Конструктивные аспекты и проблемы пожарной безопасности

|технологии
КОНСТРУКТИВНЫЕ АСПЕКТЫ
И ПРОБЛЕМЫ ПОЖАРНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ ВЫСОТНЫХ
ОБЪЕКТОВ С НАВЕСНЫМ
ВЕНТИЛИРУЕМЫМ ФАСАДОМ
Жилой дом на
Давыдковской, Москва
Жилой дом Тау Самал,
Казахстан
Бизнес-комплекс
Седьмой континент, Казахстан Астана
Современное высотное строительство предъявляет повышенные требования
к уровню безопасности возводимых зданий, обеспечению прочности
и надежности несущих и ограждающих конструкций.
В
связи с этим большое значение
приобретает надежность крепления и несущая способность современных систем навесных вентилируемых фасадов (НВФ), получивших
в последнее время большое распространение при
облицовке фасадов различного типа зданий.
Основной проблемой, с которой сталкиваются разработчики навесных вентилируемых фасадов, является низкая несущая способность материала ограждающих конструкций каркасных зданий. Необходимость
снижения нагрузки от собственного веса высотного
здания на фундамент приводит к тому, что наружные
ограждающие стены от перекрытия до перекрытия
выполняют из легких пустотных материалов, в которых любой тип крепления анкеров имеет низкую несущую способность.
С увеличением высоты здания многократно возрастают ветровые нагрузки, передаваемые на поверхность
106
декабрь/январь 2007-08
фасада. При этом наибольшую опасность представляет повышенное отрицательное давление ветра (отсос)
в угловых зонах здания. Отсос вызывает значительные
вырывающие усилия анкерных элементов, крепящих
подконструкцию навесных фасадов к стенам здания.
В условиях низкой несущей способности материала
стены приходится снижать нагрузку, воспринимаемую
одним анкером, за счет увеличения количества точек
закрепления по высоте направляющей. Это приводит не только к значительному удорожанию подконструкции в целом, но и к снижению теплотехнических
характеристик здания за счет увеличения количества
теплопроводных включений.
Очевидно, что надежным основанием для крепления НВФ может служить только материал каркаса
здания – железобетон.
Специально для облицовки фасадов высотных зданий в
собственном конструкторском бюро «Юкон Инжиниринг»
была разработана система U-kon HIGH (рис. 1).
Материалы предоставлены компанией U-kon
Система U-kon HIGH обеспечивает надежность крепления подконструкции, так как крепится только к железобетонным перекрытиям здания, исключая неоправданный перерасход материалов. Направляющие
профили системы HIGH имеют развитое сечение по
высоте, что обеспечивает их повышенную жесткость
на больших пролетах.
Усиленная конструкция позволяет крепить концы
профилей в одном кронштейне, сохраняя при этом
принцип свободы перемещений одного из них, что
дает возможность избежать дополнительных напряжений при температурных расширениях (рис. 2).
Для восприятия вырывающих усилий кронштейн
может крепиться с помощью двух или четырех анкерных элементов. Для обеспечения большей устойчивости кронштейн выполнен с минимальным количеством
отверстий в боковых стенках (рис. 3).
Главной особенностью крепления двух направляющих
в одном кронштейне через салазку является уменьшение прогиба направляющей под воздействием ветровой нагрузки, за счет защемления ее концов. По сравнению с шарнирным опиранием прогиб направляющей (f)
уменьшается более чем в 2 раза (см. рис 4, 5).
Все элементы системы выполнены из высококачественных алюминиевых сплавов AlMgSi 6060. Плотность
алюминия составляет 2,6–2,7 г/см3, что почти втрое
меньше стали. Система предусматривает крепление
любых типов облицовочных панелей.
Применение в качестве облицовки керамогранита
на высоте более 75 м нежелательно. Он имеет в 3–5
раз большую массу по сравнению с ALUCOBOND А2, и
под воздействием вибрации, вызванной регулярным
колебанием здания от ветра, и других деформаций
может смещаться и растрескиваться с последующим
обрушением, что представляет большую опасность.
