Protupožarna zaštita zgrada od čeličnih konstrukcija

Zgrade sa čeličnim konstrukcijama imaju Ahilovu petu: slabu otpornost na vatru . Kako bi se čvrstoća i krutost čelične konstrukcije dugo održala u požaru i zaštitila sigurnost života i imovine ljudi, u samom projektu se primjenjuje niz mjera zaštite od požara.

Zašto čelične konstrukcije koje ne gore trebaju protupožarnu zaštitu?

Čelik je građevinski materijal koji ne gori. U usporedbi s betonom, čelik ima mnoge prednosti kao što su otpornost na potres i otpornost na savijanje. Stoga se u modernim zgradama čelične konstrukcije široko koriste, ne samo za relativno povećanje nosivosti zgrada, već i za zadovoljenje potreba estetskog modeliranja arhitektonskog oblikovanja, kao što su razne jednokatne ili višekatne tvornice, neboderi, skladišta , čekaonice Dvorana je uglavnom projektirana čeličnom konstrukcijom.

Iako čelik neće gorjeti, deformirat će se kada je izložen visokim temperaturama, što će rezultirati strukturnim kolapsom. Kao građevinski materijal, čelik ima neke neizbježne nedostatke u zaštiti od požara.

Općenito, granica otpornosti na požar nezaštićenih čeličnih konstrukcija je oko 15 minuta. Obično će se na temperaturi od 450~650C izgubiti nosivost i doći će do velike deformacije, što će rezultirati savijanjem čeličnih stupova, čeličnih greda, pa čak i kolapsom konstrukcije.

Mjere zaštite od požara čeličnih konstrukcija

Prema različitim načelima zaštite od požara, mjere zaštite od požara za čelične konstrukcije dijele se na metode otpornosti na toplinu i metode hlađenja vodom.

metode otpornosti na toplinu

Metoda otpornosti na toplinu može se podijeliti na metodu prskanja i metodu enkapsulacije.

Metoda prskanja

Općenito, premaz za usporavanje požara koristi se za premazivanje ili raspršivanje čelične površine kako bi se formirao zaštitni sloj otporan na vatru i toplinsku izolaciju i poboljšala granica otpornosti na vatru čelične konstrukcije.

Ova je metoda jednostavna za konstruiranje, male težine, dugotrajne otpornosti na vatru i nije ograničena geometrijom čeličnih komponenti. Ima dobru ekonomičnost i praktičnost te se široko koristi.

Postoje mnoge vrste vatrootpornih premaza za čelične konstrukcije, koji se grubo dijele u dvije kategorije: jedna su tankoslojni vatrootporni premazi (tip B ), odnosno intumescentni vatrootporni materijali za čelične konstrukcije; druga su debeloslojni premazi (H).

Premazi za usporavanje vatre klase B , debljina premaza je obično 2-7 mm . Osnovni materijal je organska smola koja ima određeni dekorativni učinak, a širi se i zgušnjava na visokim temperaturama. Granica otpornosti na vatru može doseći 0.5~1.5 h.

Vatrootporni premaz čelične konstrukcije s tankim premazom ima tanak premaz, lagan je i ima dobru otpornost na vibracije. Za unutarnje izložene čelične konstrukcije i lake krovne čelične konstrukcije, kada je granica otpornosti na vatru specificirana na 1.5 h i niže, treba koristiti tankoslojne vatrootporne premaze za čelične konstrukcije.

Debljina vatrootpornog premaza H klase obično je 8~50 mm . Površina je granulirana. Glavna komponenta je anorganski toplinski izolacijski materijal, niske gustoće i niske toplinske vodljivosti.

Granica otpornosti na požar može doseći 0.5 ~ 3.0 h. Vatrootporni premazi za čelične konstrukcije s debelim premazom općenito su nezapaljivi, protiv starenja i izdržljiviji. Za unutarnje skrivene čelične konstrukcije, visoke čelične konstrukcije i čelične konstrukcije višekatnih radionica, kada je određena granica otpornosti na vatru iznad 1.5 h, treba koristiti vatrootporne premaze za čelične konstrukcije s debelim premazom. 

Metoda inkapsulacije

Metoda šupljeg kapsuliranja : Vatrootporna ploča ili vatrostalna opeka koristi se za omotavanje čeličnog elementa duž vanjske granice čeličnog elementa. Većina radionica za čelične konstrukcije u domaćoj petrokemijskoj industriji koristi metodu izgradnje vatrostalnih opeka za omotavanje čeličnih komponenti radi zaštite čelične konstrukcije.

Prednosti ove metode su velika čvrstoća i otpornost na udarce, a mane su što zauzima puno prostora i što je zahtjevnija konstrukcija. Vatrostalne lagane ploče kao što su cementne ploče ojačane vlaknima, gipsane ploče, vermikulitne ploče itd. koje se koriste kao vatrootporni vanjski slojevi.

Metoda omatanja velikih čeličnih komponenti u kutije ima prednosti ravne i glatke površine za ukrašavanje, niske cijene, malih gubitaka, bez onečišćenja okoliša, otpornosti na starenje itd., te ima dobre izglede za promociju.

