Сталь начинает заметно деформироваться при нагреве до 500–600 °C — на этом рубеже металл теряет несущую способность и конструкция «плывёт» под собственным весом и эксплуатационной нагрузкой. Падение прочности идёт постепенно: предел текучести и модуль упругости снижаются задолго до достижения этих значений, но именно интервал 500–600 °C принято считать критическим для незащищённых конструкций. При стандартном пожаре голая стальная балка прогревается до такой температуры за считаные минуты.
Почему сталь «сдаётся» раньше, чем плавится
Температура плавления стали лежит далеко за 1000 °C, и это сбивает с толку: кажется, что запас огромен. На деле разрушение наступает не от плавления, а от потери жёсткости — металл переходит в пластичное состояние, узлы расходятся, ферма провисает, колонна теряет устойчивость. Добавьте температурное расширение: удлиняющаяся балка распирает опоры и способна вытолкнуть стену наружу.
- До 200 °C — прочность практически не меняется, изменения обратимы.
- 300–400 °C — ориентировочная зона начала ощутимого спада: сталь ещё работает, но с уменьшенным запасом.
- 500–600 °C — деформация металла, потеря несущей способности; расчётный порог для большинства конструкций.
- Выше 600 °C — обрушение вопроса минут, а не часов.
Скорость прогрева зависит от приведённой толщины металла: массивная колонна набирает критическую температуру медленнее, чем тонкостенный профиль или лёгкая ферма покрытия. Поэтому одинаковую защиту на разные элементы каркаса накладывать нерационально.
Как отодвинуть критическую температуру
Задача огнезащиты — не сделать металл негорючим (он и так негорюч), а замедлить его нагрев до 500 °C, чтобы люди успели эвакуироваться, а пожарные — приступить к тушению. Используют два подхода: тонкослойные вспучивающиеся (интумесцентные) составы, которые при нагреве образуют пористый коксовый слой, и конструктивную защиту — минераловатные плиты, штукатурные покрытия, обетонирование. Для каркасов с открытой архитектурой чаще берут терморасширяющиеся краски: они сохраняют геометрию профиля.
Предел огнестойкости обозначают буквой R и числом минут: R45, R90, R150. Это время, в течение которого элемент сохраняет несущую способность при стандартном температурном режиме, а не «запас прочности» в привычном смысле.
Обработке подлежат колонны, балки, фермы, перекрытия и каркасы зданий целиком; отдельно защищают кабельные линии и воздуховоды, поскольку их отказ обрывает работу систем дымоудаления и оповещения. Профильные подрядчики, для которых огнезащита для металлоконструкций — основное направление, подбирают систему под требуемый предел огнестойкости и приведённую толщину элемента.
Что делать, если в здании есть деревянные элементы
Древесина ведёт себя иначе: она не деформируется, а обугливается, теряя сечение примерно равномерно. Для стропильных систем, обрешётки и кровельных элементов применяют огнезащитную пропитку — антипирены проникают в поры и переводят материал в группу трудногорючих. Комбинированные объекты, где стальной каркас соседствует с деревянной кровлей, обрабатывают по двум разным технологиям, и совмещать их в одном подходе не выходит.
Стоимость работ формируется из площади обработки, требуемого предела огнестойкости, сложности конструкций и состояния поверхности — ржавчина, старая краска и масляные пятна требуют подготовки, а иногда и полной очистки. Информация о составах, применяемых на несущих конструкциях, приведена на сайте подрядной организации здесь.
Типичные ошибки
- Считают, что раз сталь плавится при 1500 °C, конструкция выдержит любой пожар. Итог — обрушение перекрытия при температуре втрое ниже температуры плавления.
- Наносят вспучивающийся состав на неподготовленную поверхность, поверх ржавчины или неродной грунтовки. Покрытие отслаивается вместе с окалиной, и при пожаре коксовый слой просто не образуется.
- Экономят на толщине слоя, ориентируясь «на глаз», а не на расчёт по приведённой толщине металла. Фактический предел огнестойкости оказывается ниже проектного, и объект не проходит приёмку.
- Защищают колонны и балки, но забывают про кабельные линии и воздуховоды. Дымоудаление отключается на первых минутах, и запас времени, купленный обработкой каркаса, теряется.
- Наносят пропитку на сырую древесину или в мороз. Антипирен не впитывается на нужную глубину, а через год-другой вымывается — защита существует только в акте.