Приведенная толщина металла: расчет
Содержание
Введение: что такое приведённая толщина металла
Приведённая толщина металла Am/V (section factor) — отношение площади поверхности профиля, подверженной нагреву при пожаре (Am), к его объёму (V). Это ключевой параметр, определяющий скорость прогрева стальной конструкции при пожаре и, соответственно, требуемую толщину огнезащиты.
Физический смысл: чем больше Am/V, тем больше площадь тепловосприятия на единицу объёма металла и тем быстрее прогревается профиль. Тонкостенные профили (Am/V = 200–300 м⁻¹) прогреваются в 3–5 раз быстрее массивных (Am/V = 50–100 м⁻¹) и требуют большей толщины огнезащиты для одного и того же предела R.
Согласно СП 2.13130.2020 и ГОСТ Р 53295-2009, расчёт толщины огнезащиты всегда ведётся с учётом Am/V. Игнорирование этого параметра — одна из самых распространённых и опасных ошибок проектирования огнезащиты.
Формула расчёта Am/V
где P — обогреваемый периметр сечения (м), S — площадь поперечного сечения (м²).
Для незамкнутого профиля (двутавр, швеллер, уголок) обогреваемый периметр равен полному периметру сечения. Для замкнутого профиля (труба, короб) — периметру наружной поверхности.
Для трубы:
Примеры расчёта для различных профилей
| Профиль | Размеры, мм | S, см² | P, м | Am/V, м⁻¹ | Категория |
|---|---|---|---|---|---|
| Двутавр 20Б1 | 200×100×5,6×8,5 | 28,9 | 0,79 | 273 | Быстрый прогрев |
| Двутавр 30Б1 | 300×150×6,5×9,5 | 46,7 | 1,19 | 255 | Быстрый прогрев |
| Двутавр 40Б2 | 400×200×8,0×13,0 | 84,1 | 1,59 | 189 | Средний |
| Двутавр 60Б2 | 600×250×10,0×17,5 | 147,3 | 2,19 | 149 | Средний |
| Труба 108×4 | 108×4 | 13,1 | 0,34 | 260 | Быстрый прогрев |
| Труба 219×8 | 219×8 | 53,0 | 0,69 | 130 | Средний |
| Труба 325×12 | 325×12 | 118,0 | 1,02 | 86 | Медленный |
| Колонна К40×40×3 | 40×40×3 | 4,4 | 0,16 | 364 | Очень быстрый |
Влияние Am/V на толщину огнезащиты
Зависимость толщины огнезащиты от Am/V нелинейна. Для вспучивающейся краски (на примере типового продукта):
| Am/V, м⁻¹ | ТСП для R30, мм | ТСП для R60, мм | ТСП для R90, мм |
|---|---|---|---|
| 100 | 0,5 | 1,0 | 2,0 |
| 150 | 0,7 | 1,5 | 2,8 |
| 200 | 1,0 | 2,0 | 3,5 |
| 250 | 1,3 | 2,5 | 4,5 |
| 300 | 1,7 | 3,2 | 5,5 |
Как видно из таблицы, для профиля с Am/V = 300 м⁻¹ требуется в 2,5–3 раза большая толщина краски, чем для профиля с Am/V = 100 м⁻¹, при одном и том же пределе R.
Подбор системы огнезащиты по Am/V
| Am/V, м⁻¹ | Рекомендуемый метод | Обоснование |
|---|---|---|
| < 100 | Краска (тонкий слой) | Медленный прогрев — достаточно 0,5–2,0 мм |
| 100–200 | Краска или плиты | Средний прогрев — краска 1,0–3,5 мм или плиты 15–30 мм |
| 200–300 | Плиты или штукатурка | Быстрый прогрев — краска 2,5–5,5 мм (дорого), плиты 25–40 мм |
| > 300 | Плиты или штукатурка | Очень быстрый прогрев — краска неэффективна |
Нормативная база
- ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций»;
- СП 2.13130.2020 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты»;
- EN 1993-1-2 «Eurocode 3: Проектирование стальных конструкций. Часть 1-2: Расчёт на огнестойкость».
Выводы
- Приведённая толщина Am/V — ключевой параметр для расчёта огнезащиты стали.
- Тонкостенные профили (Am/V > 200 м⁻¹) требуют в 2–3 раза большей толщины огнезащиты, чем массивные.
- Для Am/V > 300 м⁻¹ вспучивающиеся краски неэффективны — применяются плиты или штукатурки.
- Расчёт всегда ведётся по техническому свидетельству производителя для конкретного профиля.
Список литературы
- ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций».
- СП 2.13130.2020 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты».
- EN 1993-1-2 «Eurocode 3: Расчёт на огнестойкость».
- Технический каталог ОГНЕЗА. — ООО «ОГНЕЗА», 2024.
