Приведенная толщина металла: для чего нужно знать и как рассчитывается

Приведенная толщина металла рассчитывается только в случае, если речь идет о необходимости обеспечения огнезащиты металлоконструкций. Сам по себе металл при пожаре не горит, но этот параметр указывает на предел сопротивляемости конструкции экстремально высокой температуре.

Помимо увеличения толщины металла (а такой метод наращивания огнестойкости не всегда оправдан), используется и другая технология – нанесение защитных покрытий. К ним предъявляются определенные требования, закрепленные в законодательстве. О том, как рассчитать приведенную толщину металла и защитить металлоконструкции от огня, вы узнаете из нашего материала.

Что значит приведенная толщина металла

В процессе расчета материалов, использующихся для обработки конструкций в целях защиты их от огня, большое значение имеет приведенная толщина металла в миллиметрах. Именно от нее во многом зависит собственный предел огнестойкости сооружения. Несмотря на то, что конструктивные элементы зданий, которые изготовлены из металла, не подвержены горению, при воздействии на них огня, например, при пожаре, они могут утратить защитные и несущие функции, что нередко становится причиной обрушения сооружения.

Максимальное количество времени, на протяжении которого металлическая конструкция не подвергается деформации под воздействием высокой температуры и открытого огня называется пределом огнестойкости.

Повысить предел огнестойкости позволяют специальные защитные покрытия. Чаще всего с этой целью используется краска, в состав которой входят антипирены, позволяющие увеличить стойкость металла к воздействию огня. Средство наносится на материал в таком количестве, чтобы, во-первых, слоя было достаточно для обеспечения необходимого эффекта, а во-вторых – конструкции не должна утяжеляться. Такая прослойка называется адгезионной.

Поскольку ее толщина напрямую влияет на то, сколько краски потребуется на обработку металлоконструкции, от этого параметра будут зависеть и затраты на огнеупорное покрытие. Для определения его оптимальной толщины и производится расчет данного показателя.

Согласно указанным в НПБ 236-97 данным, приведенная толщина металла рассчитывается как отношение площади сечения (S, кв. см.) к подверженной воздействию огня части периметра (обогреваемому периметру (P, см)).

Металлоконструкции, подлежащие защите от огня

Защита металлических конструкций от огня регламентирована действующим в РФ законодательством:

• строительными нормами и правилами (СНиП 21-01-97 (СП 112.13330.2011), СП 2.13130.2012, СП 21-101, 21-102);
• ГОСТ Р 53295-2009, НПБ 236-97, 30247.0-94;
• проектами производства работ (ППР);
• техническими регламентами;
• справочниками к федеральному закону № 123 «Пособие по определению пределов огнестойкости».

От воздействия огня защищаются опорные металлические конструкции, несущие, а также открытые. Здесь же стоит отметить крепления и узлы соединения. Чаще всего огнезащита используется в отношении конструкций из чугуна, стали, алюминия.

Если не соблюдены все меры по защите металлоконструкций от пожара, то проект сооружения нельзя будет ни создать, ни ввести в эксплуатацию. Однако эти правила не относятся к частям, не являющимся частью конструкции.

Для обозначения данной величины используются цифры и латинские буквы, среди которых

• R – несущая функция металла;
• I – теплоизоляционное значение при повышении температуры до предельных значений;
• E – целостность материала.

Самая низкая огнестойкость наблюдается у металлоконструкций, не имеющих покрытия, а максимальная – у железобетонных изделий. Так, например, значение R120 говорит о том, что несущие функции металлоконструкции начнут ухудшаться спустя 120 минут, это и есть предельное сопротивление огню.

Формула расчета приведенной толщины металла

Для расчета приведенной толщины металла (Fпр, мм) используется следующая формула:

Fпр = S × 10 / P.

Где, Fпр – это приведенная толщина металла для огнезащиты, измеряемая в мм, S – означает площадь поперечного сечения (кв. см.), а P – это периметр, который обогревается (см).

Если сталь произведена по ГОСТу, то для нее приведенную толщину металла можно найти в готовой таблице, в других случаях придется производить расчеты самому.

При условии, что примыкающие к конструкции элементы (стены, плиты перекрытий) имеют предел огнестойкости не ниже того, что у металлических строений, для которых осуществляется расчет, то величина обогреваемого периметра учитывается без них. При этом во внимание берутся критерии обогрева, а также материал, использующийся для облицовки элементов, ограждающих конструкцию перекрытий и стен.

Кроме того, при приведенной толщине металла до 5,8 мм в целях обеспечения второй степени огнестойкости использовать защитные покрытия для металлоконструкций запрещается (согласно СП 2.13130.2012).

Альтернативный способ расчета приведенной толщины металла

Нужно сказать, что сегодня знать о том, как рассчитать приведенную толщину металла конструкций необязательно, поскольку для этого можно использовать специальный калькулятор либо программу. Для того чтобы найти величину, достаточно ввести данные, указанные выше.

Требования, предъявляемые к огнезащите металлоконструкций

К огнезащите конструкций, изготовленных из металла, предъявляются определенные правила, которые регламентируются нормами пожарной безопасности с учетом различных классификаций по огнестойкости.

Сооружения и элементы конструкций могут иметь огнестойкость от первой до пятой степени, при этом каждой их них соответствует граница стойкости (п. 5.18, таблица 4 Строительных правил и норм 21-01-97). Так, если говорить о несущих конструкциях с первой по четвертой степени, то они должны соответствовать R120, 90,45,15. При этом СО должно подходить под все указанные параметры.

Каждый элемент имеет свой:

• класс;
• предел огнестойкости при приведенной толщине металла.

