Быстровозводимые здания из металлоконструкций
Коротко: быстровозводимые здания из металлоконструкций дают то, что сложно получить от монолитного или кирпичного строительства, — скорость возведения, большие пролёты без промежуточных опор и заводское качество основных элементов. Но у этой технологии есть системная уязвимость, которую нельзя игнорировать: незащищённая сталь быстро теряет несущую способность при нагреве во время пожара, значительно раньше, чем железобетонная конструкция аналогичного назначения. Поэтому огнезащита металлоконструкций — не дополнительная опция, а обязательная часть проекта, если объект должен соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Быстровозводимое здание из металлоконструкций — это объект, каркас которого собирается на площадке из заводских стальных элементов на болтовых или сварных соединениях, что позволяет существенно сократить сроки строительства по сравнению с монолитными и кирпичными технологиями.
Из чего состоит такое здание
Основу конструкции составляет стальной каркас — колонны и балки из горячекатаного или холодногнутого профиля, рассчитанные под конкретные пролёты и нагрузки. Ограждающие конструкции стен и кровли обычно выполняются из сэндвич-панелей — трёхслойных элементов с утеплителем между двумя металлическими облицовками, которые монтируются непосредственно на каркас. Отдельная категория — лёгкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), собираемые из холодногнутых профилей меньшего сечения, применяемые для объектов с умеренными пролётами и нагрузками.
Преимущества технологии
скорость строительства — заводские элементы изготавливаются параллельно с подготовкой фундамента, а сам монтаж каркаса и ограждающих конструкций занимает значительно меньше времени, чем возведение монолитных или кирпичных стен;
большие пролёты без промежуточных опор — стальной каркас позволяет перекрывать значительные расстояния без внутренних колонн, что особенно ценно для складов, производственных цехов, торговых и спортивных объектов;
заводское качество элементов — металлоконструкции изготавливаются в контролируемых производственных условиях, что снижает влияние погодных условий и человеческого фактора на качество основных несущих элементов;
меньшая нагрузка на фундамент — металлический каркас легче железобетонного аналогичной несущей способности, что в ряде случаев позволяет применять более лёгкий и дешёвый фундамент.
Главная уязвимость технологии — поведение стали при пожаре
Незащищённая сталь начинает быстро терять несущую способность уже при относительно умеренном нагреве — значительно раньше и быстрее, чем железобетонная конструкция сопоставимого сечения. При реальном пожаре это означает, что незащищённый стальной каркас способен потерять критическую часть прочности за считаные минуты воздействия открытого огня, что делает огнезащиту металлоконструкций не второстепенным, а системообразующим элементом проекта здания из металлоконструкций.
Способы огнезащиты стальных конструкций
огнезащитные вспучивающиеся составы (краски) — при нагреве образуют вспученный теплоизолирующий слой, замедляющий прогрев металла и продлевающий время, в течение которого конструкция сохраняет несущую способность;
облицовка огнестойкими плитными материалами — конструктивная защита, оборачивающая элемент каркаса плитами с требуемым пределом огнестойкости;
конструктивные решения при проектировании — увеличение сечения элемента сверх минимально необходимого по нагрузке специально для повышения запаса огнестойкости без дополнительной защиты.
Выбор конкретного способа и толщины защитного слоя определяется требуемым пределом огнестойкости для данного элемента конструкции, который в свою очередь зависит от назначения и категории пожарной опасности здания — а не выбирается произвольно по эстетическим или бюджетным соображениям.
Утеплитель сэндвич-панелей — ещё один критичный момент
Сердцевина сэндвич-панели может быть выполнена из горючего утеплителя (например, пенополиуретана) или из негорючей минеральной ваты — так же, как мы разбирали в статье про утепление фасада. Для зданий с повышенными требованиями к пожарной безопасности применение панелей с горючим утеплителем в ограждающих конструкциях может быть прямо ограничено, независимо от того, насколько эффективны их теплотехнические характеристики. Это тот параметр, который нужно закладывать на этапе выбора материалов, а не пересматривать после того, как здание уже возведено.
Частые ошибки при проектировании
В нашей практике в ТОО «Жетысу Construction» (zhetysu.com.kz) при работе с объектами из металлоконструкций чаще всего фиксируем следующие просчёты:
отсутствие или недостаточная толщина огнезащитного покрытия на несущих элементах каркаса относительно требуемого предела огнестойкости здания;
применение сэндвич-панелей с горючим утеплителем на объектах, где это ограничено требованиями пожарной безопасности по назначению или категории здания;
экономия на огнезащите как способ снизить стоимость проекта без пересмотра требуемого предела огнестойкости конструкции;
отсутствие учёта категории пожарной опасности хранимых или производимых на объекте материалов при выборе типа и толщины огнезащиты.
Заключение
Быстровозводимые здания из металлоконструкций дают реальные преимущества по скорости строительства и планировочной свободе, но эти преимущества не отменяют фундаментальной особенности стали — её быстрой потери прочности при нагреве. Огнезащита несущего каркаса и правильный выбор утеплителя ограждающих конструкций — не опциональные улучшения, а обязательная часть проекта, определяющая, будет ли здание соответствовать требованиям пожарной безопасности для своего назначения.
FAQ
Почему стальные конструкции требуют огнезащиты, а железобетонные — не всегда? Незащищённая сталь теряет несущую способность при нагреве значительно быстрее железобетона сопоставимого сечения — бетон обладает более высоким собственным пределом огнестойкости за счёт своих теплофизических свойств, тогда как сталь без дополнительной защиты быстро деформируется под нагрузкой при пожаре.
Какой способ огнезащиты стали лучше — краска или облицовка плитами? Выбор зависит от требуемого предела огнестойкости, архитектурных требований и бюджета проекта — вспучивающиеся составы часто предпочтительнее там, где важно сохранить визуальный профиль конструкции, облицовка плитами — там, где нужен более высокий и гарантированный предел огнестойкости.
Можно ли использовать сэндвич-панели с горючим утеплителем в любом здании? Нет. Для объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности применение панелей с горючим утеплителем в ограждающих конструкциях может быть прямо ограничено, независимо от их теплотехнических характеристик.
Насколько быстрее строится здание из металлоконструкций по сравнению с монолитным? Значительно быстрее для одноэтажных и малоэтажных объектов с большими пролётами, поскольку заводские элементы изготавливаются параллельно с подготовкой фундамента, а сам монтаж занимает существенно меньше времени, чем возведение монолитных конструкций.
Нужно ли рассчитывать огнезащиту отдельно для каждого элемента каркаса? Да, требуемый предел огнестойкости может различаться для разных элементов здания в зависимости от их роли в конструкции и категории пожарной опасности прилегающих помещений — единого универсального решения для всего каркаса не существует.
Материал носит ознакомительный характер и не заменяет проектную документацию объекта и консультацию специалиста по пожарной безопасности.
Автор статьи: Айдын Когамбаев — руководитель ТОО «Жетысу Construction», эксперт по пожарной безопасности и строительству (zhetysu.com.kz).
Статья опубликована на Yvision.kz — официально зарегистрированном СМИ Республики Казахстан (свидетельство № KZ49VPY00087331).