Шляхи зниження вартості вогнезахисту

Об'ємно-планувальні рішення

Оптимізація витрат на вогнезахисну обробку будівельних конструкцій можлива на будь-якому з етапів будівництва, однак для більш економічно обґрунтованого і коректного виконання робіт з вогнезахисту необхідно вже при розробці техніко-економічного обґрунтування нового будівництва або реконструкції будівель розробляти заходи щодо забезпечення пожежної безпеки, в яких, передбачити і вогнезахист несучих будівельних конструкцій. На цьому етапі Замовник будівництва може отримати інформацію про попередню вартість протипожежних заходів в залежності від передбачуваних об'ємно-просторових характеристик об'єкта і відповідного його ступеня вогнестійкості. Більш інформативним в цьому плані є ескізний проект, в якому виконуються розрахунки основних інженерних рішень, в тому числі і вогнезахисних робіт, визначається їх кошторисна вартість, обґрунтовується ефективність інвестицій.

При складанні ескізного проекту є можливість оптимізувати вартість вогнезахисних заходів, розглянувши ряд ескізних проектів з варіюванням поверховості будівлі, площі поверхів, влаштування протипожежних перешкод, будівельних матеріалів, які використовуються і т.д.

Оптимальне проектування сталевих конструкцій

Оптимізація витрат на вогнезахист сталевих конструкцій безпосередньо залежить від запроектованих технічних рішень інженера-конструктора. Якщо відповідно до чинних будівельних норм конструкція підлягає подальшому вогнезахисту, необхідно при її розрахунку розглядати і можливі варіанти її вогнезахисту, а також вартість даних заходів в подальшому - розглянути можливість зміни перерізу конструкції, її профільний вид, геометрію і т.д.

Коефіцієнт перерізу елементів сталевих конструкцій, що підлягають вогнезахисній обробці, є також одним з ключових значень, що визначають витрати засобів вогнезахисту, а значить і його вартість. Навіть незначна його зміна може змінити кількість вогнезахисного матеріалу, необхідного для забезпечення нормованих параметрів вогнестійкості сталевої конструкції. Як випливає з аналізу даних Сертифікату відповідності на вогнезахисну фарбу, зниження значення профільного коефіцієнту перерізу всього на 30 м-1 (з 200 м-1 до 170 м-1) дозволяє на 11% знизити витрати вогнезахисного матеріалу.

Додаток до сертифікату відповідності.

Коректне визначення коефіцієнтів перерізу елементів сталевих конструкцій, що підлягають вогнезахисту, з урахуванням їх розмірів і геометрії обігріву - один з підходів оптимізації витрат вогнезахисного матеріалу і витрат, пов'язаних з роботами по нанесенню.

Вибір вогнезахисного матеріалу

При підборі матеріалу для вогнезахисту тієї чи іншої будівельної конструкції недостатньо тільки оцінювати вартість матеріалу. Як мінімум необхідно проаналізувати його витрати для досягнення необхідної межі вогнестійкості конструкції, витрати по його застосуванню, а також термін служби отриманого вогнезахисного покриття. Якщо вартість вогнезахисного матеріалу Х, менше вартості вогнезахисного матеріалу У на 20%, але товщина, а значить і витрати для досягнення необхідного класу вогнестійкості конструкції у матеріалу Х більше на 30%, то сумарна вартість робіт по його застосуванню буде значно вище не тільки за рахунок більшої витрати, але і за рахунок трудовитрат по його застосуванню. Теж саме стосується і аналізу вартості вогнезахисту в прив'язці до терміну її служби, щорічного обслуговування та можливого відновлення. Так деякі вогнезахисні штукатурні засоби мають термін служби, що дорівнює строку експлуатації конструкції, на яку вони нанесені, що робить їх більш економічно привабливими, ніж вогнезахисні інтумесцентні фарби, а якщо врахувати їх більш низький показник в ряду - вартість / час вогнестійкості / термін експлуатації, то даний вид вогнезахисту є найбільш виправданим для класів вогнестійкості сталевих конструкцій від R60.

Сертифікат відповідності є основним документом, за яким здійснюється вибір вогнезахисного матеріалу, який найбільш задовольняє вимоги вогнезахисної обробки об'єкта будівництва.

Крім всіх інших обов'язкових складових Сертифікату відповідності Замовник отримує інформацію, необхідну для комерційної оцінки використання того чи іншого засобу, для порівняння аналогів з метою оптимізації матеріальних витрат з вогнезахисту і виключення ризиків, пов'язаних із правомірністю використання вогнезахисних матеріалів.