Обязательно нужно брать во внимание характеристики металлов и их особенности. Может быть использована защита кирпичами, бетоном или плитами, однако в таком случае необходима гидроизоляция и армирование металлоконструкций, поскольку под воздействием высокой температуры материал может деформироваться, в результате чего на нем появляются трещины.

Для защиты металлических конструкций используются составы (в соответствии с ГОСТ 53295-2009), образующие на поверхности тонкий слой. Нужно учитывать, что такое покрытие никоим образом не должно затрагивать их форму. Как правило, используются следующие разновидности:

• Краски, которые могут быть вспучивающимися и невспучивающимися. Первый вариант образует на поверхности металла коксовое покрытие под воздействием высокой температуры. В это же время происходит выделение газов и веществ для самозатухания. Так, если нанести краску толщиной 4 мм, то защитный слой будет 4 см, то есть в 10 раз больше.

Если говорить о невспучивающихся средствах, в их основе находятся силикаты. В отличие от вспенивающихся, они являются менее эффективными. По консистенции такие краски похожи на лак, только толщина покрытия больше. Они поглощают тепло и выделяют воду, ингибиторы и негорючие газы.

• Растворы из синтетических и природных смол (лаки).
• Мастики, пасты, штукатурки. Использовать разрешено только те составы, которые можно нанести тонким слоем (не более 2 см толщиной). В отличие от красок, мастика и паста обладают более высокой дисперсностью. Благодаря добавкам и вяжущим компонентам данные средства становятся более густыми.
• Грунтовки с огнеупорными свойствами.

Поскольку внутрь металлической поверхности пропитка проникнуть не может, то и обработка конструкции из этого материала не производится.

На выбор огнезащитного состава влияют следующие параметры:

• открытая территория или нет;
• отапливаемая площадь или нет, особые условия содержания;
• использование для нанесения совместно с другими составами или обработки поверхности;
• обыкновенная сталь или оцинкованная.

Все средства огнезащитной эффективности делятся на семь групп в зависимости от времени, при котором обрабатываемое сырье достигает критического состояния. Отношение металлоконструкции к той или иной группе говорит о том, на протяжении какого времени изделие готово выдерживать прямое воздействие огня:

Для сооружений, относящихся к первой и второй степени, применяется конструктивная металлическая защита. Тонкослойные металлы используются в том случае, если приведенная толщина составляет не менее 5,8 мм. При R15 могут быть применены незащищенные элементы, за исключением противопожарных преград.

Все средства делятся на группы:

Нужно сказать, что применение конструктивных защитных методов к металлическим конструкциям положительно влияет не только на поверхность изделия, но и конструкцию целиком. Создать прочное теплоизоляционное покрытие можно с помощью:

• штукатурки;
• напыляемой изоляции толстого слоя;
• бетонирования, кирпичной кладки;
• монтажа ограждений или плит с внутренним наполнением в виде стеклоткани, минваты, порошка;
• ГКЛ, ГВЛ (листовое и рулонное сырье);
• защитных экранов.

На упаковке защитного средства присутствует следующая информация:

• плотность, толщина, расход на 1 кв. м. изделия;
• к какой группе ОЭ принадлежит;
• технология использования (подготовка, нанесение грунтовки, слоев средства, высыхание);
• условия хранения;
• гарантийный срок.

Поскольку каждое средство имеет свои особенности применения, то использовать его необходимо только согласно рекомендациям, которые дает производитель. Так, например, в некоторых случаях без нанесения грунтовки покрытие могут не признать огнезащитой. Кроме того, последствия от нарушения технологии бывают очень серьезными.

Технология нанесения огнезащитных составов

К нанесению средств для защиты металлоконструкций от огня производитель предъявляет определенные требования:

• Прежде чем наносить каждый последующий слой, предыдущий должен высохнуть.
• При обработке поверхности антикоррозийными средствами или нанесении нескольких составов обязательным условием является грунтовка.
• Прежде чем наносить на металлоконструкцию выбранное средство, поверхность должна быть очищена от загрязнений, отшлифована и обезжирена.

Технологий нанесения существует несколько. Так, производители выпускают различные средства, которые позволяют осуществить облицовку, напыление, распыление, кирпичную кладку, оштукатуривание, бетонирование.

Создание огнезащитного покрытия металлоконструкций включает в себя несколько этапов:

1. Осуществляется подготовка проекта.
2. Производятся подготовительные работы, которые заключаются в очистке поверхности. Часто данная процедура осуществляется с использованием пескоструйной машины. С ее помощью удается получить идеально ровную поверхность с нужной степенью шероховатости, что необходимо для лучшего сцепления с составом.
3. Наносится грунт.
4. Изделие покрывается несколько раз составом с определенным интервалом для того, чтобы каждый предыдущий слой мог высохнуть.
5. Наносится декоративное средство (чаще всего лак).

Данной работой могут заниматься только организации, у которых есть лицензия, выданная органами Министерства чрезвычайных ситуаций. В список обязательных услуг входит подготовка проекта с технологической картой и точными расчетами.

Если говорить о цене, то обработка огнезащитными средствами будет стоить по-разному в зависимости от используемых средств, сложности работ и объема. В среднем, стоимость огнезащиты при использовании краски составит 450–900 руб. за квадратный метр.

Так, имея информацию относительно требуемого уровня защиты конструкции и приведенной толщины металла, можно рассчитать, сколько потребуется нанести средства на материал. Нужно учитывать, что на параметры огнезащитного слоя влияет класс огнестойкости, а также условия эксплуатации сооружения.

Только профессионалы, которые имеют специальные инструменты, а также владеют технологией нанесения, смогут произвести обработку металла в соответствии с рассчитанными параметрами и с соблюдением требований ГОСТ и НПБ.