исследования. По всей работе сделан вывод с рекомендациями по строительству не пожароопасных зданий с использованием легких стальных тонкостенных конструкций.
Ключевые слова: Быстровозводимые здания, термопанель, огнеупорный гипсовый лист, пенополистирол, минеральная вата, сэндвич-панель.
Fire resistance of buildings from Light Steel Thin-Walled Structures
Tarasov Viktor Russia, St. Petersburg, Polytechnic Str., 29. Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University
Abstract. This article examines the fire resistance and fire safety of materials used in buildings from the LSTWS. The properties and characteristics of each of the materials are described for a more complete study. Throughout the work, a conclusion was drawn with recommendations for the construction of non-flammable buildings using light steel thin-walled structures.
Keywords: Prefabricated buildings, thermopanel, fireproof gypsum sheet, expanded polystyrene, mineral wool, sandwich panel.
В наше время каждый человек стремится экономить во всем, но не терять при этом качества, покупаемого продукта. Здания из ЛСТК - это в первую очередь инновационные и экономичные здания. На их строительство уходит намного меньше времени и материала, следовательно, заказчик экономит свои деньги. Они более энергоэффективны, т.к. в них используются новые материалы, которые очень хорошо задерживают тепло внутри помещения. Например, в данных зданиях используется утеплитель, который по своей энергоэффективности заменяет кладку кирпичей толщиной 2 метра. Из всего этого следует, что эти здания вскоре придут на смену нашим привычным зданиям из дерева, кирпича и бетона. Поэтому нужно исследовать новые материалы, которые используются при строительстве зданий из ЛСТК, чтобы убедиться, что они безопасны, для того, чтобы мы в будущем спали в этих домах спокойно.
1. Огнестойкость.
Итак, прежде чем определить материалы, которые мы будем изучать, нужно сначала разобраться с тем, что мы в них будем исследовать.
Огнестойкость - это способность конструкции сдерживать огонь, не давать ему распространяться и ухудшать эксплуатационные качества под действием высоких
температур. Огнестойкость характеризуется пределом огнестойкости и распространением огня.
Предел огнестойкости — показатель сопротивления конструкции огню. Данный предел определяется опытным путем, измеряется в количестве минут от начала испытания до проявления признаков предельного состояния конструкции.
1. Потеря несущей способности (R) - это состояние, когда конструкция обрушается или возникает ее предельный прогиб.
2. Потеря Целостности (E) - характеризуется появлением трещин, или углублений, в которые проникают продукты горения или открытое пламя.
3. Потеря теплоизолирующей способности (I) - проявляется повышением температуры поверхности до предельных, нормируемых значений [1].
В зависимости от степени огнестойкости зданий или сооружений для их несущих элементов вводятся пределы огнестойкости от R 15 (III степень) до R 120 (I степень). Для наружных стен здания вводятся пределы огнестойкости от RE 15 (III степень) до RE 30 (I степень); для перекрытий междуэтажных, в том числе чердачных и над подвалами, — от REI 15 до REI 60; для внутренних стен лестничных клеток - от REI 45 до REI 120, а для маршей и площадок лестниц - от R 30 до R 60. Для некоторых уникальных зданий и сооружений, опасных производств определяют более жесткие показатели огнестойкости [2].
Итак, вот мы и разобрались с огнестойкостью, теперь можно переходить к исследованию материалов.
2. Исследование наружных стен.
Для возведения наружных стен используют ЛСТК из термопрофиля и легких балок. Существуют системы, где несущая способность определяется взаимодействием между утепляющим наполнителем и легкими стальными профилями. В качестве наполнителя используют пенополистирол или пенополиуретан, который заливается в каркас из стальных профилей. Давайте рассмотрим огнестойкость данных материалов.
Итак, первый на очереди - это пенополистирол. Данный материал изготавливают на основе из полистирола, в связи чем он имеет низкую огнестойкость, разрушается даже под действием солнечных лучей. Конечно, ни о какой безопасности тут и речи быть, и использовать его в строительстве крайне не рекомендуется.
Второй материал, который бы я хотел рассмотреть - это пенополиуретан. Данный утеплитель является лидером в этом сегменте, но он также обладает низкой огнестойкостью, что подтверждает ни один источник.
И наконец, я бы хотел рассмотреть пенополиизоцианурат. Данный утеплитель обладает очень низким коэффициентом теплопроводности, что делает его огнестойким, в сравнении с предыдущими утеплителями. Максимальная эксплуатационная температура достигает 150 градусов, что на 50 градусов выше, чем у пенополиуретана. Как видно, данный материал очень хорошо подходит в качестве огнестойкого утеплителя, но его используют очень редко из-за высокой стоимости [3].
