Пути снижения стоимости огнезащиты

Объемно-планировочные решения

Оптимизация расходов на огнезащитную обработку строительных конструкций возможна на любом из этапов строительства, однако для более экономически обоснованного и корректного выполнения работ по огнезащите необходимо уже при разработке технико-экономического обоснования нового строительства или реконструкции зданий разрабатывать мероприятия по обеспечению пожарной безопасности, в которых, предусмотреть и огнезащиту несущих строительных конструкций. На этом этапе Заказчик строительства может получить информацию о предварительной стоимости противопожарных мероприятий в зависимости от предполагаемых объемно-пространственных характеристик объекта и соответствующей ему степени огнестойкости. Более информативным в этом плане является эскизный проект, в котором выполняются расчеты основных инженерных решений, в том числе и огнезащитных работ, определяется их сметная стоимость, обосновывается эффективность инвестиций.

При составлении эскизного проекта есть возможность оптимизировать стоимость огнезащитных мероприятий, рассмотрев ряд эскизных проектов с варьированием этажности здания, площади этажей, устройства противопожарных преград, используемых строительных материалов и т.д.

Оптимальное проектирование стальных конструкции

Оптимизация расходов на огнезащиту стальных конструкций напрямую зависит от запроектированных технических решений инженера-конструктора. Если в соответствии с действующими строительными нормами конструкция подлежит дальнейшей огнезащите, необходимо при ее расчете рассматривать и возможные варианты ее огнезащиты, а также стоимость данных мероприятий в дальнейшем – рассмотреть возможность изменения сечения конструкции, ее профильный вид, геометрию и т.д.

Коэффициент сечения элементов стальных конструкций, подлежащих огнезащитной обработке, является также одним из ключевых значений, определяющих расход средства огнезащиты, а значит и его стоимость. Даже незначительное его изменение может изменить количество огнезащитного материала, требуемого для обеспечения нормируемых параметров огнестойкости стальной конструкции. Как следует из анализа данных Сертификата соответствия на огнезащитную краску, снижение значения профильного коэффициента сечения всего на 30 м-1 (с 200 м-1 до 170 м-1) позволяет на 11 % снизить расход огнезащитного материала.

Приложение к Сертификату соответствия.

Корректное определение коэффициентов сечения элементов стальных конструкций, подлежащих огнезащите, с учетом их размеров и геометрии обогрева – один из подходов оптимизации расхода огнезащитного материала и затрат, связанных с работами по нанесению.

Выбор огнезащитного материала

При подборе материала для огнезащиты той или иной строительной конструкции недостаточно только оценивать стоимость материала. Как минимум необходимо проанализировать его расход для достижения необходимого предела огнестойкости конструкции, затраты по его применению, а также срок службы полученного огнезащитного покрытия. Если стоимость огнезащитного материала Х, меньше стоимости огнезащитного материала У на 20 %, но толщина, а значит и расход для достижения необходимого класса огнестойкости конструкции у материала Х больше на 30 %, то суммарная стоимость работ по его применению будет значительно выше не только за счет большего расхода, но и за счет трудозатрат по его применению. Тоже самое касается и анализа стоимости огнезащиты в привязке к сроку ее службы, ежегодному обслуживанию и возможному восстановлению.  Так некоторые огнезащитные штукатурные средства имеют срок службы равный сроку эксплуатации конструкции, на которые они нанесены, что делает их более экономически привлекательными, чем огнезащитные интумесцентные краски, а если учесть их более низкий показатель в ряду – стоимость/время огнестойкости/срок эксплуатации, то данный вид огнезащиты является наиболее оправданным для классов огнестойкости стальных конструкций от R60.

Сертификат соответствия является основным документом, по которому осуществляется выбор огнезащитного материала, наиболее удовлетворяющего требованиям огнезащитной обработки объекта строительства

Помимо всех остальных обязательных составляющих Сертификата соответствия Заказчик получает информацию, необходимую для коммерческой оценки использования того или иного средства, для сравнения аналогов с целью оптимизации материальных затрат по огнезащите и исключения рисков, связанных с правомерностью использования огнезащитных материалов.

