Противопожарные требования к зданиям из металлоконструкций

Сталь не горит, но теряет прочность при высоких температурах. Это главный вызов

Главное противоречие стальных каркасов в пожарной ситуации известно: металл сам по себе не является горючим материалом, однако при росте температуры теряет несущую способность. По мере нагрева снижаются предел текучести и модуль упругости, что связано с изменением структуры сплава и нарастанием температурной ползучести. Дополнительно влияет линейное расширение, приводящее к росту деформаций и перераспределению усилий, особенно в узлах и на участках с гибкими элементами. Критическая температура для сжатых элементов обычно лежит в диапазоне порядка 500–600 °C, при этом у гибких колонн и тонкостенных ферм потеря устойчивости наступает раньше из‑за потери жесткости. Конструкции, работающие на изгиб и растяжение, при достижении критической температуры также теряют прочность из-за снижения предела текучести металла.

Оценка пределов огнестойкости ведется испытаниями и расчетом по методикам ГОСТ 30247.0 и профильным стандартам для конкретных типов изделий. В расчетах применяются температурные кривые, коэффициенты интенсивности прогрева и параметры сечения, включая приведенную толщину. В реальном проекте ключевую роль играет огневой сценарий, который определяется назначением помещения, пожарной нагрузкой, категориями по взрывопожарной и пожарной опасности, а также режимом вентиляции и локализации очага.

Для производственных и агропромышленных зданий, где присутствуют технологические процессы и хранение материалов, регулирование задают СП 2.13130-2020, СП 4.13130, СП 1.13130 по эвакуации и ряд отраслевых документов, включая своды правил по стальным конструкциям (СП 16.13330) и облицовкам ограждений. Когда речь идет о проектировании птичников или коровников, то ситуация требует особого внимания к огнезащитным решениям. Животноводческие корпуса имеют большие площади, значительную длину, насыщены инженерными системами, а значит, время сохранения устойчивости несущих рам при пожаре должно соответствовать требуемому пределу огнестойкости для обеспечения эвакуации и прибытия пожарных служб. Учет микроклимата, влажности, коррозионных факторов, санитарных норм, наличие горючих материалов (сено, подстилка) накладывает дополнительные требования к выбору огнезащитных составов и к конструктивным схемам, чтобы покрытие работало надежно весь срок службы.

Плюсы современных решений

Правильно подобранная комбинация материалов, покрытий и планировочных решений позволяет существенно повысить пожарную безопасность без чрезмерного увеличения массы и стоимости каркаса. Ниже представлены три направления, которые доказали эффективность в реальных проектах и подтверждаются нормативами.

Огнезащитные составы (краски, пропитки) для металлоконструкций

Современные вспучивающиеся покрытия и минераловолокнистые системы дают возможность обеспечить требуемый предел огнестойкости R 30–R 150 и выше при сравнительно небольшой добавке массы и без изменения архитектурной выразительности. Выбор конкретного средства базируется на сертифицированной огнезащитной эффективности согласно ГОСТ Р 53295 и протоколам испытаний на огнестойкость. Ключевые шаги включают определение критической температуры для каждого элемента, теплотехнический расчет времени прогрева с учетом приведенной толщины и геометрии профиля, а затем—расчет нормативной толщины слоя. В составе проектных материалов формируется ведомость защищаемых узлов, спецификации по грунтованию и финишной отделке, а также регламент контроля качества. Для влажных и агрессивных сред животноводческих объектов, например, при проектировании коровников, предпочтительны системы с повышенной стойкостью к аммиачным парам, конденсату, дезинфектантам, что продлевает ресурс и сохраняет заявленную огнезащитную способность.

Использование сэндвич-панелей с негорючим утеплителем (каменная вата)

Ограждающие конструкции с минераловатном наполнителем относятся к негорючим или трудногорючим группам в зависимости от системы. Они препятствуют распространению пламени, формируют устойчивую ограждающую оболочку и не выделяют опасных продуктов термического разложения. Применение панелей с каменной ватой позволяет обеспечить требуемые EI‑показатели стен и перекрытий, уменьшает возможность скрытого распространения огня и дает выигрыш во времени для эвакуации людей, прибытия и работы пожарных подразделений. Важно проверять соответствие панели протоколам испытаний (например, ГОСТ 30403 по пределам огнестойкости ограждений) и правильно проектировать узлы примыкания, чтобы исключить тепловые мосты и обеспечить целостность швов при температурных деформациях. Для длиннопролетных каркасов, характерных для агрообъектов, целесообразно включать рассечки, отсечки, а также противопожарные пояса, чтобы локализовать возможное возгорание в пределах секции.