Metoda čvrstog enkapsuliranja : općenito se izlijevanjem betona čelični elementi omotaju i potpuno zatvaraju. Prednosti su visoka čvrstoća i otpornost na udarce, ali nedostaci su što zaštitni sloj betona zauzima veliki prostor i konstrukcija je problematična, posebno konstrukcija na čeličnim gredama i dijagonalnim zatezačima je vrlo teška.

metode hlađenja vodom

Metoda hlađenja vodom uključuje metodu hlađenja vodenim tušem i metodu hlađenja punjenjem vodom.

Metoda hlađenja vodenim tušem

Metoda hlađenja raspršivanjem vode je postavljanje automatskog ili ručnog sustava raspršivanja na gornji dio čelične konstrukcije. Kada dođe do požara, sprinkler sustav se aktivira kako bi se stvorio kontinuirani vodeni film na površini čelične konstrukcije. Kada se plamen proširi na površinu čelične konstrukcije, voda isparava i odnosi toplinu, usporavajući zgradu čelične konstrukcije da dosegne svoju graničnu temperaturu.

Metoda hlađenja punjena vodom

Metoda hlađenja punjena vodom je punjenje šupljeg čeličnog elementa vodom. Kroz kruženje vode u čeličnoj konstrukciji apsorbira se toplina samog čelika. Dakle, čelična konstrukcija može održati nižu temperaturu u požaru, a neće izgubiti nosivost zbog pretjeranog zagrijavanja. Kako biste spriječili hrđu i smrzavanje, u vodu dodajte inhibitor hrđe i antifriz.

Općenito, metoda otpornosti na toplinu može usporiti brzinu provođenja topline do strukturnih komponenti kroz materijal otporan na toplinu. Metoda otpornosti na toplinu je ekonomičnija i praktičnija i naširoko se koristi u praktičnim projektima.

Prednosti i nedostaci metode prskanja i inkapsulacije u mjerama zaštite od požara čelične konstrukcije

Otpornost na vatru

Što se tiče otpornosti na vatru, metoda inkapsulacije je bolja od metode raspršivanja. Otpornost na vatru materijala za inkapsulaciju kao što su beton i vatrostalne opeke bolja je od običnih vatrootpornih premaza.

Osim toga, otpornost na vatru nove vatrootporne ploče također je bolja od vatrootpornih premaza. Njegova ocjena otpornosti na vatru znatno je viša od vatrootpornih čeličnih konstrukcija i toplinsko-izolacijskih materijala iste debljine, te viša od protupožarnih premaza koji bubre.

Trajnost

Budući da materijali za kapsuliranje kao što je beton imaju dobru izdržljivost, nije lako pogoršati učinkovitost tijekom vremena; a trajnost je oduvijek bio problem koji vatrootporni premazi čeličnih konstrukcija nisu mogli riješiti.

Tanki i ultra-tanki premazi za usporavanje vatre temeljeni na organskim komponentama, bilo da se koriste na otvorenom ili u zatvorenom prostoru, mogu imati problema kao što su razgradnja, degradacija, starenje itd.

Konstruktivnost

Metoda prskanja za zaštitu od požara čeličnih konstrukcija je jednostavna i laka za konstruiranje i može se konstruirati bez kompliciranih alata.

Međutim, kvaliteta konstrukcije metode raspršivanja vatrootpornog premaza je loša i teško je kontrolirati uklanjanje hrđe s podloge, debljinu premaza vatrootpornog premaza i vlažnost građevinskog okoliša; konstrukcija metode inkapsulacije je kompliciranija, posebno za dijagonalne nosače i čelične grede, ali konstrukcija Jaka mogućnost upravljanja i jednostavno osiguranje kvalitete.

Debljina materijala za kapsuliranje može se točnije mijenjati kako bi se kontrolirala granica otpornosti na požar.

Zaštita okoliša

Metoda prskanja zagađuje okoliš tijekom gradnje, posebno pod djelovanjem visokih temperatura, može ispariti štetne plinove. Metoda kapsuliranja nema toksičnih emisija u građevinarstvu, normalnom okruženju uporabe i visokoj temperaturi požara, što je korisno za zaštitu okoliša i sigurnost osoblja u požaru.

Ekonomičan

Metoda prskanja ima prednosti jednostavne konstrukcije, kratkog razdoblja izgradnje i niske cijene izgradnje. Međutim, cijena vatrootpornih premaza je visoka, a troškovi održavanja su relativno visoki zbog nedostataka premaza kao što je starenje.

Trošak konstrukcije metode inkapsulacije je visok, ali korišteni materijali su jeftini, a troškovi održavanja niski. Općenito, metoda kapsuliranja je ekonomičnija.

Primjenjivost

Metoda prskanja nije ograničena geometrijom komponenti i uglavnom se koristi za zaštitu greda, stupova, podova, krovova i drugih komponenti. Posebno je prikladan za protupožarnu zaštitu čeličnih konstrukcija kod lakih čeličnih konstrukcija, rešetkastih konstrukcija i čeličnih konstrukcija posebnih oblika.

Konstrukcija metode inkapsulacije je komplicirana, posebno za čelične grede, dijagonalne nosače i druge komponente. Metoda kapsuliranja općenito se koristi za kolone, a opseg primjene nije tako širok kao metoda raspršivanja.

Zauzeti prostor

Vatrootporna boja koja se koristi u metodi raspršivanja malog je volumena, dok će materijali za kapsuliranje koji se koriste u metodi kapsuliranja, poput betona i vatrostalnih opeka, zauzeti prostor i smanjiti iskoristivi prostor. I kvaliteta materijala za kapsuliranje je također velika.