«Ферро-Строй»: Как стальные здания защищены от огня

В 2020 году, по данным МЧС России, в стране произошли 439 тыс. пожаров, причинами которых в 34% случаев стали устаревшие и аварийные системы пожаротушения. Однако возгорания не редкость и в новых домах. Эксперты компании «Ферро-Строй» рассказывают о том, как защищены от огня строения из металла, каковы пределы их огнестойкости и какие технологии оберегают стальные конструкции от пожара. 

Зачем стальные здания защищать от пожара

Большинство зданий в развитых странах строят из металлоконструкций. Сталь давно стала основным и универсальным элементом самых разных строений – от стандартных складских и промышленных до сложных комплексов, признанных объектами архитектурного искусства. Стальные конструкции при этом играют главную, «несущую» роль. Пожары при этом остаются самой частой чрезвычайной ситуацией, которая угрожает целостности здания.

Яркий и печальный пример из недавнего прошлого – судьба башен Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, которые были разрушены в результате террористической атаки 11 сентября 2001 года. Для большинства инженеров и архитекторов обрушение небоскребов стало неожиданностью. По результатам работы двух комиссий специалисты в области строительства, материаловедения и чрезвычайных ситуаций заключили, что основной причиной обрушения стал пожар. По расчетам Федерального агентства по управлению в чрезвычайных ситуациях США (Federal Emergency Management Agency, FEMA), горение авиационного топлива и других материалов воздействовало на металлоконструкции небоскребов температурой до 900-1 100 °C в одних и до 400-800 °C – в других зонах. Это значительно превышало пределы огнестойкости (о них – далее) несущих колонн, которые, впрочем, проектировались с расчетом на повреждение крупным самолетом. 

Горит ли сталь

Нет, сталь – негорючий материал, но она теряет свои полезные свойства, если долго подвергается высокой температуре. Собственный предел огнестойкости стали в среднем составляет 15 минут. Впрочем, это не значит, что любой пожар может обрушить стальное здание за 15 минут: даже не считая обязательной огнезащиты, чтобы деформировать/размягчить сталь необходимо масштабное, долгое и интенсивное горение, воздействующее на очень большую площадь конструкций. Такие пожары случаются не часто – катастрофа 11 сентября как раз стала тем редким случаем, который, по признанию специалистов, инженеры и архитекторы детально не могли спрогнозировать при строительстве небоскребов.

Критическая температура стальной конструкции, при которой она теряет несущую способность, зависит от марки стали. Самая низкая критическая температура у низколегированной стали 30ХГ2С – 500 °C. У стали марки 10Х17Н13М2Т она достигает 700 °C. 

Как определяют огнестойкость здания

В целом огнестойкость строения из стали зависит от его размера. Точнее от этажности здания, площади помещений и функционального назначения. При этом у каждого элемента – несущих конструкций, наружных стен и перекрытий – свой предел огнестойкости. Он измеряется в количестве минут, в течение которых конструкция может подвергаться воздействию пожара. К примеру, высотные здания строят из стали с 9-м или 10-м уровнем огнестойкости, которые предполагают, что конструкции смогут успешно противостоять огню 180 и 240 минут соответственно. Предельный 11-й уровень огнестойкости (360 минут) на практике не используется.

Разделяются стальные конструкции и по результату воздействия огня на них. Маркировка R означает, что при достижении предела огнестойкости (допустим 180 минут) конструкция теряет несущую способность; E – теряет целостность; I – теплоизолирующую способность. К примеру, если какая-либо конструкция имеет маркировку R 120, это значит, что через 120-150 минут после воздействия огня она потеряет несущую способность. 

Как защищают стальные здания от огня

Сталь сравнительно быстро нагревается, поэтому чтобы ее защитить, нужно оградить её от источника огня.

Инженеры практикуют три способа огнезащиты зданий из стального каркаса. Первый – конструктивный, то есть он предполагает облицовку конструкций различными плитами, огнезащитными экранами, штукатуркой и т.п. Гипсоволокнистые листы, минераловатные плиты, гипсокартон, бетон или кирпичи замедляют прогревание стали и увеличивают время до наступления предела огнестойкости.

Второй способ – окрашивание конструкций различными огнезащитными красками, которые вспучиваются при нагреве. Такие краски состоят из различных добавок (антипиренов, газообразователей, жаростойких веществ). При контакте металла с огнем они начинают разлагаться и поглощать тепло, выделяя газ и пары, которые замещают кислород и подавляют пламя рядом с металлом. Некоторые краски содержат стабилизаторы вспененного угольного слоя. При контакте с огнем они формируют похожий на пену угольный слой, который покрывает сталь и замедляет ее нагревание.

Наконец, третий способ – комбинированный. В этом случае сами конструкции покрывают различными огнестойкими красками и составами, а затем монтируют на них огнезащитные экраны. 

«Здания из стальных конструкций одни из самых надежных с точки зрения пожарной безопасности, – говорит Григорий Ваулин, генеральный директор ГК «Ферро-Строй». –Обычное локальное возгорание, как правило, не может нарушить их прочности в силу сложности и устойчивости каркаса. Большая полезная площадь с минимум внутренних несущих перегородок при этом позволяет еще на стадии проектирования разработать максимально рациональные планировки и эвакуационные маршруты».