 

Внешний вид сертификата соответствия

Неотъемлемой частью сертификата соответствия являются Приложения, в которых содержится информация о минимальных толщинах огнезащитного покрытия (мм) необходимых для обеспечения определенного класса огнестойкости (R, мин) металлоконструкций с разным профильным коэффициентом сечения (Аm/V, м-1) при различных критических температурах 

Внешний вид приложения к сертификату соответствия

Для того, чтобы определить толщину огнезащитного покрытия для обеспечения класса огнестойкости R45 стальной балки с профильным коэффициентом сечения 190 м-1 (что соответствует приведенной толщине 5,26 мм – значение первой колонки) необходимо провести перпендикуляр из колонки «Коэффициент сечения» в точке 190 м-1 и перпендикуляр из строки «Проектная температура» из точки 500 °С (если таковая принята критической для данного вида конструкций). Точка пересечения этих перпендикуляров «1,05 мм» и есть искомая толщина огнезащитного покрытия.

При иных определенных значениях критических температур для данного элемента стальной конструкции необходимо использовать ближайшее значение температуры из приведенного интервала проектных температур в сторону уменьшения. Например, при установленной критической температуре 595 °С необходимо пользоваться данными колонки, соответствующими температуре 550 °С.

Оптимальный подбор огнезащитного средства на основании всеобъемлющего анализа всех параметров (вид огнезащитного средства, его стоимость, его расход и затраты по его применению, срок службы и т.д.) - является ключевым фактором снижения стоимости огнезащитных мероприятий на объекте строительства.

Определение критической температуры стальных конструкций 

Критическая температура (θа,cr) – температура, при которой для заданного уровня нагружения ожидается отказ элемента стальной конструкции в случае равномерного распределения температуры по площади сечения (наблюдается потеря несущей способности). 

В Украине длительное время в качестве основной критической (проектной) температуры стальных конструкций с огнезащитными покрытиями и облицовкой использовалась температура около 500 °С. 

Однако, принятие ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 и ДСТУ-Н Б В.2.6-211:2016 позволяет применять дифференциальный подход к определению критической температуры стальных элементов и расчете огнестойкости стальных конструкций в соответствии Еврокодом 3. Применение расчетных методов позволяет определить критическую температуру стальных элементов конкретного здания с учетом температурно-временной зависимости соответствующего расчетного сценария пожара.

Как правило, рассчитанные критические температуры стальных конструкций превышают значение общепринятой критической температуры (500 °С), что в свою очередь приводит к значительному снижению стоимости огнезащиты.

В качестве примера уменьшения стоимости огнезащитного материала можно рассмотреть данные Сертификата соответствия интумесцентной краски, которая широко применяется в Украине. Если проектировать огнезащиту стальной балки с профильным коэффициентом сечения Аm/V = 200 м-1 согласно положений ДСТУ Б В.1.1-4-98* (θа,cr = 500 °С), то необходимо обеспечить слой покрытия толщиной 0,90 мм. При проектировании огнезащиты этой же балки, но с применением рассчитанного согласно ДСТУ-Н Б В.2.6-211:2016 значения θа,cr = 650 °С толщина покрытия составляет всего 0,46 мм, что почти вдвое сокращает расход огнезащитного покрытия, а значит и его стоимость.

Приложение Сертификата соответствия

Специалистами Инженерного центра УЦСС были рассчитаны критические температуры типовых металлоконструкций – балок с шарнирным и жестким закреплением на опорах, на которые действует равномерно-распределенная нагрузка, а также сжатых и сжато-изогнутых  колонн, взятых из ранее реализованных проектов зданий со стальным каркасом.

Расчет показал, что для подавляющего большинства рассматриваемых стальных конструкций критическая температура составляет 550 °С и более градусов, что автоматически приводит к снижению потребления огнезащитных материалов.

