Легкосбрасываемые конструкции из сэндвич-панелей – решения для взрывоопасных зданий

Строительные нормы регламентируют обязательное применение легкосбрасываемых конструкций в помещениях категорий А и Б по взрывопожарной опасности. Чаще всего, это объекты нефте- и газодобычи, металлургии, химической промышленности, предприятия энергетического комплекса, мукомольные комбинаты, больницы и др.

Что такое легкосбрасываемые конструкции

Принцип действия легкосбрасываемых конструкций состоит в том, чтобы в случае взрыва внутри помещения быстро сбросить нарастающее давление путём разгерметизации части ограждающих конструкций здания.

Для некоторых категорий зданий существует риск, когда давление при взрыве может превысить 5 кПа. При этом проектирование ЛСК осуществляется таким образом, чтобы в случае чрезвычайной ситуации разгерметезировать часть фасада или кровли при достижении расчётного давления взрыва.

Для обеспечения устойчивости зданий при внутренних взрывах в качестве легкосбрасываемых конструкций могут применяться витражи или сэндвич-панели с наполнителем из минеральной ваты.

Легкосбрасываемые конструкции из сэндвич-панелей

ЛСК из минераловатных панелей Ruukki отвечают самым высоким стандартам по энергоэффективности и пожаробезопасности, поэтому могут применяться для всех категорий помещений. Специально разработанная технология крепления позволяет исключить мостики холода и получить максимально энергоэффективную ограждающую конструкцию.

Для обеспечения безопасности людей и материальных ценностей как внутри, так и снаружи здания при проектировании легкосбрасываемых конструкций из сэндвич-панелей необходимо учитывать следующее:

• Панели и крепёжные элементы ЛСК должны быть рассчитаны на восприятие ветровой нагрузки (давление и подпор).
• В случае внутреннего взрыва крепёжные элементы панелей должны выйти из строя раньше, чем наступит разрушение панели.
• Конструкция из панелей, образующих ЛСК, должна быть объединена в одну целостную систему.
• ЛСК должна крепиться к несущим конструкциям здания так, чтобы обеспечить быструю разгерметизацию и в то же время гарантировать, что конструкция или её части не будут отброшены на прилегающую к зданию территорию.
• Чем легче ЛСК, тем лучше.

Сэндвич-панели Ruukki могут воспринимать нагрузку местного давления на поверхность более 50 кН/м², что обычно удовлетворяет расчётным нагрузкам при взрыве газа внутри здания.

Проектирование легкосбрасываемых конструкций

Фасад ЛСК с вертикальными сэндвич-панелями

Площадь ЛСК следует определять расчётным путём или с помощью рекомендаций, изложенных в отраслевых нормах и стандартах (ДБН, ДСТУ, НАПБ и др.). Например, для предприятий, зданий и сооружений по хранению и переработке зерна ДБН В.2.2-8.98 определяет, что при отсутствии расчёта для внешних стен площадь легкосбрасываемых конструкций необходимо принимать не менее 0,03 м² на 1 м³ взрывоопасного помещения.

Фасад ЛСК с горизонтальными сэндвич-панелями

Крепление легкосбрасываемой конструкции из сэндвич-панелей к несущему каркасу здания осуществляется при помощи гвоздей по бетону или шурупов по металлу с шайбами малого диаметра. Дополнительно по длинной стороне ЛСК протягиваются стальные тросы Ø8 мм, которые прикрепляются к внешней обшивке панелей кляймерами с шагом 100 мм.  Крепление троса на концах осуществляется с помощью рым-болтов, закреплённых к колоннам или ригелям. При укладке троса необходимо обустроить петли, которые после взрыва не дадут конструкции упасть. Вся система креплений ЛСК закрывается декоративным нащельником, что позволяет обеспечить архитектурную привлекательность фасада и защитить конструкцию от атмосферных воздействий.

Узлы легкосбрасываемых конструкций

Расчёт крепежа легкосбрасываемых конструкций

Для определения типа и количества креплений ЛСК специалисты Rauta используют программу Traypan. Расчёт состоит из определения несущей способности крепёжных элементов при проектном давлении ветра и при взрыве с давлением внутри здания более 2 кПа.

Пример расчёта крепежа легкосбрасываемых конструкций из сэндвич-панелей Ruukki размером 18х8,8м с шагом колонн 6 м показан ниже.

При ветровой нагрузке 0,28 кН/м² коэффициент использования несущей способности крепежа не превышает 38,9%.

При возникновении нагрузки от взрыва в 5,28 кН/м² коэффициент использования несущей способности крепежа вырастает до 348,5%.

Расчёты показывают, что использование 4 саморезов SFS STD14-S19-5.5 является достаточным для восприятия ветровых нагрузок, но в случае взрыва такой крепёж выйдет из строя и обеспечит корректную работу легкосбрасываемой конструкции.