Альтернативой керамограниту может служить легкий,
удобный в обработке композитный материал. Но при
облицовке здания таким материалом следует серьезно
подходить к вопросам безопасности фасадных систем.
Композитные трехслойные панели (двухсторонние
алюминиевые обшивки и средний слой с применением полимерных материалов) являются новым видом
строительной продукции, правила применения которого в строительстве в настоящее время еще детально не разработаны. Поэтому при выборе облицовочного материала следует прежде всего тщательно
изучить его технические характеристики.
Особую актуальность в свете потенциальной способности композитных материалов содействовать
распространению пожара приобретает тема пожарной безопасности фасадов зданий. В особенности
эта тема актуальна для высотных зданий, которые
представляют собой объекты повышенного риска. В
зависимости от вида полимерного слоя, находящегося
между алюминиевыми обшивками, материал классифицируется по группе горючести, которая определяет
область его применения.
«Следует обращать внимание на присвоенные
материалам индексы А2, В1/FR, В2/D/РЕ и т.д. Эти
индексы соответствуют европейским методикам
определения пожарной опасности материалов. Несмотря
на незначительные различия
в методиках пожарных испытаний в нашей стране и за
рубежом, эти индексы могут
являться первичным критерием пожарных характеристик
композитных материалов» [1].
По этим индексам, являющимся критерием качества того
или иного материала, определяется прежде всего область
применения аллюминиевых
композитных панелей (АКП).
Например, композитный материал ALUCOBOND, области
применения разновидностей
которого уже прописаны, и
при простом их соблюдении
последствия от возгораний
могут быть просто исключены
(см. таблицу).
«Этот композитный материал является единственным, сертифицированным как серийное производство с инспекцией СЦ, с полным контролем производства и отбором проб с линии. Другие торговые марки
иных зарубежных производителей сертифицируются
ввозимыми партиями [1].
Заметим, что подобная классификация – B2, FR,
A2 – единообразна и распространяется на все АКП.
Классы пожарной опасности систем НВФ устанавливают путем проведения огневых испытаний по ГОСТ
31251-2003. В процессе этих испытаний воспроизводят особые условия теплового воздействия на навесной фасад с воздушным зазором или иные условия будущего применения этой системы. Результаты
натурных испытаний используют для определения
области применения систем НВФ в установленном
порядке независимо от класса их пожарной опасности, определенного на основе стандартных испытаний. Натурные огневые испытания проводятся в
декабрь/январь 2007-08
Рис. 1.
Новая разработка –
система U-kon HIGH
для высотного
фасадостроения
Рис. 2.
Опорный блок
крепления системы
U-kon HIGH
107
|технологии
соответствии с согласуемой в установленном порядке программой.
Натурные огневые испытания проводятся на двухэтажном фрагменте здания размерами 5,1 х 3,1 м
(высота х ширина) (рис. 6). Первый этаж фрагмента
здания представляет собой огневую камеру, в которой размещается пожарная нагрузка. Оконный проем
огневой камеры имеет размеры 1,6 х 0,75 м (высота
х ширина) (рис. 7, 8). Оформление оконного проема,
пожарные отсечки выполняются согласно разработанным конструктивным решениям с применением
конкретного вида композитного материала [2].
По окончании испытаний проводят детальный
осмотр конструкций. Исследуют обрамления оконного проема, элементы облицовки, утеплитель и детали
Рис. 3.
Усиленный кронштейн
системы U-kon HIGH
Рис. 4.
Эпюры изгибающих
моментов и прогибов
направляющей, с
жестким защемлением
одного конца и
со скользящим
защемлением другого
Рис. 5.
