КАРКАСНОЕ ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструкции зданий с металлическим каркасом, обшитым преимущественно сэндвич панелями или профилированными металлическими листами, и может использоваться при возведении зданий и сооружений, отнесенных к категории помещений с повышенной взрывопожароопасностью.
В настоящее время широкое распространение получили быстровозводимые каркасные здания. Преимуществом таких зданий по сравнению с капитальными зданиями является высокая скорость и простота монтажа, такие сооружения легко реконструируются и модернизируются, при необходимости их можно даже перенести на новое место. Такие здания, как правило, содержат несущий каркас из стального сортового проката, и ограждающие конструкции из сэндвич панелей, профнастила или других подобных материалов. Например, каркасное здание по патенту на полезную модель RU №128897 (опубл. 10.03.2013), содержащее сэндвич панели, которые при помощи самонарезающих винтов привинчиваются непосредственно к элементу несущей конструкции каркаса, каркасное здание по патенту на полезную модельRU №92040 (опубл. 10.03.2010), содержащее стеновые панели, которые прикрепляются к несущему каркасу здания при помощи вертикальных направляющих. Такие сооружения используются в различных целях, к примеру, для размещения технологического оборудования, для хранения или использования взрывоопасных или легко воспламеняющихся материалов, к примеру, газоперекачивающих агрегатов, поршневых установок, котельных. В связи с этим встает проблема повышения живучести таких зданий при пожаре. Как известно, при пожаре под действием высокой температуры стальные конструкции каркасных зданий могут быстро утрачивать свою несущую способность и обрушиваться, повреждая оборудование внутри здания, приводя к материальным убыткам.
Известен каркас здания повышенной живучести по патенту на изобретение RU №2426840 (опубл. 20.08.2011). Недостатком изобретения является то, что оно решает задачу обеспечение живучести здания в случае локального разрушения одной из колонн каркаса вследствие запроектного воздействия, в случае пожара, воздействие оказывается не на одну колонну, а на часть каркаса или весь каркас в целом.
Известен каркас здания по патенту на изобретение RU №2411330 (опубл. 10.02.2011) «Способ исключения возможности обрушения металлических конструкций каркаса от пожара». Металлический каркас здания заполнен бетоном с образованием внутренних пустот, снабжен температурными датчиками и системой труб для подачи воды для охлаждения каркаса в случае пожара. Известна также огнестойкая металлическая конструкция по патенту на изобретение RU №2017907 (опубл. 15.08.1994), содержащая каркас из трубчатых вертикальных и горизонтальных элементов, полости которых заполнены охлаждающей жидкостью. Недостатком данных решений является сложность конструкции и технологии изготовления, высокая материалоемкость и вес конструкции.
Известна многослойная строительная панель, применяемая, в том числе, в стальных каркасных зданиях по патенту на изобретение RU №2485260 (опубл. 20.06.2013). По верхней и/или боковым сторонам панели выполнены Г-образные уголки, расположенные за огнестойкой внутренней обшивкой, и скрепляющие панель с каркасом здания. При возникновении пожароопасной ситуации они не подвергаются горению, что позволяет избежать обрушения панели. Недостатком является сложная конструкция и технология изготовления панели, большие габариты панели, что требует использовать грузоподъемные механизмы при монтаже, при пожаре защищен только узел крепления панели к каркасу, сам каркас не защищен от пожара.
Известны также: огнезащитное устройство металлической конструкции по патенту на полезную модель RU №86613 (опубл. 10.09.2009), огнезащитная двутавровая колонна здания по патенту на полезную модель RU №128223 (опубл. 20.05.2013), огнезащитная двутавровая балка здания по патенту на полезную модель RU №128222 (опубл. 20.05.2013), противопожарная облицовка по патенту на полезную модель RU №127777 (опубл. 10.05.2013), включающая плиточные противопожарные элементы, укрепленные на листе гибкого материала, присоединенном к строительной конструкции. Недостатком таких устройств является сложность конструкции, трудоемкость изготовления, большая материалоемкость, кроме того, эти устройства значительно увеличивает вес металлического каркаса здания.
Известна система огневзрывозащиты конструкций зданий и сооружений по патенту на изобретение RU №2331447 (опубл. 20.08.2008), состоящая из обладающего демпфирующими свойствами металлического слоя наружной облицовки, присоединенного к защищаемому объекту с помощью гибкого каркаса, и из слоя вспучивающегося покрытия, нанесенного на поверхность защищаемого объекта таким образом, что между упомянутым слоем наружной облицовки и слоем вспучивающегося покрытия образуется воздушная прослойка, размеры которой выбраны из условия полного распрямления деформированного в случае взрывного воздействия слоя наружной облицовки вспучивающимся покрытием, вспученным под действием теплового потока при огневом воздействии. Недостатком является то, что эта конструкция эффективна только при кратковременном высокотемпературном воздействии взрывного типа и не обеспечивает надежной защиты объекта при длительном высокотемпературном воздействии - пожаре из-за низкой устойчивости тонкостенной наружной обшивки. Кроме того такая конструкция при защите металлического каркаса здания трудоемка в изготовлении, материалоемка и увеличивает вес каркаса.