3. Исследование внутренних стен.
Внутренние стены могут выполнять как несущую функцию, так и ограждающую. Состоят они, как правило, из стального каркаса, обшитого гипсовыми листами. И сейчас нам предстоит разобраться с видами гипсовых листов и их огнестойкостью.
Гипсоволокнистый и гипсокартонный лист - это самый распространенный материал для отделки внутренних стен. Данные материалы являются наиболее простыми и технологичными в использовании, но они обладают относительно низкой огнезащитной эффективностью, поскольку после огневого воздействия в течение 10-15 минут для ГКЛ и 15-20 минут для ГВЛ при испытаниях наблюдается растрескивание и
обрушение значительной части плит. Итак, гипсовые листы оказались очень небезопасным материалом, но на рынке также существуют стекломагнезиальные листы (СМЛ), давайте подробнее остановимся на них.
СМЛ отличаются более высокими физико-техническими характеристиками, такими как предел прочности на изгибе и твердость, а также обладают более высокой огнестойкостью, что делает их производство весьма перспективным. Я бы рекомендовал использовать данный материал для отделки внутренних стен, но производство СМЛ в России еще не налажено и большинство материала приходит из-за рубежа, поэтому цена на него намного выше, чем на ГКЛ и ГВЛ, но за безопасность можно и переплатить [4].
4. Исследование перекрытий и полов.
Перекрытия изготавливаются из легких стальных С- или Z- образных профилей, различной высоты от 150 до 300 мм и толщиной, как правило, 2-3 мм. Поверхностная отделка осуществляется за счет гипсовых листов или тонкого слоя безводного гипса [5].
Рыбаков В.А., Коломийцев Д.Е., Родичева А.О., в своей работе «Огнестойкость междуэтажного перекрытия на основе стальных С-образных профилей» проводили испытания данного перекрытия и вот какие результаты они получили:
1. Предел огнестойкости перекрытия составил 47 минут, что отвечает классификации REI 45 по ГОСТ 30247.0. Огнестойкость подобного перекрытия ниже, чем у безбалочного железобетонного.
2. Основываясь на Технический регламент о требованиях пожарной безопасности и СНиП 21.01-97, данное перекрытие отвечает 2-3 степени огнестойкости REI 45.
3. Таким образом, данные перекрытия безопасны в малоэтажном строительстве [6].
5. Кровельные перекрытия и покрытия.
В кровле, так же как и в стенах, и в перекрытиях, используется каркас из стальных профилей для формирования фермы. В качестве утеплителя используются сэндвич-панели. Данная панель состоит из двух гипсовых листов, между которыми располагается утеплитель [7]. В качестве листов лучше использовать СМЛ, которые мы рассматривали раннее, а в качестве утеплителя целесообразней использовать пенополиизоцианурат, о его достоинствах я также говорил раннее. В итоге мы получаем идеальную сэндвич-панель, которая обладает следующими свойствами:
1. соответствие санитарным и экологическим нормам, включая нормы гражданского строительства;
2. высокая степень огнестойкости;
3. высокая прочность и долговечность;
4. стойкость к атмосферным воздействиям и перепадам температур;
5. высокие теплоизоляционные и шумоизоляционные свойства;
6. широкая цветовая гамма поверхности по каталогу RAL, не требующая дополнительной отделки;
Таким образом, кровельные конструкции в зданиях из ЛСТК имеют большую степень огнестойкости, что делает проживание в данных зданиях безопасным [8].
5. Заключение.
Итак, мы рассмотрели строение наружных стен, внутренних стен, перекрытий и кровли в здании из ЛСТК. Исследовали материалы, которые используются при строительстве, и можем на основе всего этого сделать соответствующие выводы.
Наружные стены являются безопасными и их предел огнестойкости находится в допустимых нормах от RE 15 (III степень) до RE 30 (I степень), но для большей безопасности рекомендую использовать в качестве утеплителя не пенополиуретан, или пенополистирол, а пенополиизоцианурат, т.к. он выдерживает более высокие температуры, следовательно, огнестойкость у него выше, и он может дольше сдерживать огонь.
Внутренние стены также являются безопасными и их предел огнестойкости не выходит из допустимых рамок от REI 45 до REI 120, но для повышения предела огнестойкости рекомендуется использовать не гипсоволокнистые или гипсокартонные листы, а стекломагнезиальные листы, т.к. у них выше предел огнестойкости и прочности. Конечно, СМЛ стоят намного дороже обычных ГВЛ и ГКЛ, также, как и пенополиизоцианурат стоит намного дороже обычного пенополиуретан, или пенополистирол, но покупая дешевый материал, мы подвергаем свою жизнь опасности, лучше переплатить, но жить в спокойствии и безопасности.