Зовнішній вигляд сертифікату відповідності

Невід'ємною частиною сертифікату відповідності є Додатки, в яких міститься інформація про мінімальні товщини вогнезахисного покриття (мм) необхідні для забезпечення певного класу вогнестійкості (R, хв) металоконструкцій з різним профільним коефіцієнтом перерізу  (Аm/V, м-1) при різних критичних температурах

Зовнішній вигляд додатку до сертифікату відповідності

Для того, щоб визначити товщину вогнезахисного покриття для забезпечення класу вогнестійкості R45 сталевої балки з профільним коефіцієнтом перерізу 190 м-1  (що відповідає наведеній товщині 5,26 мм - значення першої колонки) необхідно провести перпендикуляр з колонки «Коефіцієнт перерізу» в точці 190 м-1 і перпендикуляр з рядка «Проектна температура» з точки 500 °С (якщо така прийнята критичною для даного виду конструкцій). Точка перерізу цих перпендикулярів «1,05 мм» і є товщина вогнезахисного покриття, яку ми шукали.

При інших певних значеннях критичних температур для даного елементу сталевої конструкції необхідно використовувати найближче значення температури з наведеного інтервалу проектних температур в сторону зменшення. Наприклад, при встановленій критичній температурі 595 °С необхідно користуватися даними колонки, відповідними температурі 550 °С.

Оптимальний підбір вогнезахисного засобу на підставі всеосяжного аналізу всіх параметрів (вид вогнезахисного засобу, його вартість, його витрата і витрати по його застосуванню, термін служби і т.д.) - є ключовим фактором зниження вартості вогнезахисних заходів на об'єкті будівництва.

Визначення критичної температури сталевих конструкцій

Критична температура (θа,cr) - температура, при якій для заданого рівня навантаження очікується відмова елементу сталевої конструкції в разі рівномірного розподілу температури по площі перерізу (спостерігається втрата несучої здатності).

В Україні тривалий час в якості основної критичної (проектної) температури сталевих конструкцій з вогнезахисними покриттями і облицюванням використовувалася температура близько 500 °С.

Однак, прийняття ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 і ДСТУ-Н Б В.2.6-211:2016 дозволяє застосовувати диференційний підхід до визначення критичної температури сталевих елементів і розрахунку вогнестійкості сталевих конструкцій відповідно до Єврокоду 3. Застосування розрахункових методів дозволяє визначити критичну температуру сталевих елементів конкретного будинку з урахуванням температурно-часової залежності відповідного розрахункового сценарію пожежі.

Як правило, розраховані критичні температури сталевих конструкцій перевищують значення загальноприйнятої критичної температури (500 °С), що в свою чергу призводить до значного зниження вартості вогнезахисту.

Як приклад економії вогнезахисного матеріалу можна розглянути дані Сертифікату відповідності інтумесцентної фарби, яка широко застосовується в Україні. Якщо проектувати вогнезахист сталевої балки з профільним коефіцієнтом перерізу Аm/V = 200 м-1   згідно положень ДСТУ Б В.1.1-4-98 * (θа,cr = 500 °С), то необхідно забезпечити шар покриття товщиною 0,90 мм. При проектуванні вогнезахисту цієї ж балки, але із застосуванням розрахованого згідно ДСТУ-Н Б В.2.6-211:2016 значення θа,cr = 650 °С товщина покриття складає всього 0,46 мм, що майже вдвічі зменшує витрату вогнезахисного покриття, а значить і його вартість.

Додаток Сертифікату відповідності

Фахівцями Інженерного центру УЦСБ були розраховані критичні температури типових металоконструкцій - балок з шарнірним і жорстким кріпленням на опорах, на які діє рівномірно-розподілене навантаження, а також стиснутих і стиснуто-зігнутих колон, взятих з раніше реалізованих проектів будівель із сталевим каркасом.

Розрахунок показав, що для переважної більшості розглянутих сталевих конструкцій критична температура становить 550 °С і більше градусів, що автоматично призводить до зниження споживання вогнезахисних матеріалів.