Известны также быстровозводимые каркасные здания, к примеру Уральского Завода Строительных Панелей, г. Первоуральск («УЗСП», http://uzsp.ru/) или ЗАО «ИНСИ», г. Челябинск (http://www.insi.ryu/production/bystrovozvodimye-zdaniya/angari/) имеющие несущий металлический каркас, содержащий стойки, балки, ригели и прогоны, обшитый сэндвич панелями с наполнением из пенополистирола или негорючей минеральной ваты или профилированными металлическими листами. Сэндвич панели и профилированные листы крепятся к стойке несущего каркаса через направляющие, к примеру, выполненные из швеллера или трубы прямоугольного сечения (Приложение 1). Недостатком такого каркасного здания является его недостаточная живучесть в случае возникновения пожара. При пожаре каркас накаляется, быстро теряет свою несущую способность и рушится под собственным весом, а так же под весом навешенных сэндвич панелей, профилированных листов. Живучесть такого каркаса можно увеличить нанесением огнестойкого покрытия, к примеру, вспучивающегося под действием высокой температуры при пожаре, на каркас и на направляющие, к которым крепятся сэндвич панели или профилированные листы. Такое покрытие наносится после монтажа каркаса и ограждающих конструкций - сэндвич панелей и профилированных листов, так как любое повреждение покрытия снижает его огнезащитные свойства, при этом известная конструкция каркаса здания не позволяет нанести такое покрытие на части каркаса, примыкающие к ограждающим конструкциям. В результате каркас такого здания уязвим при пожаре, его огнезащищенность, а следовательно, и его живучесть, недостаточны. Это техническое решение выбрано за ближайший аналог заявляемой полезной модели.
Перед авторами стояла задача создания каркасного здания, лишенного указанного недостатка, а именно - повышение живучести известного каркасного здания при пожаре. Технический результат - увеличение огнезащищенности металлического каркаса здания.
Для достижения указанного технического результата авторами предлагается каркасное здание, имеющее металлический несущий каркас, содержащий стойки, балки, ригели, и прогоны, обшитый сэндвич панелями с наполнением из негорючей минеральной ваты или профилированными листами, которые крепятся к несущему каркасу через направляющие. Сэндвич панели, профилированные листы крепятся к стойке несущего каркаса через направляющую, выполненную, к примеру, из швеллера или трубы прямоугольного сечения, при этом между стойкой несущего каркаса и направляющей выполнены металлические проставки, из сортового проката, к примеру, из швеллера, трубы, тавра, двутавра, уголка. Проставки прикрепляются к направляющим и к стойкам несущего каркаса при помощи сварки. Количество проставок определяется расчетным путем, исходя из их необходимой несущей способности. Несущий каркас здания, проставки и направляющие, к которым крепятся сэндвич панели или профилированные листы, покрыты огнезащитным покрытием, к примеру, вспучивающимся под действием высокой температуры при пожаре.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом. На фигуре представлен горизонтальный разрез узла крепления сэндвич панели к стойке несущего каркаса каркасного здания при горизонтальной раскладке сэндвич панелей, где 1 - стойка несущего каркаса (показана угловая стойка, выполненная из двутавра), 2 - сэндвич панель, 3 - направляющая для крепления сэндвич панели 2 (показана вертикальная направляющая, выполненная из швеллера), 4 - проставка. Огнезащитное покрытие не показано.
При вертикальной раскладке сэндвич панели крепятся через горизонтальные направляющие. Профилированные листы крепятся аналогично.
Благодаря выполнению проставок между стойкой каркаса и направляющей, к которой прикреплены сэндвич панели или профилированные листы, образуется зазор между ограждающей конструкцией из сэндвич панелей или профилированных листов и несущим каркасом здания, достаточный для того чтобы нанести огнезащитное покрытие на части несущего каркаса со стороны ограждающих конструкций, на поверхность направляющих, а также на проставки, методом распыления или кистью, что позволяет увеличить огнезащищенность несущего каркаса здания, а также направляющих. Тем самым увеличивается живучесть каркаса здания. Кроме того нанесение огнезащитного покрытия в предложенной конструкции каркасного здания более технологично из-за лучшей доступности частей каркаса и направляющих.
Дополнительным техническим результатом заявляемой полезной модели стала экономия пространства внутри здания за чет появившейся возможности разместить в образовавшемся благодаря проставкам зазоре между каркасом здания и ограждающими конструкциями различных коммуникаций, к примеру, электропроводки.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что между стойкой несущего каркаса здания и направляющей, к которой крепятся сэндвич панели или профилированные листы, выполнены проставки.
Благодаря наличию этого признака каркас здания имеет большую огнезащищенность по сравнению с прототипом, в результате чего повышена живучесть каркасного здания в случае пожара, кроме того сэкономлено пространство внутри здания за счет размещения коммуникаций между каркасом и ограждающими конструкциями.
Предложенное авторами каркасное здание может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования и технологии, и изготавливается из стандартных металлических конструкций, металлопроката и строительных материалов.
Разработанное каркасное здание повышенной живучести успешно реализовано в индивидуальном укрытии ангарного типа газоперекачивающего агрегата ГПА-16АЛ-01 «Урал» ООО «Искра-Турбогаз» (г. Пермь) и получило положительную экспертную оценку по взрывопожарной опасности, содержащуюся в Обосновании промышленной безопасности.