Правильное проектирование путей эвакуации

Трассировка выходов, расчет времени безопасной эвакуации людей, устройство лестничных клеток регламентируются СП 1.13130-2020 и смежными документами. Компоновка должна обеспечивать доступность путей, резервирование направлений выхода, раздельность потоков. Для производственных корпусов и логистических терминалов это означает рациональную сеть дверей, шлюзов, коридоров без «бутылочных горлышек», грамотную разновысотную организацию площадок, защиту от задымления. Для сельхозобъектов учитываются большие пролеты, открытые пространства и потребность в быстрой разблокировке ворот для техники. Световые и звуковые оповещатели, автономное питание, огнестойкие перегородки и двери с нормированными EI-параметрами формируют цельную систему, которая снижает пожарный риск для людей и способствует сохранности имущества.

Чтобы перечисленные решения работали согласованно, необходим «проект огнезащиты» в составе основной документации. По определению СП 2.13130-2020 (п. 3.5), это раздел, обосновывающий выбранные способы защиты с учетом результатов испытаний, прочностных и теплотехнических расчетов. На практике пакет включает:

• подбор оптимальных средств защиты для каждого элемента и узла; расчет времени прогрева конструкции до критической температуры;

• определение толщины покрытия, плит или обшивок; ведомость защищаемых элементов с параметрами профилей и типами применяемых материалов;

• требования к подготовке поверхности, контрольным измерениям и приемке; регламенты обслуживания и периодической проверки состояния.

Такой подход обеспечивает воспроизводимость результата, исключает произвол на площадке и позволяет экспертизе быстро оценить обоснованность принятых мер.

Минусы/риски

Даже в современной практике встречаются ошибки, которые снижают устойчивость зданий к огневому воздействию. Рассмотрим типовые просчеты и их последствия, чтобы избежать повторения в будущих проектах.

Экономия подрядчика на огнезащите (снижение предела огнестойкости)

Уменьшение толщины защитного слоя, замена сертифицированной системы на дешевый аналог или несоблюдение технологии приводит к недобору фактического предела огнестойкости относительно требуемого. В результате происходит преждевременная потеря несущей способности металлоконструкций при пожаре и высокий риск прогрессирующего обрушения. Контроль толщиномерами, актирование скрытых работ, авторский надзор, независимая лабораторная проверка предотвращают подобные практики. В договорной документации следует фиксировать конкретные материалы, партии, протоколы испытаний, а также привязывать оплату к подтвержденным результатам.

На простом примере покажем насколько это важно. На животноводческих объектах всегда присутствует агрессивная среда. Защитный слой быстро деградирует от аммиака и влажности. В результате огнестойкость изменяется в течение срока службы фермы. Это учитывают при проектировании коровников: назначают толщину огнезащитного средства с учетом факторов агрессивности среды.

Использование горючего пенополистирола в панелях там, где это недопустимо

В соответствии с действующими нормативами использование панелей с наполнителем из пенополистирола (ППС, EPS, пенопласт) строго ограничено, особенно в помещениях с предъявляемыми требованиями по огнестойкости. Это объясняется физико-химическими особенностями ППС: материал легко воспламеняется, при воздействии высоких температур начинает плавиться и способствует распространению пламени по внутренним полостям. При термическом разложении компоненты ППС выделяют вредные вещества, включая ядовитые соединения и густой, токсичный дым. Такой фактор резко усложняет эвакуацию, поскольку несколько вдохов дыма могут причинить серьезный вред здоровью или стать критическим препятствием для спасения людей. Важно помнить, что даже добавление антипиренов лишь частично уменьшает опасность, но не комплексно решает проблему.

Поэтому мы рекомендуем для строящихся объектов выбирать современные негорючие утеплители, соответствующие российским нормативам безопасности: минеральную вату, стекловолокно, базальтовые наполнители. Только при ответственном подходе к проектированию можно обеспечить долгосрочную эксплуатацию и сохранность жизни.

Отсутствие проекта огнезащиты в пакете документов

Опасным упущением становится отсутствие составленной в соответствии с нормативами проектной документации, подробно отражающей мероприятия по обеспечению огнестойкости объекта. Системный документ дает единую логику: какие элементы защищаются, какими средствами, до какого класса R, какие узлы требуют облицовок, а где достаточно собственного предела за счет увеличения сечения или применения стали повышенной прочности. В сложных каркасах комбинированный подход оправдан: часть колонн усиливают за счет увеличения приведенной толщины, фермы и ригели покрывают вспучивающимися составами, а зоны технологических проемов экранируют плитными материалами. Все это фиксируется в рабочих чертежах, ведомостях и технологических картах нанесения, что обеспечивает воспроизводимую реализацию на стройке.

Практика показывает: несоблюдение этих позиций значительно увеличивает риск для будущих владельцев объекта, а также затрудняет введение здания в эксплуатацию. Возникают проблемы с прохождением государственной экспертизы, что блокирует получение разрешительных документов.