Перекрытия были проверены на безопасность опытным путем, и в итоге представленное перекрытие отвечает 2-3 степени огнестойкости REI 45. Это говорит о том, что безопасность перекрытий находится на должном уровне, но такие перекрытия можно использовать только в малоэтажном строительстве.
Список литературы
1. Федеральный закон от 22 июля 2008 года №123 - ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. ГОСТ Р 53295 - 2009 «Средства огнезащитные для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности».
3. Зарубина, Л.П. Теплоизоляция зданий и сооружений. Материалы и технологии / Л.П. Зарубина // BVH. - 2013. - С. 34-52.
4. Жмарин Е. Н. ЛСТК — инструмент для реализации программы «Доступное и комфортное жилье»/ Е. Н. Жмарин, В. А. Рыбаков // Журнал для профессионалов «СтройПРОФИль», № 6(60); № 7(61). — Изд-во «Торговля и промышленность», 2007. С. 118-119;С. 166-167.
5. Рыбаков В.А., Коломийцев Д.Е., Родичева АО. ОГНЕСТОЙКОСТЬ МЕЖДУЭТАЖНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ СТАЛЬНЫХ С-ОБРАЗНЫХ ПРОФИЛЕЙ.
6. Рыбаков В. А. Основы строительной механики легких стальных тонкостенных конструкций: учеб. пособие / В. А. Рыбаков. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. -207 с.
7. Ватин Н. И. Термопрофиль в легких стальных строительных конструкциях [Электронный ресурс]: статья / Н. И. Ватин, Е. Н. Попова; Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. — Электрон. текстовые дан. (1 файл: 1,87 Мб). — СПб, 2006. — Загл. с титул. экрана. — Свободный доступ из сети Интернет. — Adobe Acrobat Reader 6.0. — .
8. Ильин Н.А., Панфилов Д.А., Литвинов Д.В., Славкин П.Н. Определение огнестойкости сжатых железобетонных конструкций зданий// Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2015. Вып. № 1. С. 82-89.
9. Монастырев, П. В. Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий/ П. В. Монастырев. -М.: -АСВ -2012.-160с.
10. Сыробаба В., Новитский А., Жорабиан К. Металлические конструкции. 2013. Т. 19. № 2. С. 129-136.
References:
1. Federal Law of July 22, 2008, No.123-FZ "Technical Regulations on Fire Safety Requirements".
2. GOST R 53295 - 2009 "Means of fire-retardant for steel structures. General requirements. Method for determination of flame retardant efficiency ".
3. Zarubina, L.P. Thermal insulation of buildings and structures. Materials and technologies / L P. Zarubin // BVH. - 2013. - P. 34-52.
4. Zhmarin EN LSTK - a tool for the implementation of the program "Affordable and Comfortable Housing" / E. Zhmarin, V. A. Rybakov // Magazine for professionals "Stroiprofil", No. 6 (60); No. 7 (61). - Publishing house "Trade and Industry", 2007. pp. 118119; Pp. 166-167.
5. Rybakov VA, Kolomiytsev DE, Rodicheva A O. FIRE RESISTANCE OF THE INTERSTATE OVERLAPPING ON THE BASIS OF STEEL C-PROFILE PROFILES.
6. Rybakov VA Fundamentals of structural mechanics of light steel thin-walled structures: Textbook. Allowance / VA Rybakov. - SPb .: Publishing house of Polytechnic. University, 2011. - 207 with.
7. Vatin N. I. Thermoprofile in light steel building structures [Electronic resource]: article / NI Vatin, EN Popova; St. Petersburg State Polytechnic University. - Electron. Text dan. (1 file: 1.87 MB). - St. Petersburg, 2006. - In the entry. With the title. Screen. - Free access from the Internet. Adobe Acrobat Reader 6.0. - .
8. Il'in NA, Panfilov DA, Litvinov DV, Slavkin PN Determination of fire resistance of compressed reinforced concrete constructions of buildings // Bulletin of SASU. Urbanism and architecture. 2015. Vol. № 1. P. 82-89.
9. Monastyrev, P. V. Technology of the device of additional heat protection of walls of residential buildings / PV Monastiryov. -M .: -ACB -2012.-160c.
10. Sirobaba V., Novitskyy A., Zorabian K. Metal structures. 2013. T. 19. № 2. P. 129-136.
© 2017 TapacoB B. to.
