Konstrukcijų atsparumo ugniai skaičiavimai: metalas, mediena ir betonas

Projekte parašyta „R 60“ reiškia, kad laikančioji konstrukcija gaisro metu turi išlaikyti apkrovą 60 minučių. Tačiau tai tik reikalavimas. Ar konkreti sija, kolona ar perdanga jį atitinka, parodo atsparumo ugniai skaičiavimas arba bandymais patvirtintas sprendimas. Nuo šio skaičiavimo priklauso, ar metalui reikės dažų, plokščių, ar medinei konstrukcijai – didesnio skerspjūvio.

Atsparumo ugniai klasės Lietuvoje žymimos pagal LST EN 13501 seriją: R – laikomoji galia, E – vientisumas, I – izoliacija, o skaičius rodo minutes (pvz., REI 60). Reikiamą klasę nustato pastato atsparumo ugniai laipsnis pagal Gaisrinės saugos pagrindinių reikalavimų 2 lentelę. Skaičiuojama pagal Eurokodų gaisrines dalis: betonui – LST EN 1992-1-2, plienui – LST EN 1993-1-2, medienai – LST EN 1995-1-2.

Toliau paaiškinama, kuo skiriasi šių medžiagų elgsena gaisre ir kaip tai atsispindi skaičiavimuose.

Ką reiškia R, E ir I

ŽymuoKriterijusKam aktualu
RLaikomoji galia – konstrukcija nesugriūvaKolonos, sijos, perdangos
EVientisumas – nepraleidžia liepsnų ir karštų dujųSienos, perdangos, durys
IIzoliacija – nepusėje temperatūra neviršija ribosGaisrinių skyrių atitvaros

Laikančiajai kolonai paprastai pakanka R klasės. Perdanga, skirianti du gaisrinius skyrius, turi atitikti visus tris kriterijus – REI. Durims gali būti taikomi ir papildomi žymenys, pavyzdžiui, C – savaime užsidarymas. PAGD pateikiamas pavyzdys – katilinės durys EW30-C3.

Metalinės konstrukcijos

Plienas nedega, bet kaitinamas greitai netenka stiprio. Maždaug 600 °C temperatūroje jo takumo riba sumažėja apytiksliai perpus, o standartinio gaisro sąlygomis neapsaugotas plonasienis profilis tokią temperatūrą gali pasiekti vos per kelias ar keliolika minučių.

Skaičiuojant svarbiausi du rodikliai:

  • skerspjūvio koeficientas – kaitinamo paviršiaus ir tūrio santykis. Kuo profilis plonesnis ir „atviresnis“, tuo greičiau įkaista;
  • kritinė temperatūra – priklauso nuo to, kiek konstrukcija apkrauta. Mažiau išnaudota sija atlaiko aukštesnę temperatūrą.

Tikslus skaičiavimas leidžia parinkti tiek apsaugos, kiek reikia. Dažnai tai reiškia plonesnį ugniai atsparių dažų sluoksnį arba galimybę kai kurių elementų visai neapsaugoti, jei jų apkrova maža.

Apsaugos būdai: ugniai atsparūs (putojantys) dažai, ugniai atsparios plokštės, purškiami mišiniai, betono apgaubimas.

Medinės konstrukcijos

Mediena dega, tačiau didelio skerspjūvio elementas gaisre elgiasi nuspėjamai. Paviršiuje susidaręs anglies sluoksnis izoliuoja vidų, todėl konstrukcija praranda skerspjūvį palaipsniui.

LST EN 1995-1-2 nustato apanglėjimo greitį. Spygliuočių medienai vienmatis skaičiuotinis apanglėjimo greitis yra 0,65 mm/min, o skaičiuojant tariamąjį greitį atsižvelgiama į kampų suapvalinimą – klijuotai medienai jis mažesnis nei masyviajai. Taip pat vertinamas nulinio stiprio sluoksnis po anglimi. Iš likusio skerspjūvio patikrinama, ar elementas atlaiko apkrovą.

Paprastai tariant: jei konstrukcija turi išlaikyti 60 minučių, prie kiekvieno kaitinamo paviršiaus tenka pridėti apie 5 cm „atsargos“ (apanglėjusį ir nulinio stiprio sluoksnius). Alternatyva – apdengti medieną nedegiomis plokštėmis.

Gelžbetoninės konstrukcijos

Betonas gerai izoliuoja, todėl pagrindinė rizika – armatūros įkaitimas. LST EN 1992-1-2 pateikia lenteles su mažiausiais elementų matmenimis ir ašiniu atstumu – atstumu nuo paviršiaus iki armatūros strypo ašies. Kuo storesnis apsauginis sluoksnis, tuo ilgiau armatūra išlieka šalta.

Papildomai vertinamas betono atskilinėjimas, būdingas didelio tankio ir didelio stiprio betonams. Atskilus paviršiniam sluoksniui, armatūra atsidengia ir įkaista greičiau.

Medžiagų palyginimas

RodiklisPlienasMedienaGelžbetonis
DegumasNedegusDegusNedegus
Pagrindinė rizikaGreitas stiprio praradimasSkerspjūvio mažėjimasArmatūros įkaitimas, atskilinėjimas
Kas lemia atsparumąProfilis, apkrova, apsaugaSkerspjūvis, apanglėjimas, apdengimasMatmenys, ašinis atstumas
Įprasta apsaugaDažai, plokštėsDidesnis skerspjūvis, plokštėsDažnai nereikia

Kada skaičiavimas sutaupo daugiausia

  • Metaliniai angarai ir sandėliai – dideli plotai, todėl net keli dažų sluoksnio mikronai tampa reikšminga suma.
  • Rekonstruojami pastatai – esamų konstrukcijų atsparumą reikia įvertinti, o ne automatiškai apdengti viską.
  • Mediniai visuomeniniai pastatai – skaičiavimas lemia, ar konstrukcija gali likti matoma.
  • Mišrios konstrukcijos – plieno ir betono ar medžio ir betono sprendimai.

Dažniausi klausimai

Ar galima pasikliauti gamintojo lentelėmis?

Gamintojų lentelės tinka, jei sprendimas išbandytas ir taikomas tomis pačiomis sąlygomis. Nestandartinei apkrovai ar profiliui reikia skaičiavimo.

Ar ugniai atsparius dažus galima dažyti vėliau?

Dažnai jie dengiami jau sumontuotoms konstrukcijoms, tačiau sluoksnio storis turi atitikti skaičiavimą, o atliktus darbus reikia dokumentuoti.

Kas tikrina, ar reikalavimas įvykdytas?

Užbaigiant statybą vertinama, ar įrengtos konstrukcijos atitinka projektą, todėl reikalingi sertifikatai ir darbų aktai.

Kur užsakyti skaičiavimus

Metalinių, medinių ir betoninių konstrukcijų atsparumo ugniai skaičiavimus atlieka Vilniaus gaisrinės saugos inžinerijos įmonė UAB „ID projektas“. Įmonės ekspertė dr. Irina Demidova-Buizinienė yra statybinių medžiagų mokslų daktarė – medžiagų elgsena aukštoje temperatūroje yra tiesiogiai susijusi su jos specializacija. Įmonė taip pat konsultuoja projektuojant medines konstrukcijas ir atlieka skaičiavimus kartu su gaisrinės saugos projekto dalimi.

Daugiau apie skaičiavimų paslaugas: https://www.idprojektas.lt/. Kontaktai: +370 686 78507, [email protected], Marijampolės g. 5, Vilnius.