Тип конструкцій	Сортамент	Марка сталі	Довжина, м	Тип кріплення	Кіл-ть участків розкріплення з площини	Навантаження	Диференційований розрахунок критичної температури сталевого елемента		Фіксоване значення критичної температури сталевого елемента		Економія вогнезахисного матеріалу, %
							Розрахункова критична температура, °С	Товщина вогнезахисного покриття*, мм	Фіксоване значення критичної температури	Товщина вогнезахисного покриття*, мм
Балка	Двутавр №45 за ГОСТ 8239-89	С245	6	шарнірне	2	Рівномірно- розподілене   g = 1,02  т/м, q = 2,4 т/м	562	0,75	500	0,96	22
Балка	Зварений двутавр 900×10 380×25	С345	12	шарнірне	6	Рівномірно- розподілене g = 3,32  т/м, q = 7,2 т/м	622	0,38	500	0,66	42
Балка	Зварений двутавр  940×10 420×30	С345	12	шарнірне	2	Рівномірно- розподілене g = 1,39  т/м, q = 2,9 т/м	611	0,38	500	0,66	42
Балка	Зварений двутавр  726×8 350×12	С255	24	жорстке	4	Рівномірно- розподілене g = 0,56  т/м, q = 1,35 т/м	507	0,92	500	0,92	0
Колона	Зварений двутавр  440×16 420×30	С345	8	жорстке на опорі	не розкріплена	Ng = 126,17 т Nq = 206,98 т	668	0,24	500	0,6	60
Колона	Зварений двутавр  460×8 350×20	С345	6,75	елемент рами	не розкріплена	Ng = 7,48 т Nq = 16,02 т Мg = 15,8 тм Мq = 32,2 тм	677	0,43	500	0,96	55
Балка	Зварений двутавр  426×8 160×12	С245	6	шарнірне	не розкріплена	Рівномірно- розподілене g = 1,26  т/м, q = 3,6 т/м	481	1,16	500	0,92	-26
Балка	Зварений двутавр  1000×10 380×25	С345	12	шарнірне	6	Рівномірно- розподілене g = 3,78  т/м, q = 10,8 т/м	474	0,85	500	0,66	-29
Балка	Зварений двутавр  1090×12 400×30	С345	12	шарнірне	2	Рівномірно- розподілене g = 1,41  т/м, q = 3,6 т/м	602	0,34	500	0,6	43
Балка	Зварений двутавр  380×6 200×10	С245	12	шарнірне	6	Рівномірно- розподілене g = 0,37  т/м, q = 0,5 т/м	590	0,89	500	1,13	21
Колона	Зварений двутавр  500×16 400×25	С345	8	жорстке на опорі	не розкріплена	N = 362,16 т M  = 8,72 тм	619	0,38	500	0,66	42
Колона	Зварений двутавр 376×10 280×12	С255	6	елемент рами	не розкріплена	N = 23,3 т M = 14,8 тм	592	0,75	500	0,96	22
Балка	Зварений двутавр  500×8 360×20	С255	9	шарнірне	не розкріплена	Рівномірно- розподілене g = 3  т/м, q = 5 т/м	485	1,1	500	0,87	-26
Балка, посилена ребрами жорсткості	Зварений двутавр  800×6 320×20	С255	6	шарнірне	3	Рівномірно- розподілене Fg = 20  т, Fq = 50 т	511	0,96	500	0,96	0
Балка	Зварений двутавр  500×8 320×20	С255	8	шарнірне	4	Рівномірно- розподілене Fg = 15  т, Fq = 20 т	584	0,68	500	0,87	22
Колона	Зварений двутавр  300×10 300×20	С255	3	жорстке на опорі	не розкріплена	Ng = 5 т Nq = 15 т Мg = 3 тм Мq = 9 тм	552	0,72	500	0,92	22
Колона	Зварений двутавр  300×6 300×16	С255	6	жорстке на опорі	не розкріплена	Ng = 50 т Nq = 100 т	452	1,51	500	1,21	-25

*) Вогнезахисний матеріал «Ammokote MS-90» для класу вогнестійкості R45.

Слід зазначити, що Український Центр Сталевого Будівництва виступив ініціатором розробки модулів розрахунку критичних температур в програмних комплексах Кристал (SCAD Office) і СТК-САПР (Ліра), в яких вже реалізовані функції визначення і візуалізації критичної температури елементів сталевих конструкції відповідно до ДСТУ-Н Б В.2.6-211:2016 і ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2, що в свою чергу дає можливість визначення несучої здатності конструкції з урахуванням зміни властивостей сталі при високих температурах.

Використання розрахункових значень критичної температури сталевих елементів при проектуванні вогнезахисної обробки дозволяє значно знизити витрати вогнезахисного матеріалу, а відповідно і витрати, пов'язані з роботами по нанесенню.