Оценка огнезащитной способности материалов для несущих стальных конструкций

В соответствии с нормативной базой одним из основных требований к зданиям и сооружениям является сохранение несущей способности конструкций во время пожара, в частности стальных колонн и балок. Чтобы оценить уровень их несущей способности, проводят соответствующие испытания или расчеты, методики которых регламентированы соответствующими стандартами.

Одним из основных требований к зданиям и сооружениям является сохранение несущей способности строительных конструкций во время пожара. Учитывая то, что из - за существенной теплопроводности стали собственная огнестойкость этих конструкций незначительна (на минуте развитого пожара наступает потеря огнестойкости), для повышения их несущей способности применяют огнезащитные материалы.

Общие требования, предельным состоянием по огнестойкости по признаку потери несущей способности есть обрушения конструкции или возникновения граничащих деформаций, соответствующих для горизонтальных конструкций (в частности, для балок) пороговому значению прогиба, а для вертикальных конструкций (в частности, для колонн и стен) - предельном значением продольного смещения нагружённого конца конструкции. Для оценки способности конструкции сохранять свою несущую способность во время пожара проводят соответствующие испытания или расчеты, методики которых регламентировано стандартами.

Для несущих стальных конструкций эти методы имеют особенности, которые связаны с тем, что, кроме приведенных выше признаков предельного состояния по огнестойкости, для этих конструкций применяют признак достижения критической температуры стали. Во время испытаний несущих стальных конструкций по этому признаку по огнестойкости на образцах конструкций закрепляют термопары, эти образцы устанавливают в специальную печь и подвергают огневому воздействию по стандартным температурным режимом пожара. Во время испытаний продолжительность которых составляет от 30 до 240 минут, а температура в печи изменяется от комнатной до 1200 С.

Испытание несущих стальных конструкций с применением признака достижения критической температуры стали по методам, определенным в «ДСТУ в. 1..-13:2007 Защита от пожара». Метод испытания на огнестойкость проводят без механического нагружения образцов и без учета показателей способности огнезащитного материала к сцеплению и (или) его способности оставаться неповрежденными во время огневого воздействия (далее - показателей способности огнезащитного материала к сцеплению). В этих методах не учитывается возможность отслоения огнезащитного материала и его повреждения вследствие деформации (например, прогиба) нагруженной стальной конструкции во время огневого воздействия, что проводят к повышению интенсивности нагрева конструкции и уменьшение промежутка времени достижения критической температуры стали.

Значения длительности критической температуры стали, которые определены с учетом показателей способности огнезащитных материалов к сцеплению, меньше значений длительности, определенных без их учета.

Для образцов (колонн) с пассивным огнезащитным материалом разница в значениях достигает 23% и значительно больше, чем для реактивного огнезащитного материала, для которого максимальная разница составляет 9%. Это связано с тем, что для коробчатой системы огнезащиты с пассивным огнезащитным материалом после достижения температуры образцов значений (450-550) С вследствие деформации нагруженных образцов (балок) происходит значительное повреждение этого огнезащитного материала, что приводит к интенсивному повышению температуры образцов. Для профилированной системы огнезащиты с реактивным огнезащитным материалом вследствие деформации нагруженных образцов во время огневого воздействия не происходит значительно повреждения огнезащитного материала.

Рисунок 1. Огнезащитные материалы «Эндотерм 210104» и «Эндотерм 400202»

Значение предела огнестойкости несущих стальных конструкций, полученные по методам испытаний, в которых применен признак потери огнестойкости конструкции по достижении критической температуры стали, с учетом показателей способности огнезащитного материала к сцеплению и без их учета, могут значительно отличаться. Например, если предположить, что по результатам испытаний по методу, в котором применен признак потери огнестойкости конструкции по достижении критической температуры стали 500 С без учета указанных показателей, для стальной колонны с пассивным огнезащитным материалом "Эндотерм 210104" получено нормированное значение предела огнестойкости 150 минут, то во время испытаний с учетом показателей способности эта величина была бы 141 минута.

Вследствие наличия такой разницы в продолжительности достижение критической температуры стали на образцах имеет место разница и в расчетных значениях минимальной толщины огнезащитных материалов, при которых для определенных величин критической температуры стали и сводной толщины стального профиля обеспечивается нормированная предел огнестойкости несущих стальных конструкций. По результатам проведенных расчетов установлено, что значения минимальной толщины огнезащитных материалов, которые определены с учетом показателей способности огнезащитного материала к сцеплению, больше значений минимальной толщины, определенных без их учета. Для реактивного огнезащитного материала "Эндотерм 400202" разница в этих значениях минимальной толщины достигает 28%, а для пассивного огнезащитного материала "Эндотерм 210104" - 39%.