Тип конструкций	Сортамент	Марка стали	Длина, м	Тип закрепления	Кол-во участков раскрепления из плоскости	Нагрузка	Дифференцированный расчет критической температуры стального элемента		Фиксированное значение критической температуры стального элемента		Экономия огнезащитного материала, %
							Расчетная критическая температура, °С	Толщина огнезащитного покрытия*, мм	Фиксированное значение критической температуры	Толщина огнезащитного покрытия*, мм,
Балка	Двутавр №45 по ГОСТ 8239-89	С245	6	шарнирное	2	Равномерно- распределенная   g = 1,02  т/м, q = 2,4 т/м	562	0,75	500	0,96	22
Балка	Сварной двутавр 900×10 380×25	С345	12	шарнирное	6	Равномерно- распределенная g = 3,32  т/м, q = 7,2 т/м	622	0,38	500	0,66	42
Балка	Сварной двутавр 940×10 420×30	С345	12	шарнирное	2	Равномерно- распределенная g = 1,39  т/м, q = 2,9 т/м	611	0,38	500	0,66	42
Балка	Сварной двутавр 726×8 350×12	С255	24	жесткое	4	Равномерно- распределенная g = 0,56  т/м, q = 1,35 т/м	507	0,92	500	0,92	0
Колонна	Сварной двутавр 440×16 420×30	С345	8	жесткое на опоре	не раскреплена	Ng = 126,17 т Nq = 206,98 т	668	0,24	500	0,6	60
Колонна	Сварной двутавр 460×8 350×20	С345	6,75	элемент рамы	не раскреплена	Ng = 7,48 т Nq = 16,02 т Мg = 15,8 тм Мq = 32,2 тм	677	0,43	500	0,96	55
Балка	Сварной двутавр 426×8 160×12	С245	6	шарнирное	не раскреплена	Равномерно- распределенная g = 1,26  т/м, q = 3,6 т/м	481	1,16	500	0,92	-26
Балка	Сварной двутавр 1000×10 380×25	С345	12	шарнирное	6	Равномерно- распределенная g = 3,78  т/м, q = 10,8 т/м	474	0,85	500	0,66	-29
Балка	Сварной двутавр 1090×12 400×30	С345	12	шарнирное	2	Равномерно- распределенная g = 1,41  т/м, q = 3,6 т/м	602	0,34	500	0,6	43
Балка	Сварной двутавр 380×6 200×10	С245	12	шарнирное	6	Равномерно- распределенная g = 0,37  т/м, q = 0,5 т/м	590	0,89	500	1,13	21
Колонна	Сварной двутавр 500×16 400×25	С345	8	жесткое на опоре	не раскреплена	N = 362,16 т M  = 8,72 тм	619	0,38	500	0,66	42
Колонна	Сварной двутавр 376×10 280×12	С255	6	элемент рамы	не раскреплена	N = 23,3 т M = 14,8 тм	592	0,75	500	0,96	22
Балка	Сварной двутавр 500×8 360×20	С255	9	шарнирное	не раскреплена	Равномерно- распределенная g = 3  т/м, q = 5 т/м	485	1,1	500	0,87	-26
Балка, усиленная ребрами жесткости	Сварной двутавр 800×6 320×20	С255	6	шарнирное	3	Равномерно- распределенная Fg = 20  т, Fq = 50 т	511	0,96	500	0,96	0
Балка	Сварной двутавр 500×8 320×20	С255	8	шарнирное	4	Равномерно- распределенная Fg = 15  т, Fq = 20 т	584	0,68	500	0,87	22
Колонна	Сварной двутавр 300×10 300×20	С255	3	жесткое на опоре	не раскреплена	Ng = 5 т Nq = 15 т Мg = 3 тм Мq = 9 тм	552	0,72	500	0,92	22
Колонна	Сварной двутавр 300×6 300×16	С255	6	жесткое на опоре	не раскреплена	Ng = 50 т Nq = 100 т	452	1,51	500	1,21	-25

*) Огнезащитный материал «Ammokote MS-90» для класса огнестойкости R45.

 

Следует отметить, что Украинский Центр Стального Строительства выступил инициатором разработки модулей расчета критических температур в программных комплексах Кристалл (SCAD Office) и СТК-САПР (Лира), в которых уже реализованы функции определения и визуализации критической температуры элементов стальных конструкции в соответствии с ДСТУ-Н Б В.2.6-211:2016 и ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2, что в свою очередь дает возможность определения несущей способности конструкции с учетом изменения свойств стали при высоких температурах.

 

Использование расчетных значений критической температуры стальных элементов при проектировании огнезащитной обработки позволяет значительно снизить расход огнезащитного материала, а соответственно и затраты, связанные с работами по нанесению.