Эпюры изгибающих
моментов и прогибов
направляющей, с
жестким защемлением
одного конца и с
шарнирным опиранием
другого
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ХАРАКТЕРИСТИК
ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ОБРАЗЦОВ ПАНЕЛЕЙ «ALUKOBOND»
Воспламеняемость
ГОСТ 30402 – 95
Горючесть ГОСТ 30244 – 94
Наименование
материала,
характеристика
Таблица
Тем-пера-тура
дымо-вых
газов,
ºС
Продолжитель-ность
самостоятельного
горения, сек
Степень
повреждения по
длине, %
Степень
повреждения по
массе, %
Поверхностная
плотность
теплового потока,
кВт/м2
Время
до воспламенения
Панель
«ALUKOBOND
А2» (внутренний
слой на основе
гидрооксида
аллюминия),
общая толщина
– 4 мм
112
0
26
8
50
125
Панель
«ALUKOBOND В1
(FR)» (внутренний
слой на основе
гидрооксида
аллюминия и
смолы), общая
толщина – 4 мм
112
Панель
«ALUKOBOND
В2» (внутренний
слой на основе
полиэтилена),
общая толщина
– 4 мм
777
108
Группа горючести – Г1
5
20
Группа воспламеняемости В1
14
Группа горючести – Г1
761
100
50
123
Группа воспламеняемости В1
69
Группа горючести – Г4
декабрь/январь 2007-08
50
125
Группа воспламеняемости В1
Коэффициент
дымообразования
ГОСТ 12.1.044 – 89
(п. 4.18)
Показатель
токсичности
продуктов горения
ГОСТ 12.1.044 – 89
(п. 4.20)
41
Более 120
Малая
дымообразующая
способность (Д1)
Малоопасный (Т1)
57
Более 120
Умеренная
дымообразующая способ-ность
(Д2)
Малоопасный (Т1)
207
43,6 +/–3,3
Умеренная
дымообразующая
способность (Д2)
Умеренноопасный
(Т2)
подконструкции (рис. 9).
На основании анализа огневых испытаний центром
противопожарных исследований Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций им. В.А. Кучеренко выдается экспертное
заключение об области применения навесной фасадной системы с определенным видом композитного
материала.
На сегодняшний день только четыре вида композитных панелей – Alucobond A2, Alpolic A2, Alpolic
FR/SCM, Alpolic FR/TCM – рекомендованы для обли-
цовки высотных зданий и оконных откосов. НВФ с
облицовкой из этих панелей может монтироваться
при безусловном соблюдении всех конструктивных
решений, которые успешно прошли огневые испытания [3].
В сочетании с облицовкой из композитного материала ALUCOBOND А2 система U-kon HIGH для высотных
зданий в большей степени удовлетворяет повышенным требованиям высотного строительства, предъявляемым к весу, несущей способности и пожарной
безопасности систем НВФ (рис. 10, 11).
Рис. 6.
Общий вид фрагмента
фасада до проведения
огневых испытаний
Рис. 7.
Вид оконного проема
до проведения огневых
испытаний
Рис. 8.
Фрагмент фасада во
время проведения
огневых испытаний
Рис. 9.
Состояние центральной
направляющей и
передвижной салазки
после снятия облицовки
Рис. 10.
АТС-102i H для
вертикально
протяженных кассет
Рис. 11.
АТС-102sz H для
горизонтально
протяженных кассет
ЛИТЕРАТУРА
1. Дыма без огня не бывает // Технологии строительства. 2007. № 6 (54).
2. Протокол огневых испытаний по ГОСТ 31251-2003 системы навесных вентилируемых фасадов U-kon
(АТС-101) с воздушным зазором, минераловатным утеплителем, каркасом из алюминиевых профилей и
облицовкой кассетного типа из «ALUCOBOND А2» № 22Ф-04 2004 г.
3. Пестрицкий А.В. К вопросу привязки систем наружного утепления к фасадам зданий // Технологии
строительства. 2007. № 1 (49). С. 10–12.
декабрь/январь 2007-08
«Юкон Инжиниринг»:
(495) 777-54-18,
(495) 743-08-40
info@u-kon.ru
www.u-kon.ru
109