Современные строительные нормы требуют, чтобы элементы конструкции, отвечающие за безопасность зданий и сооружений, имели предел огнестойкости. Соответствует ли элементы конструкции предъявляемым требованиям огнезащиты или нет, зависит от размера здания, функционального значения и назначения эксплуатации здания [1]. Выделим основные факторы, которые определяют воздействие пожара на конструкции из металла:

- уровень рабочего напряжения,

- температура нагрева конструкции,

- длительность воздействий высокой температуры,

- защита несущих опор от коррозии.

Влияние повышенной температуры, которая непосредственно реализуется в результате пожара может привести к изменению прочностных и деформационных свойств применяемых сталей, а также появлению температурных напряжений и деформаций. Длительность воздействия пожара обуславливает возможность возникновения значительных деформаций ползучести. Все приведенные факторы могут привести к получению стальными конструкциями необратимых деформаций, потери ими несущей или ограждающей способности, которые могут привести нежелательному ряду негативного и опасного воздействия (рис.).

Рисунок Следствие воздействия повышенной температуры пожара на несущие металлические конструкции

При воздействии огня все обычно используемые конструкционные материалы теряют часть своей механической прочности. Тяжелонагруженная сталь потеряет свой расчетный запас прочности при температуре около 550°С – независимо от марки стали. 

Сталь может принимать в среднем 350-750 °C в зависимости от нагрузки на нее. Чем больше существует тяжелых конструкций, от типа кровли до количества этажей в здании, тем больше нагрузка. Таким образом, требуемая система противопожарной защиты зависит от нагрузки на конструкции: если здание имеет только один этаж и есть много выходов, как в торговых центрах и стадионах, система 30 минут часто является адекватной; если полов больше и нагрузка выше, то необходимы системы защиты от огня 60 мин или 90 мин.

Чем больше объем стали в открытой области, тем лучше огнестойкость она имеет. То, как быстро стальная конструкция нагревается в огне, можно просто описать как отношение между поверхностью, подверженной огню, и стальным объемом профиля. Это соотношение называется коэффициентом сечения A / V. высокий коэффициент сечения дает быстрое повышение температуры стали. На практике это означает, что тонкие стальные конструкции требуют более толстой защиты. Одним из решений огнезащиты конструкций из металла является добавление антипиренов в покрытия. Антипирены являются важным элементом для обеспечения безопасности окружающих нас продуктов.

С увеличением температуры, а также распространением огня теплопроводность сталей снижается, а удельная теплоемкость увеличивается. Известно, что в результате нагрева несущие металлические конструкции, самых распространенных марок сталей, находятся под действием постоянной нагрузки, а металлический сплав этих конструкций нагревается в напряженном состоянии. Тогда, в этом случае увеличение деформации и снижение прочностных свойств металла зависят от режима его нагрева, так как эти процессы происходят во времени, и, следовательно, связаны с явлением разупрочнения материала – ползучести. При достижении определенных температур деформация стали увеличивается с постоянной скоростью в основном за счет температурного расширения, потом начинает проявляться температурная ползучесть стали, и скорость роста деформации образца плавно увеличивается, достигая вертикального положения – предел прочности материала [2].

Последняя разработка химиков-инженеров предлагает многослойную полимер металлическую слоистую систему (ПМСС), которая может быть использована для термической изоляции легких конструкционных материалов, таких как алюминий или армированный углеродным волокном пластиковый композит, при воздействии огня. Система состоит из многих тонких адгезионно-связанных металлических фольг, прикрепленных непосредственно к структурной подложке. При воздействии огня клей термически разлагается с образованием летучих веществ, в результате чего пленка расслаивается и раздувается, что значительно снижает ее теплопроводность. Расширенное ПМСС замедляет передачу тепла от пожара в структурный субстрат, приводящий к снижению температуры и увеличению структурной устойчивости металлической конструкции. Предлагаемая защита эквивалентна или превосходит обычные противопожарные материалы, такие как керамический волокнистый материал или вспучивающиеся покрытия. Преимущество ПМСС заключается в том, что в обычных рабочих условиях она защищает от воздействия окружающей агрессивной среды (кислоты, щелочи), не влияет на нее и воздействие воды.

Таким образом, в связи с расширением применения быстровозводимых металл каркасных зданий требуются новые подходы к обеспечению пожарной безопасности. В данной статье Огнезащита металлических конструкций здания различного назначения на сегодня остается актуальной задачей. Авторы акцентировали внимание читателя на защите металлических конструкций с применением многослойной полимер металлической слоистой системы, которая в настоящее время является новой разработкой. Конечно же предложенный способ защиты требует дополнительных исследований и подтверждения огнетушащего механизма.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кропотова Н.А. Пути совершенствования огнетушащих свойств материалов на основе полимер-слоистого силиката // Новая наука: опыт, традиции, инновации: Международное научное периодическое издание по итогам Международной научно-практической конференции. – Стерлитамак: АМИ, 2016. - № 6-2 (89). - Ч.2. - С. 229.
2. Кропотова Н.А. Основа разработки огнезащитного покрытия для стальных конструкций // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: сборник материалов II Международной научно-практической конференции, посвященной Году культуры безопасности. – Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. – С. 323 – 325.